DE1524889A1 - Assoziativer Duennschichtspeicher - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. H.E. BÖHMER

703 BOBLINGEN/WURTT. . 8INDBLFINGKR 8TRAS8E 49

FERNSPRECHER (07031) 613040 .

1 CO/ QQQ

Böblingen, 5. 12. 1967 ru-hn

Anmelde rin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. 10 504

Amtliches Aktenzeichen:

Neuanmeldung

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket 10 937 Assoziativer Dünnschichtspeicher

Die Erfindung betrifft einen assoziativen Dünnschichtspeicher, dessen Speicherelemente eine gute axiale Anisotropie aufweisen, der zur Speicherung eines Bits zwei Speicherelemente verwendet, wobei in dem einen Speicherelement der wahre und in dem anderen Spei ehe reäetnent der komplementäre Wert gespeichert ist und der zur Abfrage zwei parallelgeschaltete von einem gemeinsamen Treiber gespeiste ■Wortleitungen, die mit einer Detektorschaltung abgeschlossen sind, aufweist.

Es wurde bereits vorgeschlagen, für Schiebe- und Matrizenspeicher anisotrope Magnetschichtelemente zu verwenden. Bei diesen Einrichtungen erfolgt die Abfühlung von Binärinformationon ebenso wie deren

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Speicherung durch Umkehrung der Polarität der remanenten Magnetisierung. Diese Umkehrung des Magnetisierungszustandes eines Speicherelementes erfordert ein Magnetfeld sehr hoher Intensität, dessen Erregung störende Streufelder zur Folge hat. Durch die deutsche Patentschrift 1 151 96O ist ein Speicher bekanntgeworden» der aus dünnen Magnetschichten eines anisotropen magnetischen Materials besteht und dessen Speicherzellen mit einem ersten und einem zweiten Antriebsleiter gekoppelt sind, wobei der erste Leiter in einem kleinen Winkel zu der Richtung der leichten Magnetisierbarkeit des Filmes und der zweite Leiter senkrecht zum ersten Leiter angeordnet ist, der dadurch charakterisiert ist, daß zum Einschreiben einer Information der Film in den einen binären Zustand durch das magnetische Feld, das durch einen Stromimpuls in dem ersten Leiter erzeugt wird, und in den anderen binären Zustand durch das kombinierte Feld, das durch den gleichen Stromimpuls W in den ersten Leiter zusammen mit einem Stromimpuls in dem zweiten

Leiter erzeugt wird, versetzt wird. Dieser Speicher hat zwar den Vorteil, daß große Toleranzen bei den T reiber strömen möglich sind, jedoch besteht der wesentliche Nachteil dieses Speichers darin, daß beim Lesen die Information zerstört wird und deshalb eine Anwendung dieses Prinzips für einen assoziativen Speicher nicht möglich ist.

Es ist auch bekannt, die binäre Information Eins bzw. Null durch die Einstellung der remanenten Magnetisierung in eine der beiden Richtun-

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gen der Vorzugsachse darzustellen und die Umschaltung eines Magnet Schichtelements aus der Eins- in die Null-Lage bzw. umgekehrt durchzuführen. Diese Umschaltung kann entweder durch das sog. Wand- oder durch das Rotations-Schalten erfolgen. "Wegen der wesentlich kürzeren Schaltzeiten, ca. 1 Nanosekunde, wird bevorzugt das Rotations-Schalten angewendet. Bei dieser Art erfolgt die Ummagneti sie rung durch eine im allgemeinen kohärente Drehung der Magnetisierungsdipole in die neue Richtung.

Weiterhin ist es bekannt, das Rotations-Schalten dünner magnetischer Schichten zur Übertragung von einer Information von einem ersten Element auf ein zweites Element auszunutzen. Das bekannte Verfahren besteht darin, die Magnetisierung des gesteuerten Elementes mindestens annähernd in eine zur Vorzugsachse senkrechte Richtung, die auch harte Richtung genannt wird, auszulenken und sie in eine der beiden Richtungen der Vorzugsachse zurückzuschalten. Diese Richtung wird durch einen Steuerimpuls bestimmt, der vom steuernden Element abgeleitet wird. Der Steuerimpuls wird durch Anlegen eines äußeren Feldes erzeugt, da hierdurch der Vektor der Magnetisierung des steuernden Elementes aus einer der beiden eine Binärinformation darstellenden Richtungen der Vorzugsachse gegen die harte Achse ausgelenkt wird. Je nach der Ausgangslage erhält man in der Kopplungsleitung zwischen den beiden Elementen einen induzierten positiven oder negativen Impuls. Die-

