DE1280935B - Verfahren zum Einspeichern von Daten in Magnetspeicher und Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GlIc

Deutsche KL: 21 al - 37/60

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 80 935.7-53 (S 92766)

22. August 1964

24. Oktober 1968

Es sind Magnetspeicher bekannt, die zerstörungsfrei lesbare Speicherelemente, ζ. B. Dünnfilm-Zylinderelemente, besitzen. Bei dem Einspeichern von Daten in solche Magnetspeicher treten Schwierigkeiten dadurch auf, daß magnetische Bereiche eines magnetischen Speicherelementes nach mehrfacher Magnetisierung in der gleichen Richtung eine bleibende magnetische Einstellung einnehmen. Das wiederholte Einschreiben des binären Wertes 1 an einem bestimmten Speicherplatz erzeugt eine permanente Einstellung der magnetischen Bereiche an diesem Platz mit dem Ergebnis, daß nach Einschreiben des anderen Binärwertes 0 und Magnetisierung des Speicherelementes in der entgegengesetzten Richtung beim Ablesen der Information 0 nicht die richtige Amplitude erzeugt wird. Dieser sogenannte Vorgeschichtseffekt wirft in Digitalrechnern ernste Probleme auf, weil diese mit Spannungsimpulsen relativer Höhe arbeiten. Sobald diese Spannungsimpulse nicht die richtige Amplitude aufweisen oder nicht genau definiert sind, tritt die Gefahr auf, daß der Rechner zufällige Resultate liefert und die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Rechnung leidet.

Auch bei dem Einspeichern von Daten in Magnetspeicher mit einer zusammenhängenden magnetisierbaren Schicht treten Schwierigkeiten dadurch auf, daß einzelne magnetisierte Bereiche der zusammenhängenden magnetisierbaren Schicht sich in ihrer Ausdehnung selbsttätig vergrößern, je häufiger diese Bereiche in der gleichen Richtung magnetisiert werden. Zur Vermeidung dieses sogenannten Kriecheffektes ist es bekannt, magnetisierbares Material zwischen benachbarten Bitplätzen zu entfernen, den Zusammenhang der magnetisierbaren Schicht somit zu zerstören. Dieses Verfahren ist jedoch aufwendig und läßt sich nur schwer anwenden.

Die Erfindung bezweckt, ein einwandfreies Einspeichern binärer Information in einen Magnetspeicher, der für zerstörungsfreies Ablesen ausgebildet ist, zu ermöglichen. Dies erreicht die Erfindung durch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß vor jedem Einschreiben neuer Information die an dem betreffenden Bitplatz gespeicherte Information abgegriffen und mit dem Wert der zu speichernden Information verglichen wird und der Wert des neuen Informationsbits lediglich bei Abweichung der beiden Informationsbits eingeschrieben wird. Durch das Verfahren nach der Erfindung wird vermieden, daß ein und derselbe Bitplatz mehrmals nacheinander im gleichen Sinne magnetisiert wird, wodurch bei einer zusammenhängenden magnetisierbaren Schicht ein Wandern der Magnetisierung besonders unterstützt Verfahren zum Einspeichern von Daten in
Magnetspeicher und Anordnung zur
Durchführung des Verfahrens

Anmelder:

Sperry Rand Corporation,

New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Weintraud, Patentanwalt,

6000 Frankfurt, Mainzer Landstr. 134-146

Als Erfinder benannt:

William Francis Landeil, Ardsley, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 29. August 1963 (305 461)

werden würde und bei Magnetspeichern mit einzelnen selbständigen magnetisierbaren Speicherplätzen sich in diesen permanente Magnetisierungen ausbilden können, die eine zuverlässige Magnetisierung in der entgegengesetzten Richtung in Frage stellen. Dadurch, daß nach dem Verfahren der Erfindung Information nur dann auf einen Bitplatz eingespeichert wird, wenn diese von der vorher gespeicherten Information abweicht, können bei zusammenhängende Schichten benutzende Speicher die einzelnen Bitplätze dichter nebeneinander angeordnet werden, so daß eine größere Informationsdichte erzielt wird.

Zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird mit besonderem Vorteil eine Vergleichseinrichtung vorgesehen, die von einem Leseregister so vorgespannt wird, daß sie die Aufzeichnungseinrichtungen unwirksam macht, wenn die neu einzuschreibende Information mit der bereits gespeicherten Information übereinstimmt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 die Einschreibanordnung, die in Verbindung mit einem herkömmlichen Speicherelement dazu benutzt wird, das neuartige Einschreibverfahren nach der vorliegenden Erfindung durchzuführen,

F i g. 2 eine Detailansicht eines Speicherelementes, das aus einem auf einen Drahtträger aufgebrachten magnetisierbaren Dünnfilm besteht,

F i g. 3 ein Zeitdiagramm, aus dem die verschiedenen während des Betriebes der Einschreibanord-

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nung von F i g. 1 auftretenden Spannungsimpulse er- zogenen Draht oder einem Ferritkern bestehen oder sichtlich sind und auch ein anderes bekanntes magnetisierbares Spei-

F i g. 4 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbei- cherelement sein kann, ist mit der erfindungsgemäßen spiels einer Vielzahl von Speicherelementen, denen Einschreibanordnung über eine Lese- und eine jeweils eine erfindungsgemäße Einschreibanordnung 5 Schreibklemme verbunden. Die Leseklemme des zugeordnet ist. Speicherelementes ist mit der Eingangsklemme des

