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Verfahren und Anordnung zum Speichern von Informationen in einem linearen
magnetisierbaren Speicherelement Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern
von Informationen in einem linearen Speicherelement mit direktem Zugriff zu dessen
einzelnen, als Speicherzellen unterschiedlich magnetisierbaren Längenabschnitten,
durch Erzeugen von Stromimpulsen von für dietgewünschte Magnetisierung geeigneter
Stärke und Richtung in je einem oder mehreren angesteuerten Längenabschnitten des
Speicherelements.
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Lineare Magnetspeicher, z.B. in Form von Nagnetdrähten, Magnetbändern
od.dgl., sind bekannt. In der Regel handelt es sich um bewegte Speicherelemente,
die an einem feststehenden Schreib- und Lesekopf vorbeilaufen. Dabei ist kein direkter
Zugriff zu den einzelnen Speicherzellen, die den selektiv magnetisierbaren Längenabschnitten
des Speicherelementes entsprechen, möglich. Derartige Speicher haben somit relativ
lange Zugriffzeiten; außerdem ist die Verwendung mechanisch bewegter Teile in der
Regel unerwünscht. Es ist jedoch auch bekannt, lineare Speicherelemente wie Nagnetdrähte
mit direktem Zugriff zu den einzelnen Speicherzellen zu verwenden, wobei für jede
einzelne Speicherzelle ein das Speicherelement kreuzender und eventuell auch um
ihn herumgewundener Schreib- und Lesedraht vorgesehen ist, so daß ein Natrixspeicher
mit Speicherzellen an den Kreuzungspunkten entsteht. Ein solcher Speicher hat im
Prinzip die Vor-und Nachteile eines Magnetkernspeichers, nämlich schnelle Zugriffzeiten
durch direkten Zugriff, aber relativ komplizierten und kostspieligen Aufbau.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Anordnung zum
Speichern von Informationen in einem linearen magnetisierbaren Speicherelement anzugeben,
das keine matrixartige Anordnung mit direkten Zuleitungen zu den einzelnen Speicherzellen
benötigt und dadurch mit einfacheren urdbilligeren Mitteln realisiert werden kann
als Matrixspeicher,
gleichwohl aber deren Vorteile des direkten
Zugriffs und der kurzen Zugriffszeit bietet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man von beiden
Enden des Speicherelementes her Stromimpulse von für die gewünschte Magnetisierung
nicht ausreichender Stärke längs des Speicherelementes gegeneinander laufen läßt
mit einer solchen Verzögerung des einen gegenüber dem anderen Impuls, daß sie sich
in den jeweils angesteuerten Längenabschnitten des Speicherelementes zu einem Stromimpuls
ausreichender Stärke überlagern.
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Man benötigt somit im Prinzip nur zwei Anschlüsse an das Speicherelement
an dessen beiden Enden, und die Ansteuerung der einzelnen Speicherzellen erfolgt
nur durch die Wahl der Verzögerung zwischen den an beiden Enden erzeugten Impulsen.
Die bei Matrixspeichern nötigen Zuleitungen zu den einzelnen Speicherzellen können
somit entfallen, und der zur Ansteuerung der Speicherzellen nötige Aufwand beschränkt
sich auf die schaltungstechnischen Mittel zum Erzeugen der Kurzzeitimpulse mit gewählter
Verzögerung. Diese schaltungstechnischen Mittel brauchen jedoch nur einmal für eine
im Prinzip beliebige Anzahl von Speicherzellen vorhanden zu sein.
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Vorzugsweise läßt man die Impulse in einem oder je
einem
zum Speicherelement parallel laufenden, mit ihm induktiv gekoppelten Stromleiter
laufen, wobei es von der Art des Schreibens (Verwendung von Impulsen gleicher oder
entgegengesetzter Polarität) abhängt, ob zweckmäßigerweise ein Stromleiter oder
zwei getrennte Stromleiter für die gegeneinander laufenden Impulse benutzt werden.
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Für das Lesen der gespeicherten Information wird erfindungsgemäß
die jeweilige Speicherzelle in gleicher Weise durch zwei gegeneinander laufende,
sich an der Speicherzelle überlagernde Impulse angesteuert. Das Zusammenwirken dieses
Uberlagerungsimpulses mit der die Information darstellenden Magnetisierung wird
eine Schwächung der beiden Ansteuerungsimpulse und/oder die Induzierung entgegengesetzter
Impulse in den Stromleitungen oder einer zusätzlichen Lese-Stromleitung bewirken.
Die eine oder andere Erscheinung kann erfindungsgemäß zum Erkennen der ausgelesenen
Information herangezogen werden.