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ser Impuls erzeugt ein Magnetfeld, das im gesteuerten zweiten Speicherelement die Richtung des Zurückschaltens des in die harte Richtung ausgelenkten Vektors der Magnetisierung beeinflußt. In Abhängigkeit von der Polarität des Impulses bei gleichzeitigem Abschalten des auf das gesteuerte Element einwirkenden äußeren Feldes schaltet die Magnetisierung des gesteuerten Elements in eine der beiden möglichen Richtungen der Vorzugsachse zurück und übernimmt auf diese Weise die vorher im ersten Element gespeicherte Binärinformation. Auch diese Anordnung hat den Nachteil, daß sie für Assoziativspeicher ungeeignet ist, da es hier insbesondere nicht darauf ankommt, Binärinformationen von einer Speicherzelle in die andere zu schieben, sondern ein Suchwort mit dem Kennwort bzw. einem Kennwortteil der gespeicherten Informationen zu vergleichen.

Es sind auch Assoziativspeicher mit Kryotrons, Ferritkernen und Speicherelementen aus dünnen Schichten bekannt. Die Assoziativspeicher sind so ausgelegt, daß ausgewählte Fragebits (Suchworte) mit den Kennworten von gespeicherten Wörtern verglichen werden. Auf diese Weise kann man ein bestimmtes gespeichertes Informations wort finden, ohne daß seine Lage oder Adresse im Speichersystem bekannt ist. Die bisher bekannten Assoziativspeicher haben den Nachteil, daß die Herstellung derartiger assoziativer Speicher sehr kompliziert ist, da durch die Speicherung der relativ großen Kennworte eine sehr hohe Speicher -

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kapazität benötigt wird, um brauchbare Arbeitsgeschwindigkeiten zu erreichen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Aufbau eines Assoziativspeichers zu schaffen, der die Nachteile der bisherigen Speicher vermeidet und als Speicherelemente Magnetfilmschichten verwendet, die nicht löschend bitparallel oder wortparallel abgefragt werden können, so daß der gesamte Speicherinhalt in einem einzigen Arbeitsgang auf Grund eines anstehenden Suchwortes durchsucht werden kann.

Die er findung s gemäße Lösung der Aufgabe besteht nun darin, daß die zusammengehörigen Paare aus einem Speicherfilm und einem Lesefilm bestehen, die durch eine Isolierschicht voneinander getrennt sind und wobei der Speicherfilm den Lesefilm entlang der harten Achse vorspannt, so daß die remanente Magnetisierung des Speicherfilms die Magnetisierung des Lesefilmes in antiparalleler Lage vorspannt, und die zwei Magnetisierungsvektoren sich durch die Luft an den Kanten der genannten Magnetfilme schließen.

Das erfindungsgemäße Speiche rs chema hat viele Vorteile. Die Struktur der einzelnen Speicherzellen ist einfach und für die Massenfabrikation geeignet. Sowohl Speicher- als auch Lesefilme einer Speicherzelle können Dickfilme sein, um die Stärke der Aus gangs signale zu erhöhen. Die

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Betriebsart hängt nicht von der Verschiebung und Dispersion der in diesen Speicherzellen verwendeten anisotropisehen Magnetfilme ab. Wortparallele und bitparallele Inhaltsadressierung ist ebenso möglich wie die normale Adressierung. Zur Betätigung eines Speichers sind keine komplizierten Schalt- oder Impulstechniken erforderlich.

Die Vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von in den Zeichnungen dargestellten AusfÜhrungsbeispielen näher erklärt. In den Zeichnungen bedeuten:

Fig. la, b: die Magnetfilme einer Speicherzelle, wie sie erfindungsgemäß zur Speicherung von Einsen bzw. Nullen verwendet wird.

Fig. 2a, b: Kurven, die die betreffenden magnetischen Eigenschaften des Speicher- bzw. Lesefilmes in einer Speicherzelle darstellen,

Fig. 3: eine graphische Darstellung einiger Signalformen, die bei

bestimmten Operationen der dargestellten Speicherzellen auftreten,

Fig. 4: eine schematische Darstellung, in der eine Anordnungsmöglichkeit der Speicherzellen und der zugehörigen Leitungen

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gezeigt wird, womit man entweder erfindungsgemäß einen Assoziativspeicher oder auch einen normal adressierbaren Speicher erhält,

Fig. 5a, b: Kurven, in denen der Betrieb der echten und Komplementzellen einer Bitspeiche reinheit unter verschiedenen Abfragebedingungen gezeigt wird und

Fig. 6: eine tabellarische Darstellung der in den Fig. 5a und 5b

gezeigten Operationen.