Die erfindungsgemäße Einschreibanordnung be- Leseregisters verbunden, welches zur Einschreibsteht aus Elementen, die sämtlich in der Digitalrech- anordnung gehört. Je nachdem, welche Polarität das nertechnik bekannt sind und daher in der Beschrei- beim Herauslesen aus dem Speicherelement am Einbung sowie in der Zeichnung nicht beschrieben bzw. io gang des Leseregisters auftretende Signal hat, wird dargestellt sind. Zum besseren Verständnis der Be- das Register entweder eingestellt oder bleibt zurückschreibung der vorliegenden Erfindung werden noch gestellt. Das Leseregister hat zwei Ausgangsklemmen, einige bestimmte Hinweise gegeben. In der Ein- die mit der jeweils zweiten Eingangsklemme der Schreibanordnung gemäß der Erfindung werden drei zweiten bzw. dritten UND-Torschaltung verbunden Torschaltungen verwendet. Diese Torschaltungen 15 sind. An der dritten Eingangsklemme dieser zweiten sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel als negative und dritten UND-Torschaltung liegt der negative UND-Tore ausgebildet, d. h., sie führen eine UND- Zeitimpuls eines Zeitgebers an. Dieser negative Zeitsowie eine Invertierungsfunktion aus; sie erzeugen impuls tritt nur dann auf, wenn an der ersten UND-also ein positives Ausgangssignal, wenn an ihren Torschaltung ein Schreibbefehlssignal auftritt. Über sämtlichen Eingängen gleichzeitig negative Signale 20 ihren Ausgang ist die zweite UND-Torschaltung mit anliegen. Eine solche Schaltung kann eigentlich mit einem zum Einschreiben einer binären 1 und die »negative UND-Torschaltung« bezeichnet werden. In dritte UND-Torschaltung mit einem zum Einschreider Beschreibung sind diese Schaltungen jedoch nur ben einer binären 0 vorgesehenen Steuerglied vermit UND-Torschaltung bezeichnet. Zur erfindungs- bunden. Beide Steuerglieder liegen mit ihrem Ausgemäßen Einschreibanordnung gehören ferner ein 25 gang an der Schreibklemme des Speicherelementes. Informationsregister und ein Leseregister, die jeweils Im Betrieb muß bei der erfindungsgemäßen Einaus Flip-Flop-Schaltungen bestehen. Das Informa- schreibanordnung stets eine Leseoperation vor der tionsregister wird unter dem Einfluß eines positiven Schreiboperation auftreten. Nimmt man an, daß der Eingangssignals eingestellt. Negative Eingangssignale Speicher wortorganisiert ist, so wird die in einem haben dagegen keinen Einfluß auf dieses Register. 30 beispielsweise aus mit einem Dünnfilm überzogenen Ebenso wird das Leseregister durch ein positives Ein- Draht bestehenden Element gespeicherte Information gangssignal eingestellt und durch ein negatives Ein- durch Erregung einer bestimmten Wortleitung herganssignal nicht beeinflußt. Schreib-Steuerglieder er- ausgelesen. Die aus dem Speicherelement herausgezeugen unter dem Einfluß von positiven Eingangs- lesene und vom Leseregister aufgenommene Binärsignalen den zum Aufzeichnen von binärer Informa- 35 information stellt dieses Register entweder ein oder tion auf einen Aufzeichnungsträger erforderlichen belastet es in seinem Rückstellzustand, je nachdem, Strom entsprechender Polarität. Nach jedem Schreib- was für eine Polarität das herausgelesene Signal hat. oder Lesezyklus werden das Informationsregister und Wie bereits oben ausgeführt wurde, wird das Lesedas Leseregister durch ein auf den Räumleitungen register beim Herauslesen einer binären 0 aus dem auftretendes Signal geräumt, d. h. zurückgestellt. Die 40 Speicherelement eingestellt, wodurch einer der drei Erzeugung eines Schreibzeitimpulses erfolgt unter Eingänge der dritten UND-Torschaltung, d. h. der dem Einfluß eines Schreibbefehlssignals. mit dem O-Schreibsteuerglied verbundenen Torschal-

Das vorliegende System ist so angeordnet, daß eine tang, ein positives Signal und einer der Eingänge der erste UND-Torschaltung zwei Eingangssignale zu zweiten UND-Torschaltung, d. h. der mit dem erhalten vermag, und zwar ein auf einer Informa- 45 1-Schreibsteuerglied verbundenen Torschaltung, ein tionsschiene auftretendes Binärsignal sowie ein negatives Signal erhält.

Schreibbefehlssignal. Diese erste UND-Schaltung gibt Unmittelbar vor dem Herauslesen der Information

ein einzelnes Ausgangssignal ab, das an die Eingangs- aus dem Speicherelement wird ein Schreibbefehlsklemme eines Informationsregisters gelangt. Dieses signal erzeugt. Dieses Signal sowie die auf der Informationsregister befindet sich entweder im Ein- 50 Schreibschiene auftretende Binärinformation bilden stell- oder im Rückstellzustand, je nachdem, welche zusammen die Eingangssignale für die erste UND-Polarität die der ersten UND-Torschaltung zugeführ- Torschaltung. Das Ausgangssignal der ersten UND-ten Informationssignale aufweisen, d. h. je nachdem, Torschaltung wird auf die Eingangsleitung des Inforob auf der Informationsschiene eine binäre 0 oder 1 mations-Schreibregisters gegeben. Bekanntlich wird auftritt. So wird beispielsweise das Informations- 55 dieses Register durch ein positives Eingangssignal register nur durch ein auf der Ihformationsschiene von der ersten UND-Torschaltung eingestellt, wähauftretendes negatives Signal, d. h. durch eine binäre rend es von einem negativen Eingangssignal dieser 0, eingestellt, d. h. in den Zustand 0 gebracht, wäh- Torschaltung nicht beeinflußt wird, rend ein positives Signal, d. h. eine binäre 1, das In- Wird also auf der Informationsschiene ein negati-

formationsregister in den Rückstellzustand, d. h. in 60 ves Signal übertragen und damit angezeigt, daß eine den Ruhezustand oder Zustand 1, zurückstellt. binäre 0 aufgezeichnet werden soll, und tritt gleich-