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Die Erfindung sieht auch eine Anordnung zum Speichern von Informationen
in einem linearen Speicherelement mit direktem Zugriff zu dessen unterschiedlich
magnetisierbaren Längenbereichen vor, wobei Mittel zum Ansteuern jedes einzelnen
Längenabschnittes des Speicherelementes mit einem Stromimpuls von für dessen gewünschte
Magnetisierung geeigneter Stärke und Richtung vorgesehen sind. Eine solche Anordnung
ist
erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Ende des Speicherelementes
je ein Impulsgeber an einen Stromleiter, der in oder entlang dem Speicherelement
verläuft, angeschlossen ist und die Impulsgeber durch eine gemeinsame Auslösevorrichtung
ansteuerbar sind, die ein Verzögerungsglied zum Erzeugen einer willkürlich wählbaren
Verzögerung des einen gegenüber demanderen Impulsgeber aufweist.
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Das Verzögerungsglied hat vorzugsweise eine Anzahl von wahlweise
einzeln oder in Serie zueinander in den Weg der Auslöse signale schaltbaren Verzögerungsstrecken
und mit unterschiedlich abgestufter Verzögerungszeit.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Anordnung
des Speicherelementes so getroffen, daß parallel zu dem magnetisierbaren Speicherelement
je ein an den einen und anderen Impulsgeber angeschlossener Schreibdraht und ein
Lesedraht verlaufen. Eine vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn die Schreibdrähte
und der Lesedraht im Innern des rohrförmig ausgebildeten Speicherelementes angeordnet
sind.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen
näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt ein schematisches Impulsdiagramm zur Verdeutlichung
des Prinzips der Erfindung.
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Fig. 2 zeigt ein Prinzipschaltbild eines Linearspeichers mit zugehöriger
Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Fig. 3 zeigen Prinzip schaltbilder für das Impulslängenbis 5 gatter,
das Verzögerungsglied und die Schreibgatter der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.
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Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform
eines Linearspeicherelementes mit Stromleitern für Schreiben und Lesen.
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Fig. 1 zeigt in verschiedenen Phasen die Überlagerung zweier Stromimpulse
gleicher Polarität, die in einem Stromleiter von dessen beiden Endpunkten A und
3 her gegeneinander laufen. Beide Impulse sind z.B. Rechteckimpulse mit der Amplitude
1, und der vom rechten Endpunkt 3 aus von rechts nach links laufende Impuls soll
gegenüber dem anderen eine Verzögerung At haben, so daß der von A nach rechts laufende
Impuls einen streckenmäßigen ~Vorsprung11 A 5 = v.2St hat, wenn v die Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der Impulse in dem Stromleiter ist. Die in Phase 1 startenden Impulse haben sich
in Phase 2 einander angenähert, treffen in Phase 3 aufeinander
und
haben sich in den Phasen 4 und 5 teilweise bzw.
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vollständig zu einem Impuls mit der doppelten Amplitude 21 überlagert,
bevor sie in Phase 6 wieder auseinanderlaufen.
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Der Ort der Überlagerung, d.h. sein Abstand von den Endpunkten A und
B, hängt ab von der Verzögerung des einen gegenüber dem anderen Impuls. Auf diese
Weise läßt sich ein bestimmter Punkt des Stromleiters exakt ansteuern. Ist dieser
Stromleiter nun ein magnetisierbarer Draht oder läuft zu einem solchen parallel
und ist mit ihm induktiv gekoppelt, dann werden die Impulse in dem Magnetdraht eine
Magnetisierung bewirken. Wählt man die Magnetisierbarkeit des Magnetdrahtes so,
daß zur Magnetisierung bzw. Ummagnetisierung eine Mindeststromstärke erforderlich
ist, die zwischen 1 und 21 liegt, dann wird nur am Ort der Überlagerung der Impulse
in dem Magnetdraht M ein für die Magnetisierung ausreichender Magnetisierungsimpuls
IM erzeugt. Damit kann an dieser Stelle ein Informationsbit gespeichert werden.