Die in dem dargestellten Speicher schema verwendete Grundspeicherzelle enthält ein Paar übereinandergelagerter Magnetfilme 10 und 12, die durch eine dünne Isolierschicht 14 voneinander getrennt sind, wie in den Fig. la oder Ib zu sehen ist. Die Filme 10 und 12 können einzelne Filmstellen sein, wie dargestellt, oder bestimmte Bereiche von größeren Filmbögen oder Streifen, Das magnetische Material, aus dem diese Filme hergestellt sind, kann z.B. eine Nickel-Eisen-Legierung oder eine Legierung aus Nickel, Eisen und Kobalt sein. In diesem Beispiel hat der untere Film 10 eine relativ hohe Koerzitivkraft und wird im folgenden als "Speicherfilm oder auch "Vorspannungsfilm bezeichnet. Der obere Film 12 hat eine relativ niedrige Koerzitivkraft und wird dm folgenden mit Lesefilm bezeichnet. Beide Filme haben gut definierte

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anisotrope Eigenschaften. Der Speicherfilm 10 hat eine leichte Achse EAl in der Richtung des durchgezogenen Doppelpfeiles in den Fig. la oder Ib. Der Lesefilm 12 hat eine leichte Achse EA2 in der Richtung des gestrichelt gezeichneten Doppelpfeiles in den Fig. la oder Ib. Jeder der Filme 10 oder 12 hat auch eine nicht bezeichnete harte Achse, die rechtwinkelig zur leichten Achse verläuft. Die leichte Achse jedes Filmes bestimmt die Richtung, in der die magnetischen Dipole des Magnetmaterials sich ausrichten wollen, wenn der Film keinem äußeren Magnetfeld ausgesetzt wird.

Im Ruhezustand hat der Speicherfilm 10 eine remanente Magnetisierung MS, die in der einen oder anderen Richtung entlang der leichten Achse dieses Filmes entsprechend der Darstellung in den Fig. la oder Ib verläuft, die zum Beispiel die Speicherung einer Eins oder einer Null darstellen. Die Filme 10 und 12 sind magnetisch so gekoppelt, daß die remanente Magnetisierung MS des Speicherfilms 10 die Magnetisierung M des Lesefilmes 12 in antiparalleler Lage vorspannt, so daß die zwei Magnetisierungsvektoren MS und M sich durch die Luft an den Katen dieser Filme schließen. Es ist zu beachten, daß bei Vorspannung der Magnetisierung M des Lesefilmes 12 durch die Magnetisierung MS des Speicherfilmes 10 der Vektor M an der harten Achse des Speicherilmes 12 liegt und die entsprechenden magnetischen Eigenschaften der beiden Filme entsprechend gewählt werden müssen, um diese Wirkung zu er-

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In dem dargestellten Speicher wird jede Koppelfilm-Speicherzelle so betrieben, daß bei Speicherung einer Null der Speicherfilm 10 sich in einem seiner beiden Sättigungszustände befindet, wobei die Magnetisierung MS in einer willkürlich gewählten "negativen Richtung" entlang der leichten Achse EAl verläuft, entsprechend der Darstellung in Fig. la. Diese Bedingung ist durch den mit "0" bezeichneten Punkt in Fig. 2a dargestellt, die die Hysteresis schleife oder die B-H-Eigenschaften des Speicherfilmes 10 zeigt. Wenn die in Fig. Ib dargestellte Zelle eine Eins speichert, erreicht ihr magnetischer Zustand die positive Sättigung, braucht jedoch nicht voll gesättigt zu sein. Somit braucht, entsprechend der Darstellung in Fig. 2a, der Speicherfilm 10 nur teilweise magnetisiert zu werden, wie in Punkt 1 gezeigt ist, um eine gespeicherte Eins darzustellen.

Ob der Speicherfilm 10 sich im Zustand der negativen Sättigung (Null) oder der positiven Magnetisierung (Eins) befindet, der Streufluß dieses Filmes reicht in jedem Falle aus, um den Magnetisierungsvektor des zugehörigen Lesefilmes 12 der entgegengesetzten Richtung in die Hartachsenlage vorzuspannai.