Das Informations-Schreibregister bildet zwei Aus- zeitig das ebenfalls negative Schreibbefehlssignal auf, gangssignale, deren Polarität vom jeweiligen Zustand um diese Aufzeichnung zu ermöglichen, so öffnet die des Registers bestimmt wird. Diese Signale werden erste UND-Torschaltung und gibt dabei einen posian die jeweils erste Eingangsklemme der zweiten bzw. 05 tiven Impuls ab, durch den das Informationsschreibdritten UND-Torschaltung angelegt. register eingestellt wird. Infolge der Einstellung des Ein magnetisierbares Speicherelement, das aus Informationsscheibregisters gibt dieses ein positives einem Dünnfilm, einem mit einem Dünnfilm über- Signal auf die Ausgangsleitung, das an die zweite

Eingangsklemme der zweiten UND-Torschaltung gelangt, wodurch diese und das 1-Schreibsteuerglied gesperrt werden. Ist also aus dem Speicherelement eine binäre 0 herausgelesen worden und tritt gleichzeitig auf der Informationsschiene eine einzuschreibende binäre 0 auf, so kann eine andere Binärinformation, nämlich eine binäre 01, nicht eingeschrieben werden, da ja das 1-0-Schreibsteuerglied gesperrt ist. An den beiden anderen Eingangsklemmen der zweiten UND-Torschaltung liegen zwar negative Signale an, nämlich der negative Zeitimpuls des Zeitgebers und ein negatives Signal infolge des Einstellzustandes des Leseregisters. Diese beiden negativen Signale reichen jedoch nicht aus, die zweite UND-Torschaltung vollständig zu öffnen, da an der zweiten Eingangsklemme dieses Tors das soeben beschriebene positive Signal anliegt.

Wie bereits erwähnt wurde, ist eines der Eingangssignale der dritten UND-Torschaltung, d. h. der Torschaltung, deren Ausgang mit dem O-Schreibsteuerglied verbunden ist, ein positives Signal, das vom Leseregister kommt. Bekanntlich ist das Leseregister so ausgebildet, daß es ein positives Signal am Eingang des UND-Tors 20 erzeugt, wenn aus dem Speicherelement ein positives Signal (eine binäre 0) herausgelesen worden ist. Durch das am dritten Eingang der dritten UND-Torschaltung anliegende positive Signal wird dieses Tor gesperrt. Wird also aus dem Speicherelement eine binäre 0 herausgelesen und tritt auf der Informationsschiene eine einzuschreibende binäre 0 auf, so wird die dritte UND-Torschaltung und damit das O-Schreibsteuerglied gesperrt, so daß die binäre 0 nicht noch einmal eingeschrieben werden kann.

Wird dagegen eine binäre 1 aus dem Speicherelement herausgelesen und soll über die Informationsschreibschiene eine binäre 0 eingeschrieben werden, so wird von der oben allgemein und nachstehend noch im einzelnen beschriebenen Schaltungsanordnung das O-Schreibsteuerglied erregt und das J -Schreibsteuerglied gesperrt.

Ein für das erfindungsgemäße Verfahren brauchbares, an sich bekanntes Speicherelement für zerstörungsfreie Ablesung 12 ist in F i g. 1 im einzelnen innerhalb des gestrichelten Umrisses 10 in Fig. 2 dargestellt. Ein mit einem Dünnfilm überzogener Draht 69 besteht aus einem Träger 32 aus Beryllium—Kupfer mit einem Durchmesser von 0,125 mm. Auf den Träger 32 ist durch Elektroplattierung ein etwa 10 000 A dicker Film aus einer Nickel-Eisen-Legierung (80% Nickel, 20% Eisen) aufgebracht. Das Elektroplattieren erfolgt in Gegenwart eines sich am Umfang erstreckenden Magnetfeldes, wodurch sich eine senkrecht zur Länge des Drahtes (d. h. um den Umfang) verlaufende einachsige Anisotropie ergibt, die zur Bildung einer Vorzugsrichtung und einer schwierigen Magnetisierungsrichtung führt. Auf diese Weise wird der Magnetisierungsvektor des Dünnfilms gebildet, der auf eine der beiden Gleichgewichtslagen längs der Vorzugsrichtung ausgerichtet ist und dabei zwei für binäre logische Operationen erforderliche stabile Zustände bildet. An Stelle der verwendeten Nickel-Eisen-Legierung können bekanntlich auch andere Werkstoffe sowie andere Verfahren zur Bildung der Vorzugsrichtung und der schwierigen Magnetisierungsrichtung angewandt werden.

Wie F i g. 2 ferner zeigt, sind zwei Wortleitungen 11 und 13 vorgesehen, die im Bereich des Drahtes liegen und im wesentlichen senkrecht zum Draht einmal um diesen herumlaufen. Diese jeweils eine Windung aufweisenden Wortleitungen 11, 13 sind mit den Wortleitungs-Steuergliedern 30, 60 verbunden, welche die Wortleitungen während eines Lese- oder Schreibzyklus einer Rechenanlage zu erregen vermögen. An Stelle der jeweils nur eine Windung aufweisenden Wortleitungen können auch Leitungen mit mehreren Windungen oder (am Ende offene) Flachleiter verwendet werden. Eine mehrere Windungen aufweisende Wortleitung kann stets dann zweckmäßig sein, wenn eine maximale Kopplung zwischen der Wortleitung und dem Speicherelement erforderlich ist. Beispielsweise haben die Wortleitungen einen Durchmesser von 0,5 mm und einen Mittelpunktsabstand von 1 mm. Sind die Wortleitungen 11, 13 als Flachleiter ausgebildet, so können sie am einen Ende geerdet und am anderen Ende mit dem betreffenden Wortleitungs-Steuerglied 30 bzw. 60 verbunden werden, die ihrerseits wieder an Erde liegen. Ähnlich ist der plattierte Draht 69 als bei 15 geerdet dargestellt, um einen vollständigen Stromkreis zu zeigen, der mit der Einschreibanordnung 8 gemäß F i g. 1 verbunden wird. Ebenso sind natürlich auch das Leseregister 22 sowie das 1-Schreibsteuerglied 14 und das O-Schreibsteuerglied 16 der Einschreibsteueranordnung 8 entsprechend geerdet.