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Jeder auf diese Weise ansteuerbare und selektiv magnetisierbare Längenabschnitt
des Magnetdrahtes stellt eine Speicherzelle dar, wobei die Länge jeder Speicherzelle
mindestens gleich der Weglänge eines Impulses entspricht. Verwendet man Rechteckimpulse
von z.B. 10 10 sec. Dauer und rechnet mit einer Ausbreitungsgeschwindigkeit von
200 000 km/sec in dem Stromleiter, so beträgt die Weglänge jedes Impulses und damit
die notwendige Länge jeder Speicherzelle 2 cm, und in einem 1 m langen Draht können
50 Bit gespeichert werden.
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In Wirklichkeit kann die Länge des selektiv magnetisierbaren Längenabschnitts
(Speicherzelle) sogar etwas kleiner als die Impulslänge sein. Der Magnetisierungsvorgang
an einer bestimmten Stelle hängt nicht nur von der Amplitude des Überlagerungsimpulses,
sondern auch von seiner Dauer ab. Man kann nun leicht erkennen, daß der überlagerte
Impuls mit der Stromstärke 21 an der Stelle x, wo die Impulsfronten aufeinandertreffen,
am längsten dauert, nämlich so lange, bis die ganze Impulslänge durchgelaufen ist,
während die zeitliche Dauer des Überlagerungsimpulses beiderseits der Stelle x abnimmt
und in einem Abstand davon, die der Länge der Einzelimpulse entspricht, auf Null
abgesunken ist. Unmittelbar am Punkt X steht somit der Überlagerungsstrom 21 länger
zur Verfügung als entfernt davon, und man kann diese Tatsache dazu ausnutzen, um
die Magnetisierung auf einen kleinen Bereich am Punkt X zu konzentrieren.
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Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung für die Ansteuerung des Linearspeichers
M mit sechzehn Längenabschnitten (O, 1, 2 90O 15) als Speicherzellen. Dabei sind
mit 51 und 52 die Schreibdrähte und mit L der Lesedraht gekennzeichnet. Die Schreibdrähte
51, S2 sind jeweils über die Schreibgatter SG1, SG3 und SG2, SG4 und die Transistoren
T1, T6 und T2, T5 mit dem Verzögerungsglied VG und dieses wiederum mit dem Impulslängengatter
ILG verbunden0 Über die Transistoren T4, T7 und T3, T8 sind die Zuleitungen
der
Schreibdrähte 51, S2 mit dem entsprechenden Pol verbunden. Der Lesedraht L ist über
den Transistor T9 mit dem Ausgang Z verbunden0 Die Schaltungsanordnung arbeitet
wie folgt: Ein an die Leitung a angelegter Stromimpuls löst den Schreib/Lese-Vorgang
aus0 Durch den Stromimpuls wird im Impulslängengatter ILG ein Kurzzeitimpuls erzeugt,
dessen Länge von der gewählten Bemessung des Impulslängengatters ILG abhängig isto
Dieser Kurzzeitimpuls wird im Verzögerungsglied VG geteilt0 Dabei wird der eine
Stromimpuls durch eine Anzahl von wahlweise einzeln oder in Serie zueinander schaltbaren
Verzögerungsstrecken verzögert0 Die unterschiedliche Verzögerungszeit, die den Wegunterschied
der beiden Stromimpulse festlegt und damit die gewünschte Speicherzelle auswählt,
kann durch entsprechende Potentiale an den Leitungen bi, b2, b3 und b4 stufenweise
eingestellt werden.
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Durch Anlegung eines unterschiedlichen Potentials an die beiden Leitungen
dl, d2 (z.B. + und -) wird die Polarität der Stromimpulse und damit der Informationswert
des zu schreibenden Bits festgelegt0 Bei dieser Wahl der Potentiale an den Leitungen
dl, d2 sind die Transistoren T1, T3, T5 und T7 für die das Verzögerungsglied in
einem bestimmten zeitlichen Abstand
verlassenden Stromimpulse durchlässig,
während die Transistoren T2, T4, T6 und T8 sperren0 Dabei öffnet der ~linke" (vgl.
Figo 2) Stromimpuls das Schreibgatter SG1 für eine bestimmte Zeitdauer und erzeugt
im Schreibdraht S1 einen von links nach rechts laufenden positiven Stromimpuls.
Der ~rechte" Stromimpuls öffnet das Impulsgatter SG2 für eine bestimmte Zeitdauer
und erzeugt im Schreibdraht S2 einen von rechts nach links laufenden positiven Stromimpuls.
Die beiden einander entgegenlaufenden positiven Stromimpulse erzeugen am Ort der
Uberlagerung in der Speicherzelle des Magnetdrahtes M einen für die Ummagnetisierung
ausreichenden positiven Magnetisierungsimpuls IM, der eine Ummagnetisierung der
Speicherzelle aber nur dann zur Folge hat, wenn diese nicht schon in dieser Richtung
magnetisiert war.