Fig. 2b stellt die Magnetisierungseigenschaften des Lesefilmes 12 in Richtung der Hartachse dar. Es ist zu beachten, daß im Falle des Filmes JZ der Null-Zustand der positive Sättigungszustand ist, wobei

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der Film 12 im positiven Sättigungsbereich seiner B-H-Eigenschaften vorgespannt ist, wie im Punkt "0" gezeigt wird, der die gespeicherte Null darstellt. Der Grund hierfür liegt in der antiparallelen Magnetisierung des Lesefilmes 12 zum Speicherfilm 10, so daß die negative Sättigung des Filmes 10 der positiven Sättigung des Filmes 12 entspricht. Um eine gespeicherte "Eins" darzustellen, wird der Lesefilm 12 ganz einfach nur in seinem negativen Sättigvmgsbereich vorgespannt, wie im Punkt "1" der Fig. 2b gezeigt, auf Grund der Tatsache, daß der Speicherfilm 10 in diesem Fall nur teilweise positiv geschaltet ist.

Ein Speicher mit Speicherzellen der oben beschriebenen Art ist in Fig. 4 dargestellt. Die Fig. 4 zeigt nicht die ganze Schaltung, die an Schreiboperationen beteiligt ist, durch die binäre Informationen in die verschiedenen Speicherzellen gespeichert werden. Eine derartige Schreibe schaltung ist allgemein bekannt und die hier gegebene Beschreibung beschränkt sich auf den zum Verständnis der vorliegenden Erfindung notwendigen Teil. Die vorliegende Beschreibung befaßt sich hauptsächlich mit Lese- und Abfrageoperationen, wobei die bereits erfolgte Speicherung der gewünschten Information in den Zellen angenommen wird«

Jede binäre Bitspeicherposition in der dargestellten Speicherreihe wird durch ein Paar Speicherzellen, wi z.B. Al und Al¹ dargestellt. Die

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zwei Zellen jedes Paares sind entsprechend auf die Speicherung der wahren und der Komplementform einer gewählten binären Zahl abgestimmt. So kann z.B. das Zell-^enpaar Al und Al' so magnetisiert werden, daß die Zelle Al eine Eins speichert, während die Zelle Al¹ deren Komplement, nämlich die Null speichert oder umgekehrt. Zum Speichern der Stellen eines einzelnen Wortes, wie z. B. "Wort A" in Fig. 4, sind in einer Reihe die wahren Zellen Al, A2, A3 usw. angeordnet, während die Zellen Al·, A2*, A3¹ use, für den Komplementwert in einer zweiten Reihe angeordnet sind. Eine ähnliche Anordnung findet sich im Falle des anderen Wortspeicherregisters, wie z. B. des Registers für "Wort B".

Die wahren Speicherzellen für/ein gegebenes Wortregister, das z.B. das Wort A speichert, sind induktiv auf eine "wahre¹¹ Übereinstimmungs-Abfrageleitung 20 gekoppelt, die im rechten Winkel zum Magnetisierungsvektor M der verschiedenen -wahren Speicherzellen, wie z.B. Al in dieser Reihe, verläuft. In ähnlicher Weise ist eine "Komplement" Übereinstixnmungs -Abfrageleitung 20 ^f induktiv mit den Komplement-Speicherzellen, wie Al¹ der entsprechenden Reihe gekoppelt, die rechtwinkelig zum Magnetisierungsvektor M dieser Zellen verläuft. Hier sei daran erinnert, daß die Vektoren M die Magnetisierung der Lesefilme der einzelnen Zellen im Ruhezustand darstellen. Für die Zwecke der Beschreibung wird nur die Funktion der Lesefilme in den einzelnen

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Speicherzellen beachtet, da nur diese ihren Zustand während einer Abfrage ändern können.

Jedes Paar Abfrageleitungen 20 und 20* endet in einem Übereinstimmungs-Detektor 22 in Fig. 4, der als Oder-Schaltung ausgeführt sein kann. Wie noch genauer zu erklären sein wird, werden auf den Abfrageleitungen 20 und 20· keine Signale erzeugt, wenn jedes gespeicherte Bit mit dem abgefragten Bit übereinstimmt. Wenn jedoch die Bits eines gespeicherten Wortes mit denen des abgefragten Wortes nicht übereinstimmen, können entweder auf beiden oder auf einer der Abfrage leitungen 20 und 20' Aus gangssignale erzeugt werden, die am Ausgang des Übe rein Stimmungsdetektors 22 ebenfalls ein Signal der Nichtübereinstimmung erzeugen.