Eine Bitstelle, an der Binärinformation gespeichert wird, wird gebildet am Schnittpunkt zwischen einem Bitdraht und einer Wortleitung. Die Wortleitungen 11, 13 (F i g. 2) bilden also an den Stellen, an denen sie den plattierten Draht 69 schneiden, zwei benachbarte Bitstellen.

Wie bereits zuvor erwähnt wurde, wird mit Kriechen oder Wandern der Magnetisierung die zunehmende längenmäßige Ausdehnung einer magnetisierten Fläche eines Aufzeichnungsträgers, bei dem es sich im vorliegenden Fall um einen dünnen Permalloyfilm (Eisen—Nickel) handelt, bezeichnet.

Wie festgestellt wurde, tritt dieses Wandern in der Zeit auf, in der neue Information auf den Aufzeichnungsträger, wie beispielsweise ein Speicherelement, das aus einem mit einem Dünnfilm überzogenen Draht besteht, aufgezeichnet wird. Das Wandern bildet besonders für den Speicher eines Digitalrechners ein ernsthaftes Problem, da ein Digitalrechner zur Durchführung der verschiedenen Operationen, wie Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren usw., diskrete Spannungsimpulse verwendet. Nehmen diese Spannungsimpulse in ihrer Amplitude ab oder verringert sich ihre Ausgeprägtheit, so besteht die Möglichkeit, daß der Rechner nicht mehr genau arbeitet und falsche Ergebnisse liefert. Es ist daher unbedingt erforderlich, daß die von einem Speicherelement erzeugten Spannungen in Amplitude und Ausgeprägtheit gleich sind. Wird als Speicherelement 12 ein mit einem Dünnfilm überzogener Draht benutzt, wie er im gestrichelten Umriß 10 dargestellt ist, so neigt beispielsweise die Bitstelle 55 beim erneuten Aufzeichnen von Information auf das Speicherelement dazu, sich bis in die Bitstelle 57 auszudehnen. Man nimmt an, daß diese Kriecherscheinung unter folgenden Umständen auftritt: Beispielsweise sei angenommen, daß die Bitstellen 55 und 57 so magnetisiert sind, daß eine binäre 1 bzw. eine binäre 0 erzeugt wird. Des weiteren versteht sich, daß eine aus Dünnfilm bestehende Bitstelle eine Vielzahl von Molekülen aus magnetisierbarem Material enthält, die jeweils

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durch einen Magnetisierungsvektor gekennzeichnet der schwierigen Magnetisierungsachse ausgerichtet, sind. Zur Vereinfachung der Beschreibung soll das so werden die benachbarten Stellen durch diese eine magnetisierbare Material nachstehend an Stelle der Kraftflußquelle bildende Fläche beeinflußt. Der von durch Magnetisierungsvektoren gekennzeichneten dieser Fläche erzeugte Kraftfluß ist also bestrebt, Moleküle einfach nur Magnetisierungsvektoren ent- 5 einen benachbarten, nicht ausgerichteten Vektor in halten. An der Bitstelle 55 sind diese Magnetisie- die Richtung der schwierigen Magnetisierungsachse rungsvektoren alle in einer Richtung entlang der zu drehen. Bekanntlich sind die Vektoren beim leichten Magnetisierungsachse, d. h. der Vorzugs- gleichzeitigen Auftreten des Bitstroms und des Wortachse, ausgerichtet, während sie an der Bitstelle 57 Stroms nicht entlang der schwierigen 90°-Achse aussämtlich in der entgegengesetzten Richtung entlang io gerichtet, sondern liegen vielmehr auf der Seite »1« der Vorzugsachse ausgerichtet sind. Zwischen den oder »0« der Vorzugsachse, je nachdem, welches beiden Bitstellen 55, 57 sind die Magnetisierungs- Bitsignal angelegt worden ist. Der beeinflußte bevektoren jedoch willkürlich ausgerichtet, so daß nachbarte Vektor wird also durch den Kraftfluß der einige von ihnen entlang der Vorzugsachse als »l«er Bitstelle so ausgerichtet, daß er dicht entlang der und andere wieder als »0«en ausgerichtet sind. 15 schwierigen Magnetisierungsachse liegt, und zwar auf

Während des Schreibzyklus des Rechnerbetriebes, derjenigen Seite der schwierigen 90°-Achse, auf der d. h. beim Einschreiben neuer Information in eine die Vektoren der Bitstelle liegen. Ein entlang oder bestimmte Speicherstelle, fließt durch den plattierten ziemlich dicht entlang der schwierigen Achse liegen-Draht 69 ein Bitstrom der entsprechenden Polarität der Vektor stellt aber einen unstabilen Zustand dar, gleichzeitig mit einem beispielsweise durch die Wort- 20 wenn das Magnetfeld, das ihn dorthin gedreht hat, leitung 11 fließenden Strom. Der Strom in der Wort- wieder abgeschaltet wird. Beim Abschalten der Sileitung dreht den Magnetisierungsvektor in Richtung gnale auf der Wort- und der Bitleitung fallen daher zur schwierigen Magnetisierungsachse, welche die die Vektoren der Bitstelle in diejenige Richtung der neutrale Stellung zwischen der Richtung »1« und der Vorzugsachse zurück, die dem angelgten Bitsignal Richtung »0« der Vorzugsachse bildet. Der Strom im 25 entspricht. Ebenso fällt der von den Vektoren der plattierten Draht 69 bewirkt die zusätzliche Bewe- Bitstelle beeinflußte unstabile Vektor in diese Richgung, die erforderlich ist, um die Magnetisierungs- tung, so daß der Kraftfluß der Bitstelle die magnetivektoren weiter in Richtung zur gewünschten Aus- sierte Stelle in ihrer Lage vergrößert hat. Wird wie richtung (»1« oder »0«) entlang der Vorzugsachse zu beim vorhergehenden Beispiel wieder eine »1« eingedrehen, so daß sie schließlich in der gewünschten 30 schrieben, so wiederholt sich der oben beschriebene Richtung »1« oder »0« liegen, nachdem der Strom Vorgang, so daß die magnetisierte Stelle, d. h. die abgeschaltet worden ist und sowohl die Wortleitung Bitstelle, noch langer wird. Die Bitstelle wird also 11 als auch der plattierte Draht 69 wieder ihren immer länger, bis sie schließlich im vorliegenden Fall Ruhezustand einnehmen. Die Größe des für das die benachbarte Bitstelle 57 beeinflußt. Ein solches Einschreiben erforderlichen Stroms im plattierten 35 Weiterwandern ist also offensichtlich unerwünscht. Draht 69 ist klein im Vergleich zu dem Strom in der Im ungünstigen Fall, d. h. wenn die Magnetisie-