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Bei der anderen Wahl der an die Leitungen di, d2 (- und +) angelegten
Potentiale sind entsprechend die Transistoren T2, T4, T6 und T8 durchlässig und
die Transistoren T1, T5, T5 undT? gesperrt0 Der linke Stromimpuls öffnet dann das
Schreibgatter SG2 und erzeugt einen von links nach rechts laufenden negativen Stromimpuls,
während der rechte Stromimpuls das Schreibgatter SG3 öffnet und einen von rechts
nach links laufenden negativen Stromimpuls erzeugt. Die betreffende Speicherzelle
des Magnetdrahtes M wird auch hier nur dann von dem negativen Magnetisierungsimpuls
IM ummagnetisiert, wenn sie nicht schon in dieser Richtung magnetisiert war0
Beim
Lesevorgang wird ebenfalls durch zwei einander entgegenlaufende Stromimpulse am
Ort der Überlagerung ein Magnetisierimpuls IM ausgelöst. Erfolgt dabei eine Ummagne
tisierung, dçhe die Speicherzelle hatte vorher eine andere Magnetisierungsrichtung,
so wird im Lesedraht L ein positiver oder negativer Stromimpuls erzeugt, der in
der Antwortleitung Z einen verstärkten Stromimpuls nach sich zieht. Damit kann der
Inhalt der ausgewählten Speicherzelle erkannt werden0 Das in Figo 3 dargestellte
Impulslängengatter ILG steuert mit Hilfe des an die Leitung a angelegten Potentials
über die Transistoren TR1, TR2, TR3, TR4 und TR5 den Haupt~ stromweg u-v. Dieser
Hauptstromweg ist zunächst durch TR5 gesperrt0 Wird das Potential der Leitung a
negativ, dann sperrt TR4, und TR5 wird durchlässig. Dies erfolgt zum Zeitpunkt #1
= aTR4+ eTR5 + t4 + t5 + t6 wenn das negative Potential zum Zeitpunkt O an der Stelle
X anliegt. Dabei wird mit "a" die Ausschaltzeit und mit 'e" die Einschaltzeit des
entsprechenden Transistors bezeichnet und mit ntn die Zeit, die der Potentialsprung
für den entsprechenden Zuleitungsweg benötigt0 Mit ~t4'I ist insbesondere eine Verzögerungsleitung
gekennzeichnet, die in der Form eines mit einem Dielektrikum umgebenen Leiters realisiert
werden kann.
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Andererseits sperrt der Transistor TR1, der Transistor TR2 wird durchlässig,
und der ursprünglich durchlässige Transistor TR3 sperrt0 Dies erfolgt zum Zeitpunkt
t aTRl + eTR2 +aTR3 + t1 + t2 + t3 Damit ergibt sich eine Durchlässigkeit des Hauptstromweges
u-v im Zeitintervall T = t2 -Durch entsprechende Bemessung der Schaltungsanordnung
des Impulslängengatters ILG kann damit eine gewünschte Zeitdauer erzielt werden0
Der dem Eingang des in Fig. 4 dargestellten Verzögerungsgliedes VG zugeführte Stromimpuls
wird in einen ~linken" und ~rechten" Teilimpuls aufgeteilt. Dabei erfährt der rechte
Teilimpuls entsprechend der an die Leitungen b1, b2, b3 und b4 angelegten Kombination
aus positivem und negativem Potential eine entsprechende Verzögerung durch die Verzögerungsleitungen
VL8> VL4, VL2 und VLI. Zum Beispiel tritt durch Anlegen eines negativen Potentials
an b1 und b4 und eines positiven Potentials an b2 und b3 eine Verzögerung des Stromimpulses
durch die Verzögerungsleitungen VL8 und VL1 auf e Damit kann bei geeigneter Kombination
jeder Verzögerungswert zwischen O und 15 erhalten werden0 Der linke
Impuls
wird entsprechend so verzögert, daß bei der Kombination mit dem Verzögerungswert
O die Speicherzelle O angesteuert wird.
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In Fig. 5 ist die Schaltungsanordnung eines Schref> gatters SG
in der Art einer monostabilen Kippstufe dargestellt. Im stabilen Zustand ist der
linke Transistor durchlässig und der rechte gesperrt. Ein an ESG angelegter negativer
Eingangsimpuls sperrt den linken Transistor und steuert den rechten durch, so daß
am Ausgang ASG ein negativer Ausgangsimpuls auftritt. Nach einer von den Sigenschatten
der Kippstufe bestimmten Zeit kehrt das Schreibgatter SG wieder in den stabilen
Zustand zurück.
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Fig. 6 zeigt im Querschnitt eine vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung, bei der die Schreibdrähte 51 und 52 und der Lesedraht L im Inneren des
rohrförmig ausgebildeten Speicherelements N angeordnet sind.
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Änderungen und Ausgestaltungen der beschriebenen Ausführungsform
sind für den Fachmann ohne weiteres möglich und fallen in den Rahmen der Erfindung.