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Die Erfindung betrifft eine Anordnung für ein aus mehreren supraleitenden
Speicherzellen gebildetes Register, das mit Mitteln versehen ist, durch die ein
in einer Speicherzelle gespeicherter Binärwert mittels eines Schiebeimpulses in
Schieberichtung auf die darauffolgende Speicherzelle weitergegeben (»geschoben«)
werden kann, wobei zwischen je zwei Hauptspeicherzellen eine Zwischenspeicherzelle
vorgesehen ist, denen jeweils zwei Steuerleitungen zugeordnet sind, von denen die
eine über alle Hauptspeicherzellen und die andere über alle Zwischenspeicherzellen
geführt ist.
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Derartige Anordnungen sind bereits bekannt (man vergleiche beispielsweise
die USA.-Patentschrift 3123 720). Ein derartiges supraleitendes Schichtregister
hat jedoch den Nachteil eines sehr komplizierten Aufbaus, was infolge der benötigten
Vielzahl von Steuerschleifen außerordentlich schwierig herzustellende und zu handhabende
Aufdampfmasken erfordert. Außerdem sind zum Betrieb eines derartigen Schieberegisters
jeweils eine große Anzahl von Impulsen erforderlich, mit welchen die verschiedenen
Steuerleitungen beaufschlagt werden müssen.
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Eine einfacher zu betreibende Anordnung ist in der deutschen Auslegeschrift
1039 569 beschrieben, die jedoch wegen ihres Aufbaus aus Magnetkernen und Transistorrichtsstrecken
sowohl relativ teuer in der Herstellung ist, als auch einen großen Raumbedarf pro
Zelle aufweist.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein aus supraleitenden
Schichtspeicherzellen aufgebautes Schieberegister herzustellen, welches neben einem
einfachen Aufbau in einfachster Weise durch wenige Impulse pro Schiebevorgang betrieben
werden kann.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs erwähnten
Art gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß jede Hauptspeicherzelle mit den beiden
benachbarten Zwischenspeicherzellen durch je eine auf der den Steuerleitungen abgelegenen
Seite einer als Speichermedium dienenden zusammenhängenden supraleitenden Schicht
angeordnete Koppelschleife so verbunden ist, daß jede Koppelschleife bei Umschaltung
des in einer Speicherzelle gespeicherten Binärwertes diesen Wert induktiv auf die
in Schieberichtung folgende Speicherzelle überträgt, indem in jeder Koppelschleife
eine vom Schiebeimpuls steuerbare Sperrvorrichtung vorgesehen ist, die beim Schiebeimpuls
die Koppelschleife zwischen der vom Schiebeimpuls geschalteten Speicherzelle und
der - in Schieberichtung gesehen - davorliegenden Speicherzelle sperrt.
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An Hand des in den F i g. 1 und 2 der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.
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Jede Hauptspeicherzelle 1 ist mit den unmittelbar vor und hinter ihr
liegenden Zwischenspeicherzellen 2 durch Koppelschleifen 3 bzw. 3' mit gemeinsamen
Querstegen unter den Zellen verbunden. In den Längsstegen liegen Sperrvorrichtungen
4 und 5, die vorteilhaft insbesondere durch Kryotrons verwirklicht sein können.
Bei der weiteren Beschreibung der Erfindung wird daher bei den Sperrvorrichtungen
stets von Kryotrons gesprochen, ohne daß damit die Erfindung auf die Verwendung
von Kryotrons als Sperrvorrichtungen beschränkt ist. Auf der anderen Seite der supraleitenden
Schicht SS, induktiv von der Koppelschleife getrennt, sind zwei Steuerleitungen
S1 und S2 angebracht, wobei die Querstege S1 über den HauptspeicherzelleAl, die-
Querstege von S2 über den Zwischenspeicherzellen 2 liegen. Längs der Querstege der
Steuerleitungen ist in bekannter Weise ein magnetischer Fluß (zugehörige normalleitende
Gebiete 6) in die supraleitende Schicht SS eingefroren, dessen Größe oder Richtung
einen Binärwert repräsentiert. Die Steuerleitung S1 schaltet nun die Hauptspeicherzellen
1 und die Kryotrons 4, während S2 die Zwischenspeicherzellen 2 und die Kryotrons
5 schaltet.
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Wird also auf S1 ein Schiebeimpuls gegeben, so schaltet dieser alle
Hauptspeicherzellen 1 und die Kryotrons 4. Dann sieht man, daß zwar in allen Koppelschleifen
3 und 3' eine Spannung induziert wird, die Schleifen 3 aber wegen der gesperrten
Kryotrons keinen Strom führen können und somit nicht rückwärts geschaltet wird.
Die Koppelschleifen 3' führen wegen der nicht gesperrten Kryotrons 5 Ströme, deren
Magnetfeld die nächstfolgenden Zwischenspeicherzellen 2 schaltet und in ihnen den
Binärwert einspeichert, den die unmittelbar vorhergehenden Hauptspeicherzellen 1
vor dem Schiebeimpuls enthielten.
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Ein Weiterlaufen des Stromes bis zur nächsten Hauptspeicherzelle 1
und damit die Gefahr, daß die vorhergehende Hauptspeicherzelle 1 ihre Information
direkt zur nächstfolgenden Hauptspeicherzelle 1 überträgt, wird durch die gleichen
gesperrten Kryotrons 4 verhindert, die schon das Rückwärtsübertragen der Information
der Hauptspeicherzellen sperrten.
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Auf völlig analoge Weise, wobei die Speicherzellen 1 und 2, die Kryotrons
4 und 5 und die Koppelkreise 3 und 3' ihre Funktion nach obiger Beschreibung vertauschen,
wird durch einen nachfolgenden Schiebeimpuls auf der Steuerleitung S2 die in die
Zwischenspeicher 2 geschobene Information in die darauffolgenden Hauptspeicherzellen
1 gebracht.
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Durch diese Aufteilung des Schiebevorgangs kann man also Richtleitungsstrecken
zwischen den die Information des Registers tragenden Hauptspeicherzellen 1 sparen.
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Bei der Verwendung von Kryotrons als Sperrvorrichtungen in den Koppelschleifen
können diese Kryotrons und ihre Schaltung durch die Schiebeimpulse erfindungsgemäß
insbesondere dadurch besonders einfach ausgeführt werden, daß durch Löcher in der
supraleitenden Schicht an den Stellen der eingezeichneten Kryotrons Teilstücke der
SteuerleitungenSl bzw. S2 und der Koppelschleifen 3 bzw. 3' magnetisch gekoppelt
sind und daß diese Teile der Koppelschleifen aus einem insbesondere weichen Supraleiter
bestehen, dergestalt, daß das Magnetfeld der Schiebeimpulse in den Steuerleitungen
die kritische Feldstärke HI, in diesen Teilen der Koppelschleifen übersteigt und
durch den hohen Widerstand, den der damit erzwungene Normalleitungszustand mit sich
bringt, die entsprechenden Koppelschleifen sperrt.
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Diese Anordnung kann auch als Zähler verwendet werden, wobei man insbesondere
Anordnungen wählen kann, bei denen je 10 Hauptspeicherzellen 1 und 10 Zwischenspeicherzellen
2 zu einer ringartig geschlossenen Einheit zusammengefaßt werden, die nach jeweils
einmaligem Durchlaufen einen Schiebeimpuls auf einen darüberliegenden gleichgebauten
Ring
abgeben, wodurch Einer-, Zehner- usw. Einheiten vorgebildet werden.