Wortleitung 11. Der Strom in der Wortleitung 11 rungsvektoren entlang der Vorzugsachse so ausgemuß genügend Energie (Kraftfluß) liefern, um die richtet sind, daß von der Bitstelle 55 eine binäre 1 Magnetisierungsvektoren beinahe um 90° aus ihrer und von der Bitstelle 57 eine binäre 0 erzeugt wird, Lage entlang der Vorzugsachse zu drehen, während 40 könnte sich die Bitstelle 55 also so weit ausdehnen, der vom Bitstrom erzeugte Kraftfluß nur dazu be- daß sie schließlich die Bitstelle 57 zu beeinflussen benutzt wird, die Magnetisierungsvektoren durch die ginnt. Wird das Wiedereinschreiben an der Bitstelle 90°-Stellung hindurchzusteuern. 55 eine Zeitspanne fortgesetzt, so werden die an der

Sind die Magnetisierungsvektoren an der Bitstelle Bitstelle 57 eine binäre 0 darstellenden Magnetisie-55 bereits auf die Vorzugsrichtung »1« ausgerichtet 45 rungsvektoren nacheinander ähnlich ausgerichtet wie und soll mit einer bekannten Vorrichtung ein neues die an der Bitstelle 55. Die Magnetstärke der Bitstelle Wort in die Speicherstelle eingeschrieben werden, bei 57 nimmt dabei ab, so daß sich beim Herauslesen an dem an der Bitstelle 55 gleichfalls wieder eine binäre dieser Bitstelle ein Signal mit einer kleineren Ampli- »1« stehen muß, so wird wieder eine binäre »1« ein- tude oder möglicherweise entgegengesetzter Polarität geschrieben. Beim Einschreiben der »1« in die Bit- 50 ergibt. Dieses Weiterkriechen einer Bitstelle läßt sich stelle 55 wird ein benachbarter Magnetisierungsvek- beträchtlich verringern, indem man verhindert, daß tor (d. h. ein einzelner Magnetisierungsvektor der die in einer Speicherstelle bereits gespeicherte Inforzuvor erwähnten Gruppe von willkürlich angeordne- mation erneut eingeschrieben wird, ten Magnetisierungsvektoren) zwischen den Bitstellen Die einem herkömmlichen Speicherelement 12 zu-

und 57, der unter Umständen nicht in Richtung 55 geordnete Einschreibanordnung 8 (Fig. 1) wird zu- »1« der Vorzugsachse ausgerichtet ist, gleichfalls aus nächst an Hand eines nachstehend noch im einzelnen seiner Lage entlang der Vorzugsachse in Richtung beschriebenen, abgekürzten Schreibzyklus eines auf die schwierige Magnetisierungsachse gedreht. Rechners erläutert. Das 1-Schreibsteuerglied 14 oder Beim Abschalten des Stroms im Bitdraht fallen die das O-Schreibsteuerglied 16 wird entsprechend erregt, Magnetisierungsvektoren an der Bitstelle 55 lediglich 60 wobei an der Ausgangsklemme 25 oder 27 eine biwieder in ihre Lage entlang der Vorzugsachse zurück. näre 1 bzw. 0 erzeugt wird. Dieses binäre Schreib-Dagegen wird der nächstbenachbarte einzelneMagne- signal 1 oder 0 wird über die Leitung 21 zum Speitisierungsvektor, der zwischen den beiden Bitstellen cherelement 12 geleitet und dort aufgezeichnet. Wie 55, 57 unter Umständen entgegengesetzt ausgerichtet aus dem im einzelnen dargestellten, aus einem mit sein kann, bestrebt sein, sich beim Abschalten in 65 einem Dünnfilm überzogenen Draht bestehenden Richtung »1« der Vorzugsachse zu reorientieren. Speicherelement 10 (Fig. 2) in Verbindung mit der

Anders ausgedrückt: Werden die Magnetisierungs- Einschreibanordnung zu ersehen ist, erhält der platvektoren einer DünnfUmfläche (Bitstelle) in Richtung tierte Draht 69 über die Verbindungsleitung 21'

Steuerstrom für die Aufzeichnung infolge der Erregung des 1- oder O-Schreibsteuergliedes. Dieser Steuerstrom bewirkt zusammen mit dem gleichzeitig auftretenden Strom in der Wortleitung 11 oder 13 die Ausrichtung der Magnetisierungsvektoren an der Bitstelle 55 oder 57 entlang der Vorzugsachse, um entsprechend der einzuschreibenden Information eine binäre 1 oder 0 zu bilden. Von der Polarität des Steuerstroms wird dabei bestimmt, ob eine binäre 1 oder eine binäre 0 auf den plattierten Draht 69 aufgezeichnet wird. Soll die Information herausgelesen werden, so wird ein Wortleitungssteuerglied, wie beispielsweise das Steuerglied 30, erregt, wodurch im Draht 69 eine Spannung induziert wird, die über die Leseleitung 23' zu einer entsprechenden Leseschaltung geleitet wird.