Außer der Anordnung in paarigen Wortreihen sind die Speicherzellen auch in paarigen Bitzeilen oder Bitspalten angeordnet. So liegen z. B. die Speicherzellen Al und Bl in einer wahren Bitspalte und die Bitspeicherzellen Al¹ und Bl¹ in einer zugehörigen Komplement-Bitspalte, die beide mit der ersten Bitspeicherposition jedes Wortspeicherregisters verbunden sind. Die Bit'spalten sind gemäß der Darstellung in Fig. 4 gestaffelt angeordnet, um Stör spannungen aufzuheben, wie im nachfolgenden noch erklärt wird.

Entlang jeder wahren Bitspalte, z.B. der Spalte mit den Speicherzellen

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Al und Bl, läuft eine Bitleitung 24. Entlang jeder Komplementbit spalte z.B. der mit den Zellen Al¹ und Bl', läuft eine zugehörige Bitleitung 24*. Jede Bitleitung 24 ist induktiv mit den Komplement-Speicherzellen ihrer Spalte verbunden. Wenn der Speicher als Assoziativspeicher betrieben wird, dienen die Leitungen 24 und 24' als Bitabfrage leitungen. Wenn eier Speicher in normaler Adressierung betrieben wird, dienen die Leitungen 24 und 24* beim Schreiben als Bitleitungen und beim ^

Auslesen als Abfrageleitungen, weshalb sie auch als Bit-Abfrageleitungen bezeichnet werden können. Die Leitungen 24 und 24· sind so geführt, daß kapazitiv eine gekoppelte Störung auf bekannte Art und Weise sich aufheben, wodurch sie in den Bitepalten entsprechend der Darstellung in Fig. 4 gestaffeld erscheinen.

Mit den Bitleitungen 24 bzw. 24* sind die Bittreiber 26 und 26· verbunden, die während der Inhaltsadreseierung zur Bitabfrage und beim Schrei- A ben zur Bitspeicherung verwendet werden, Ebenfalle iet mit jedem Bitleitungspaar 24 und 24* ein Abfrageveretärker 28 verbunden, der nur bei der normalen Adressierung verwendet wird, wenn die Bitleitungen 24 und 24* als Abfrageleitungen fungieren. Diese Bittreiber und Ahfrage vor starker werden wahlweise mit den Bitleitungen verbunden und von diesen getrennt, je nach Bedarf beim Umschalten von einer Betriebsart auf flit; andere.

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ARBEITSWEISE ALS ASSOZIATIVSPEICHER

Bevor der Betrieb des dargestellten Speichersystems als Assoziativspeicher genau beschrieben wird, soll der Betrieb eines bestimmten Speichers, wie z.B. des in Fig. la oder Ib dargestellten, unter verschiedenen inhaltsadressierten Bedingungen analysiert werden. Bei der inhaltsadressierten Arbeitsweise wird so abgefragt, daß jede Bitleitung 24 einen Stromimpuls einer bestimmten Polarität leitet, wogegen die zugehörige Bitleitung 24* einen Impuls entgegengesetzter Polarität führt. Die entsprechenden Polaritäten dieser Abfrageimpulse sind in den Fig. 5a und 5b dargestellt, worin Lesefilm. A (z.B. dem Lesefilm einer in Fig, 4 als Al dargestellten Speicherzelle entspricht, während Lesefilm A¹ dem Lesefilm einer in Fig. 4 als Al* dargestellten Speicherzelle entspricht.

Wie oben in Verbindung mit Fig. 2b erklärt, wird der Lesefüm einer Speicherzelle in den positiven Sättigungsbereich vorgespannt, die eine Null speichern soll, wogegen der Lesefüm einer Zeile, die eine Eins speichern soll, in den negativen Sättigungsbereich vorgespannt wird. DLe beiden Lesufilme ein«;« siiaatumuiigehörigtm l'uan-j von Speicher