Es sei angenommen, daß das O-Schreibsteuerglied (Fig. 1) erregt worden ist, so daß in das Speicherelement 12 eine binäre 0 als Informationseinheit eingeschrieben wurde. Des weiteren sei angenommen, daß gemäß den Anweisungen der Rechenanlage eine binäre 0 in dieselbe Bitstelle des Speicherelementes 12 eingeschrieben werden soll. Bevor der Schreibzyklus beginnen kann, muß zunächst die zuvor im Speicherelement 12 eingeschriebene Information über die Leseleitung 23 herausgelesen werden. Das auf der Leitung 23 übertragene Signal gelangt an den Eingang des in bekannter Weise einen Leseverstärker enthaltenden Leseregisters 22, wodurch dieses ein- oder rückgestellt wird, je nachdem, welche Polarität das herausgelesene Signal aufweist (eine binäre 0 ist positiv, eine binäre 1 negativ). Handelt es sich also beispielsweise bei dem aus dem Speicherelement 12 herausgelesenen Signal um eine binäre 0, so wird das Leseregister 22 eingestellt und erzeugt zwei Ausgangssignale, deren Polarität in F i g. 1 angegeben ist (die in dieser Figur angegebenen Signalpolaritäten beim Leseregister 22 sowie beim Informationsregister 24 gelten für den Einstellzustand). Wird also eine binäre 1 aus dem Speicherelement herausgelesen, so wird das Register 22 zurückgestellt, so daß Spannungen erzeugt werden, deren Polaritäten den in F i g. 1 angegebenen entgegengesetzt sind. Der Lesezyklus der Einschreibanordnung gemäß Fig. 1 wird weiter unten in Verbindung mit dem Leseregister 22 beschrieben.

Die Steuerung des Lese-Schreib-Zyklus der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung ist aus der Gesamtfigur 3 ersichtlich, in der F i g. 3, a, das Signal »Steuerung beginnen« der Einschreibanordnung 8 zeigt. Dieses Signal »Steuerung beginnen« ist ein Schreibbefehlssignal, das an der Klemme 53 auftritt und außerdem die Erzeugung eines zeitlich etwas verzögerten Zeitimpulses an der Klemme 37 bewirkt. F i g. 3, b, zeigt, daß nach Beendigung des Signals »Steuerung beginnen« das zum Herauslesen aus dem Speicherelement 12 erforderliche Steuerstromsignal erzeugt wird. Bei dem Speicherelement 10 (Fig. 2), das aus einem mit einem Dünnfilm überzogenen Draht besteht, wird das Signal gemäß F i g. 3, b, mit Hilfe des Wortleitungs-Steuergliedes 30 oder 60 an die betreffende Wortleitung 11 bzw. 13 angelegt. Das in Abhängigkeit vom Herauslesen einer binären 0 oder 1 auf der Leseleitung 23 des Speicherelementes 12 bzw. der Leseleitung 23' des Speicherelementes 10 auftretende positive oder negative Ausgan^ssignal ist in Fig. 3, c, dargestellt. Dieses Signal tritt während der Anstiegszeit des Steuerstroms gemäß F i g. 3, b, auf. Durch die positive Spannung gemäß F i g. 3, c, wird das Leseregister 22 eingestellt.

Bekanntlich handelt es sich bei den UND-Torschaltungen 18, 20 und 26 im bevorzugten Ausführungsbeispiel um negative UND-Tore, d. h., am Ausgang dieser Tore tritt nur dann ein positives Signal auf, wenn sämtliche Eingänge des betreffenden Tores negativ sind. Diese UND-Torschaltungen können auch als Vergleicher angesehen werden, da ein solches ίο Tor nur dann ein Signal durchläßt, wenn an seinen Eingängen entsprechenden Signale anliegen. Eine Nur-Leseoperation kann in Verbindung mit dem übrigen Teil der Anordnung durchgeführt werden.

50 wird beispielsweise das Leseregister durch einen positiven Impuls, d. h. durch eine aus dem Speicherelement 12 herausgelesene binäre 0 eingestellt und dabei ein negatives Signal auf die Verbindungsleitung 47 gegeben. Dieses Signal bewirkt in Verbindung mit einem negativen Lesebefehlssignal an der

ao Klemme 59, daß das nicht invertierende Ausgangssteuerglied 28 ein negatives Signal auf der Informations-Leseschiene 61 erzeugt und damit anzeigt,

daß eine binäre 0 herausgelesen wurde. _____

In Verbindung mit dem Lese-Schreib-Zyklus~Ber Rechenanlage war angenommen worden, daß aus dem Speicherelement 12 eine binäre 0 herausgelesen worden ist, durch die das Leseregister 22 eingestellt wurde. Eine binäre 0 soll auch auf der Informations-Schreibschiene 51 auftreten und eingeschrieben werden. Infolge des an der Klemme 53 anliegenden negativen Schreibbefehlssignals und des an der Klemme