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Grenze der negativen Sättigung vorgespannt, wie im Punkt "1" in Fig. 5a gezeigt wird. Gleichzeitig wird der Komplement-Lesefilm A* in den positiven Sättigungsbereich vorgespannt, wie durch den Punkt "0" in Fig. 5b gezeigt wird. Jetzt wird angenommen, daß dieses Paar Speicherzellen nach einer gespeicherten Null abgefragt wird. In diesem Zusammenhang wird auf Fig. 5a und besonders auf den Zusatz "Abfragen einer gespeicherten Eins" verwiesen. Wenn der Abfrageimpuls Nullpolarität hat, wird auf den Lesefilm A ein Magnetfeld gegeben, das durch den Pfeil "0" gekennzeichnet ie€, der rechts vom Punkt "1" der in Fig. 5a gezeigten B-H-Charakteristik verläuft. Die Aufbringung dieses Feldes verursacht eine wesentliche Reduzierung in der negativen Magnetisierung' des Lesefilmes A, wodurch ein Ausgangs-Spannungsimpuls auf der zugehörigen Abfrageleitung 20, siehe Fig. 4, erzeugt wird.

Jetzt soll das Verhalten des zugehörigen Lesefilmes A¹ betrachtet werden, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Soweit die wahre gespeicherte Zahl eine Eins ist, wird der Lesefilm A¹ in der seinem ¹¹O"-Zustand entgegengesetzten Richtung Magnetisiert, Mit besonderem Bezug auf den Hinweis "Abfragen einer gespeicherten Null" in Fig. 5b, erzeugt der Null-Abfrageimpuls auf der Leitung 24·· in Fig» 4 ein Abfragefeld, das in der Richtung des Pfeiles ¹¹O" in Fig. 5b vom Punkt "0" auf der B-H-Kennlinie verläuft. Das Aufbringen dieses Abfrageimpulses auf den Lesefilm A¹

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erzeugt keine wesentliche Änderung im magnetischen Zustand dieses Filmes. Während dieser Film sich anfangs in positiver Übersättigung befand, wird er jetzt nur an die Grenze der positiven Sättigung gebracht, jedoch wird bei Annahme einer idealen Kennlinie, wie dargestellt, dadurch keine wesentliche Reduzierung der negativen Magnetisierung dieser Speicherzelle verursacht. Infolgedessen wird auch kein Ausgangsimpuls in der zugehörigen Abfrageleitung 20' in Fig. 4 erzeugt und die Abfrage nach einer gespeicherten Eins für eine Null führt zu einem Aus gang κ .signal auf der Abfrageleitung 20 tind zu keinem Ausgangs signal auf der Abfrageleitung 20', Dxirch die Anordnung der Schaltung kann jedes Signal bei Nichtübereinstimmung, das in einer (oder in binden) Abfragelritungen induziert wird, gleichmäßig gut durch den Detektor 20 laufen und an dessen Ausgängen festgestellt werden.

Fig. 6 zeigt, wie sich die Filme A und A¹ unter verschiedenen Abfrapebedingungen verhalten. Diese Tabelle ist in Zusammenhang mit Hnn Fig. 5a, 5b und 4 auszuwerten. In dem hier betrachteten Fall wurde- rh\e gt speicherte Eins nach einer gespeicherten Null abgefragt und unter diesen Bedingungen ein Aus gangs signal durch den Film A a\if Leitung 20 erzeugt, wogegen der Film A^r kein Ausgangs signal auf der lA'itung 20' erzeugte. Im umgekehrten Falle, wenn eine gespeicherte Null nach einer Eins abgefragt wird, wird ein Ausgangs signal auf der Abfragelf itung .10 ^f erzeugt, während auf der Äbfrageleitung 20 kein Signal erzeugt wird.

In beiden Fällen wird ein Signal der Nichtübereinstimmung durch den

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Detektor 22 festgestellt (Fig. 4). Wenn das gespeicherte Bit mit dem Abfragebit übereinstimmt, wird auf beiden Abfrageleitungen 20 und 20' kein Ausgangs signal erzeugt.

Jetzt wird die während einer Inhaltsadressierung allgemeine Situation betrachtet, in der Nichtübereinstimmungen entgegengesetzten Sinnes in demselben Wortspeicherregister auftreten. Unter Betrachtung der Fig. 4 wird angenommen, daß die beiden Zellen Al und Al¹ eine Eins speichern und auf eine Null abgefragt werden, wogegen die beiden nächsten Zellen A2 und A2¹ eine Null speichern und auf eine Eins abgefragt werden und diese beiden Vorgänge gleichzeitig in der Inhaltsadressierung ablaufen. Aus Fig. 6 ist zu ersehen, daß die Abfrage einer gespeicherten Null für eine Eins ein Ausgangs signal auf der Abfrageleitung 20' erzeugt, wogegen die Abfrage einer gespeicherten Eins für eine Null ein Ausgangssignal auf der Abfrageleitung 20 erzeugt. In diesem Fall können Signale der Nichtübereinstimmung entgegengesetzter Polarität nicht auf derselben Übereinstimmungs-Abfrageleitung erscheinen, und sich gegenseitig aufheben, so daß eine Übereinstimmung fehlerhaft angezeigt wird. Außerdem haben alle Signale der Nichtübereinstimmung jetzt dieselbe effektive Polarität und werden gleichmäßig durch das Oder-Glied im Detektor 21 geleitet.

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gung der Impulse in entgegengesetzter Richtung auf die zueinanderge- hörigen Leitungen 24 und 24 · sicher, daß jedes Störsignal, das in eine Abfrageleitung 24 oder 24* gekoppelt wird, durch ein Störsignal entgegengesetzter Polarität unterdrückt wird, das gleichzeitig auf dieselbe Leitung gekoppelt wird.

Während des Betriebes als Assoziativspeicher werden alle Register im Speicher bitparallel während eines einzigen Suchganges abgefragt. Die verschiedenen Bittreiber 26 werden wahlweise zum Aufbringen von Eins- oder Null-Impulsen auf die zugehörigen Bitleitungen 24 betätigt. Gleichzeitig werden die zugehörigen Bittreiber 26* wahlweise betätigt, damit sie Impulse entgegengesetzter Polarität auf die zugehörigen Bitleitungen 24* geben. (Die Abfrage verstärker 28 werden beim Assoziativ speicherbetrieb nicht benutzt und effektiv zu dieser Zeit getrennt).

ge Wenn ein Abfragebit mit einem speicherten Bit übereinstimmt, wird auf keiner der zugehörigen Abfrageleitungen 20 und 20· ein Ausgangs -signal erzeugt. Wenn Nichtübereinstimmungen auftreten, werden jedoch gegebenenfalls auf den Leitungen 20 und 20· Signale gemäß der in Fig. 6 dargestellten Tabelle erzeugt. Alle Ausgangs signale passen in bezug auf ihre Auswirkungen iuf den Abstimmungsdetektor IZ aufeinander, so daß jode Art von Nichtübereinstimmung oder^ede Kombination von Nicht-

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BETRIEB NORMALER ADRESSIERUNG

Bei der normalen Adressierung wird im Gegensatz zur Assoziativspeicheradressierung ein bestimmtes Wortregister zur Abfrage auf seinen Inhalt hin ausgewählt. Bei dieser Betriebsart werden die Ubereinstimmungsdetektoren 22 getrennt und die Leitungen 20 und 20' können jetzt als Wortabfrageleitungen benutzt werden. Die in den Zellen eines gegebenen Wortregisters gespeicherte Information kann nichtlöschend ausgelesen werden, indem man ein kleines Feld (viel kleiner als die Schaltschwelle des Speicherfilmes) in der Richtung der harten Achse des Lesefilmes auf dieses Register gibt. Das geschieht durch gleichzeitiges Aufbringen eines Impulses in derselben Richtung auf ein ausgewähltes Leitungspaar 20 und 20'. Die Ausgangs signale werden jetzt auf den Bitleitungen 24 und 24' erzeugt, die in diesem Fall als Abfrageleitungen Rangieren, und diese Aus gangs signale erzeugen über die einzelnen Abfrageverstärker 28 an deren entsprechenden Anschlüssen Bitabfrage signale.

Eine Ausleseoperation wird an Hand der beiden ersten Leitungen der Fig. 3 erklärt. Die Polarität der Lese stroinimpulse ist gleich, egal ob eine Eins oder eine Null ausgelesen wird. Wenn eine Eins gespeichert ist, ist das Feld der Magnetisierung für das Lesen des Lesefilmes entgegengesetzt und es entsteht ein Abfrage signal. Wenn eine Null gespei-

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chert ist, ändert sich die Magnetisierung nicht und es wird kein Abfragesignal erzeugt. Weil Komplementärziffern immer in zwei Zellen eines Paares gespeichert sind, (z.B. die Zellen Al und Al¹ in Fig. 4), wird ein Aus gangs signal in nur einer Bitleitung jedes Paares erzeugt, d.h. die Leitung 24 oder 24', je nachdem, welche gerade mit der Zelle verbunden ist, die eine Eins gespeichert hat. Je nachdem, ob das Ausgangssignal axif der Leitung 24 oder 24* erscheint, hat das Endausgangs signal des zugehörigen Abfrageverstärkers 28 die eine oder andere Polarität, die eine Eins oder eine Null darstellt.