51 anliegenden negativen Informationssignals öffnet die UND-Torschaltung 26 und gibt ein positives Signal auf die Ausgangsleitung 49. Durch das auf der Verbindungsleitung 49 auftretende positive Signal wird das Informationsschreibregister 24 eingestellt. Die an der Klemme 33 des Informationsschreibregisters 24 im Einstellzustand auftretenden Signale sind in Fig. 3, e, dargestellt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das positive Signal Erdpotential und das negative Signal eine Spannung unterhalb des Erdpotentials auf. Wie bereits oben ausgeführt wurde, wird durch das am Eingang 53 der UND-Torschaltung 26 anliegende Schreibbefehlssignal auch der Zeitimpuls des mit der Klemme 37 verbundenen Zeitgebers wirksam. Infolge der Einstellung des Informationsregisters 24 wird die Klemme 33 positiv, so daß die UND-Torschaltung 18 gesperrt wird. Durch die aufzuzeichnende binäre 0 auf der Schreibschiene 51 wird also die UND-Torschaltung 18 sowie das 1-Schreibsteuerglied 14 gesperrt. Gleichzeitig erscheint an der Klemme 43 des Informationsschreibregisters 24 ein negatives Signal, welches an den mittleren Eingang der UND-Torschaltung 20 in dem Augenblick angelegt wird, in welchem ein negativer Zeitimpuls des Zeitgebers über die Leitung 41 an den oberen Eingang der UND-Torschaltung 20 gelangt. Wie zuvor erwähnt wurde, ist das Leseregister 22 durch das Herauslesen einer binären 0 aus dem Speicherelement 12 eingestellt worden, so daß seine Klemme 45 positiv ist. Das positive Ausgangssignal des Leseregisters 22 zeigt F i g. 3, d. Somit wird also auch die UND-Torschaltung 20 und damit das O-Schreibsteuerglied 16 gesperrt. Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, wird also eine einzuschreibende binäre 0, die auf der Schreibschiene 51 auftritt, nicht noch einmal eingeschrieben, wenn das Speicherelement 12 bereits eine binäre 0

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Claims (1)

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enthält. Die Signalsteuerung, welche die Schreib- In der Praxis ist jedoch eine Vielzahl solcher steuerglieder unwirksam macht, zeigt F i g. 3, g. Speicherelemente vorgesehen, die jeweils eine Mehi>

F i g. 3, /, zeigt den Zeitimpuls für die Schreib- zahl von Bits speichern, welche jeweils ein Binärbit operation, der vom Zeitgeber an die Klemme 37 ge- einer aus mehreren Bits bestehenden Wortadresse

legt wird. Die Steuerung, welche gemäß der Erfin- 5 eines Digitalrechners darstellen. Des weiteren versteht dung bewirkt, daß vor dem Schreibzyklus eine Lese- sich, daß ein solcher Digitalrechner je nach seiner zyklus ausgeführt wird, ist aus einem genauen Größe bis zu mehreren tausend Wortadressen entVergleich des vom Leseregister 22 erzeugten Lese- halten kann. An Stelle des Herauslesens von nur signals gemäß F i g. 3, d, mit dem Zeitimpuls von einem Bit aus einem Speicherelement kann also die F i g. 3, /, ersichtlich; während der Dauer dieses io vorliegende Erfindung ohne weiteres auch zum par-Zeitimpulses wird »eingeschrieben«. Wie zu ersehen allelen Herauslesen einer Mehrzahl von Binärinforist, beginnt das Lesesignal des Leseregisters 22 etwas mation aus dem Speicher benutzt werden. Ein parfrüher als der an der Klemme 37 anliegende Zeit- alleles Herauslesen aus dem Speicher ist stets dann impuls des Zeitgebers. erforderlich, wenn der Digitalrechner mit hoher GeSoll in das Speicherelement 12 eine binäre 1 einge- 15 schwindigkeit arbeiten soll. Bestehen also bei einer schrieben werden, so tritt auf der Schreibschiene 51 Rechenanlage die Wortadressen beispielsweise jeein positives Signal auf, wodurch die UND-Torschal- weils aus acht Bits pro Wort, so würde für jedes der tung 26 gesperrt und das Informationsregister 24 acht Bits eine Schaltungsanordnung gemäß F i g. 1 nicht eingestellt wird. Die Spannungen treten also vorgesehen werden.

mit umgekehrten Polaritäten auf, so daß die Leitung 2q F i g. 4 zeigt die oben besprochene Parallelanord-33 negativ (die durch die gestrichelte Linie in nung in Blockform. Die Einschreibanordnungen 8, F i g. 3, e, angedeutete Ruhespannung) und die Lei- S₁ und 8„ sowie- die Speicherelemente 12, U₁ und tung 43 positiv ist. Dieses positive Signal auf der Lei- 12„ entsprechen im Aufbau der Einschreibanordtung 43 reicht aus, die negative UND-Torschaltung nung 8 bzw. dem Speicherelement 12 von F i g. 1. 20 und damit das O-Schreibsteuerglied 16 zu sperren. 25 Beim parallelen Herauslesen der Bits des Wortes aus Durch das Schreibbefehlssignal an der Klemme den Speicherelementen 12, H₁ und 12„ werden diese 53 der UND-Torschaltung 26 wird auch der Zeit- daher einzeln mit den betreffenden Bits des neuen geber wirksam gemacht, so daß an der Klemme 37 Wortes, nämlich mit den an die Eingangsklemmen ein negativer Zeitimpuls erscheint, der über die Ver- 73, 75 und 77 angelegten Bits 1, 2 bzw. η in den bindungsleitung 39 an die UND-Torschaltung 18 ge- 30 Einschreibanordnungen 8, S₁ und 8„ verglichen, langt. Da durch das Herauslesen einer binären 0 aus Dieser Vergleich erfolgt während des Auftretens dem Speicherelement 12 das Leseregister 22 einge- eines Schreibbefehlssignals an der Klemme 71. Ist stellt wird und somit auf der Leitung 35 ein nega- das früher in eine bestimmte Bitstelle eines im tives Signal erzeugt wird (das negative, d. h. das Speicher aufbewahrten Wortes eingeschriebene Bit Ruhesignal, von Fig. 3, d), öffnet die UND-Tor- 35 gleich dem Bit, welches das neu einzuschreibende schaltung 18, da alle drei Signale auf den Leitungen Wort an der gleichen Stelle enthält, so wird dieses 33, 35 und 39 negativ sind. Die UND-Torschaltung Bit nicht noch einmal eingeschrieben. Wird beim gibt somit ein positives Signal auf die Leitung 29, Vergleich dagegen festgestellt, daß es sich um ein wodurch das 1-Schreibsteuerglied 14 erregt wird. anderes Bit handelt, so wird das entsprechende Auf der Ausgangsleitung 25 wird also ein Signal er- 40 Schreibsteuerglied erregt, um die neue Information zeugt, das an die Schreibklemme 21 des Speicher- einzuschreiben. Durch diese Maßnahme läßt sich das elementes 12 gelangt, so daß eine binäre 1 in dieses Weiterkriechen der magnetisierten Stellen in Dünn-Speicherelemeflt eingeschrieben wird. Bei dem aus filmen weitgehend verringern, einem Dünnfilm überzogenen Draht bestehenden Zusammengefaßt betrifft die Erfindung also eine Speicherelement 10 (F i g. 2) bewirkt die Erregung 45 Einschreibanordnung, die in Verbindung mit einer des 1-Schreibsteuergliedes 14, daß ein positiver Speichereinrichtung einer digitalen Rechenanlage Strom in die Schreibklemme 21^Λ und in die Bitleitung benutzt wird, um das Wandern, d.h. das Weiter-32 fließt. Da gleichzeitig beispielsweise auch die kriechen der Magnetisierung in Speicherelementen, Wortleitung 13 durch das Wortleitungs-Steuerglied die aus mit Dünnfilm überzogenem Draht besteht, 60 erregt wird, werden die Magnetisierungsvektoren 50 wesentlich herabzusetzen. Zu diesem Zweck wird an der Bitstelle 57 entlang der Vorzugsachse umge- stets nur ungleiche Information eingeschrieben. Besteuert, um eine binäre 1 einzuschreiben. Bei Erre- vor neue Information in ein Speicherelement einge* gung des O-Schreibsteuergliedes würde dagegen ein schrieben wird, wird daher die alte eingeschriebene negativer Strom in die Schreibklemme 2Γ fließen. Information herausgelesen und mit der neuen Infor-Die Einschreibanordnung gemäß Fig. 1 gestattet 55 mation verglichen. Wird bei diesem Vergleich festalso nur dann die Erregung des 1- oder O-Schreib- gestellt, daß ein an einer bestimmten Stelle stehendes steuergliedes, wenn in das Speicherelement eine an- Bit eines alten Wortes mit dem an derselben stehendere als die bereits dort enthaltene Information ein- den Bit eines neuen Wortes übereinstimmt, so wird geschrieben werden soll. Nach Beendigung des dieses Bit nicht noch einmal eingeschrieben. Stimmt Schreibzyklus werden das Schreibregister und das 60 dagegen das Bit des neuen Wortes mit dem Bit des Leseregister durch Signale auf den Leitungen 63, 65 alten Wortes nicht überein, so wird das entsprechende geräumt, d. h. zurückgestellt. Es versteht sich, daß Schreibsteuerglied erregt, um die neue Information beide Register auch nach einer Nur-Leseoperation einzuschreiben, ein Räumsignal erhalten Patentansprüche:

Im Interesse der Einfachheit und des besseren 65 - ^c

Verständnisses wurde die Einschreibanordnung ge- 1. Verfahren zum Einspeichern von Daten in

maß F i g. 1 an Hand eines Speicherelementes be- einen Magnetspeicher, der für zerstörungsfreies

schrieben, welches nur ein Informationsbit enthielt. Ablesen ausgebildet ist, dadurch gekenn-

zeichnet, daß vor jedem Einschreiben neuer Information die an dem betreffenden Bitplatz gespeicherte Information abgegriffen und mit dem Wert der zu speichernden Information verglichen wird und der Wert des neuen Informationsbits lediglich bei Abweichung der beiden Informationsbits eingeschrieben wird.

2. Speicheranordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einem Leseregister beeinflußte Vergleichseinrichtung die Aufzeichnungseinrichtungen unwirksam macht, wenn die neu einzuschreibende Information mit der bereits gespeicherten Information übereinstimmt, und wirksam macht, wenn die neu einzuschreibende Information von der bereits gespeicherten Information abweicht.

3. Speicheranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den binären Wert »0« und den binären Wert »1« der neu ao einzuschreibenden Information je eine Vergleichseinrichtung (18, 20) vorgesehen ist, welcher die Aufzeichnungsvorrichtung für den entsprechenden binären Wert der neu einzuschreibenden Information nachgeschaltet ist.

4. Speichersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtungen als UND-Torschaltungen ausgebildet sind.

5. Speichersystem nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine erste UND-Torschaltung mit einem Ausgang und mindestens drei Eingängen, deren Ausgang am Eingang der zum Einschreiben einer binären »1« vorgesehenen Einrichtung liegt, eine zweite UND-Torschaltung mit einem Ausgang und mindestens drei Eingängen, deren Ausgang am Eingang der zum Einschreiben einer binären »0« vorgesehenen Einrichtung liegt, einen einen Taktimpuls liefernden Zeitgeber, der mit dem ersten Eingang beider UND-Torschaltungen verbunden ist, ein Informationsregister mit einem Eingang und zwei Ausgängen, von denen jeder mit dem zweiten Eingang einer der beiden UND-Torschaltungen verbunden ist, eine dritte UND-Torschaltungen mit einem Ausgang und mindestens zwei Eingängen, deren Ausgang am Eingang des Informationsregisters liegt und deren einer Eingang mit einer Binär-Informationsquelle verbunden ist, während deren zweiter Eingang mit einem Signalgeber für Schreibbefehle verbunden ist, ein Leseregister mit einem Eingang und zwei Ausgängen, dessen Eingang mit der Ausgangsklemme des Datenspeicherelementes verbunden ist und dessen beide Ausgänge je mit dem dritten Eingang der beiden ersten UND-Torschaltungen verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1233 906;
»Philips' Matronics«, Mai 1958, S. 241 bis 245; »Proceedings of the Eastern Joint Computer Conference«, Dezember 1956, S. 120 bis 123.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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