Kapazitiv in ein Leitungspaar 24 und 24' durch den Abfrageimpuls eingekoppelte Störsignale sind allgemeine Signale und werden infolgedessen durch die Abfrageverstärker 28 zurückgewiesen.

Wenn eine Information in ein Wortspeicherregister geschrieben werden soll, muß zuerst ein Löschimpuls über die Wortleitungen 20 und 20' gegeben werden (oder über die gegebenenfalls getrennt verwendeten Wortschreibleitungen), um alle damit verbundenen Speicherzellen auf den Null-Zustand zu löschen. Diesem Löschimpuls folgt in jedem Fall ein Wortschreibimpuls, wie in Fig. 3 dargestellt. Gleichzeitig mit dem Wort-Schreibimpuls werden Bit-Schreibimpulse über die entsprechenden Bitleitungen gegeben um die Speicherfilme gemäß der bekannten Schreibtechnik in der feldparallelen Art zu magnetisieren. Wenn eine Null gc-

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schrieben werden soll, sind das Wort-Schreibfeld und das Bit-Schreibfeld einander entgegengerichtet, ohne daß sie irgendeine Wirkung erzeugen, da die Zelle bereits in der gewünschten Art magnetisiert ist. Wenn eine Eins geschrieben werden soll, ergänzen sich Wort- und Bit-Schreibfeld und treiben den Speicherfilm in die Sättigung (Punkt "1" in Fig. Za). Gleichzeitig wird der zugehörige Lesefilm in den Null-Zustand getrieben, wenn der Ruhezustand jedoch wieder hergestellt ist, schaltet der Film auf den ¹¹I"-Zustand zurück, wie in Fig. 2b zu sehen.

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Claims (4)

Böblingen, 5. 12. 1967 ru-hn - 22 - PATENTANSPRÜCHE

1. Assoziativer Dünnschichtspeicher, dessen Speicherelemente eine gute axiale Anisotropie aufweisen, der zur Speicherung eines Bits zwei Speicherelemente verwendet, wobei in dem einen Speicherelement der wahre und in dem anderen Speicherelement' der komplementäre Wert gespeichert ist und der zur Abfrage der gespeicherten Informationen zwei parallelgeschaltete von einem gemeinsamen Treiber gespeiste Wortleitungen, die mit einer Detektorschaltung abgeschlossen sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengehörigen Paare (Al, Al¹ bzw. A2, A2¹) aus einem Speicherfilm (10) und einem Lesefilm (12) bestehen, die durch eine Isolierschicht (14) voneinander getrennt sind, und wobei der Speicherfilm (10) den Lesefilm (12) entlang der harten Achse vorspannt, so daß die remanente Magnetisierung (MS) des Speicherfilms (10) die Magnetisierung (M) des Lesefilms (12) in antiparalleler Lage vorspannt und die zwei Magnetisierung s vektor en (MS und M) sich durch die Luft an den Kanten der genannten Magnetfilme (10 und 12) schließen.

2. Assoziativer Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente eines zusammengehörigen Paares (z.B. Al und Al·) dia auf einer Leitung (20 oder 20») eines parallelgeschalteten

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Wortleitungspaares (Wort A) angeordnet sind von je einer Bitleitung (24 oder 24*) eines Bitleitungspaares durchzogen werden, die beim Lesen einer gespeicherten Information mit entgegengesetzt polarisierten Impulsen beaufschlagt werden und jeweils mit einem gemeinsamen Leseverstärker (28) abgeschlossen sind.

3. Assoziativer Speicher nach den Ansprüchen 1 tand 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Speicherzelle (z.B. Al) durchlaufenden Leitungen (20 und 24) in Form von elektrisch leitenden dünnen Bändern auf den magnetisierbaren S chi eilten (10 und 12) angeordnet sind und dabei in gleicher Richtung verlaufen.

4. Assoziativer Speicher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (20, 20' und 24, 24') rechtwinkelig zum Magnetisierungsvektor (M) der Speicherzellen (z.B. Al) verlaufen.

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