<Desc/Clms Page number 1>
Magnetische Speichereinrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf magnetische Speichereinrichtungen, u. zw. insbesondere auf solche, bei welchen die Speicherung von Informationen durch bestimmte magnetische Zustände erfolgt. Ferner betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung derartiger Speichereinrichtungen.
Magnetische Speichereinrichtungen, bei denen ein magnetisierbares Material Anwendung findet, das eine im wesentlichen rechteckige Hysteresisschleife aufweist, beispielsweise Ferritmaterial, sind an sich bekannt, und haben zur kurzzeitigen oder dauernden Speicherung von Informationen in binärer Form eine weitverbreitete Anwendung gefunden. So haben beispielsweise magnetisierbare Kerne in Ringform eine besondere Bedeutung in Rechengeräten u. dgl. erlangt, weil sie befähigt sind, in einem von zwei remaneten Magnetisierungszuständen, in die sie durch eine angelegte magnetomotorische Kraft gebracht worden sind, zu verbleiben.
Mit ringförmigen Kernen und allen Abwandlungen von geschlossenen Toroidkernen sind normalerweise zwei oder mehr Wicklungen induktiv gekoppelt, die zur Einstellung"des Kernes auf einen bestimmten magnetischen Zustand, entsprechend der zu speichernden Ziffer der binären Information, dienen. Diese Einstellung kann erreicht werden, indem ein hinreichend starker Strom entweder aufgeteilt über mehrere Wicklungen oder über eine einzige Wicklung geleitet wird, um die erforderliche magnetomotorische Kraft zu erzeugen. Die Ablesung der Speicherung erfolgt meist in ähnlicher Weise durch Umschaltung des magnetischen Zustandes des Kernes unter Beobachtung des Signals, das gegebenenfalls an einer Ableseader auftritt, die induktiv mit dem abzulesenden Kern gekoppelt ist.
Die induktive Kopplung kann dadurch erzielt werden, dass tatsächlich mehrere Windungen in üblicher Weise um den Kern geschlungen werden, oder auch dadurch, dass ein Leiter bloss durch den Ringkern gefädelt wird.
Es sind somit magnetisierbare Speicher- kerne mit einem geschlossenen Flussweg in verschiedener Ausführung als Speicherzellen bekannte, und die zahlreichen Vorteile solcher Speicherzellen haben einen grossen Fortschritt in der Informations-und Speichertechnik mit sich gebracht. Nicht einfach gestaltet sich allerdings die Massenherstellung solcher Speicherzellen, beispielsweise für Speichermatrizen.
Hierbei müssen die zur Steuerung und Ablesung der magnetischen Zustände der Kerne notwendigen Leiter in Wirkverbindung mit den Kernen gebracht werden und die Kerne selbst müssen entweder so montiert oder so gesteuert werden, dass eine gegenseitige Beeinflussung bzw. Störung vermieden wird. In diesem Zusammenhang sind bisher verschiedene Massnahmen, die sehr diffizile manuelle Arbeiten, wie das Aufwickeln der Spulen oder das Einfädeln von Leitern in die einzelnen Kerne erfordern, notwendig. Es besteht nun das Bedürfnis, die Art und Weise der Verdrahtung der Kerne und der Herstellung von magnetischen Kreisen mit solchen Kernen zu verbessern, besonders in Anwendungsfällen, wo eine grosse Anzahl solcher Speicherkerne verwendet werden soll und wo die bisher üblichen Verfahren sehr kostspielig und zeitraubend sind.
In Anwendungsfällen, wo nur ein beschränkter Raum zur Verfügung steht, hat es sich ferner häufig als erforderlich erwiesen, die Einzelteile des Schaltkreises einschliesslich der magnetischen Speicherzellen mit möglichst kleinen Abmessungen auszuführen. In Anbetracht der bereits erwähnten Erfordernisse der Bewicklung bzw. des Befädelns der Ringkerne mit einer häufig grossen Anzahl von Leitern ergibt sich aber eine untere Grenze für die Abmessungen, mit denen Ringkerne noch zweckmässig hergestellt werden können.
Ferner verhindert die besondere Gestalt von Ringkernen deren wirtschaftlichste Herstellung aus Materialien, welche den höchsten Grad von Temperaturstabilität zeigen. Infolgedessen schwanken die Kennlinien der Ringkerne ziemlich stark mit der Temperatur und es ist im
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
Kernmatrizen, anzuwenden.
Auch dieses Erfordernis einer Temperaturstabilisierung kann
EMI2.2
vielen AnwendungsfällenSpeichersystemen unerwünscht sein.
Die vorstehenden Ausführungen bezüglich magnetisierbarer Kerne und Speicherkreise mit solchen Kernen sollen die Beschränkungen erläutern, die häufig einer umfassenden Anwendung von magnetisierbaren Kernen entgegenstehen. Die magnetisierbaren Ringkerne stellen also zwar im allgemeinen die günstigste Kernform in Speichersystemen für binäre Informationen dar, doch sind ihrer Anwendung besonders dann, wenn möglichst grosse Wirtschaftlichkeit und Betriebssicherheit gefordert werden, Grenzen gesetzt. Deshalb befasst sich die Erfindung mit der Aufgabe, ein neues und verbessertes Speicherelement zu schaffen.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt darin, die Speicherung einer Information durch einen bestimmten magnetischen Zustand in neuartiger und einfacher Weise, insbesondere mit einer geringeren Anzahl von Bauelementen, zu bewirken. Mit magnetischen Speicherelementen gemäss der Erfindung können neue und verbesserte magnetische Speichermatrizen aufgebaut werden. Diese neuartigen Speichermatrizen können mit einer geringeren Anzahl von Arbeitsgängen hergestellt werden, wobei die Probleme der Bewicklung und des Auffädelns, die bei den bisher bekannten Ringkernen Schwierigkeiten bereiten, vermieden werden.
Ein weiteres Ziel der Erfindung liegt in der Verminderung der Abmessungen der einzelnen magetischen Speicherelemente und in weiterer Folge der magnetischen Speichermatrizen, die aus solchen Elementen aufgebaut sind.
Ferner befasst sich die Erfindung mit der Aufgabe, magnetische Speicherelemente so auszubilden, dass sie einen Zeit und Kosten sparenden Aufbau von grossen Speicherkreisen mit solchen Speicherelementen ermöglichen.
Schliesslich ermöglicht die Erfindung noch die
EMI2.3
peraturstabilität aufweist.
Die geschilderten Ziele der Erfindung werden dadurch erreicht, dass in Verbindung mit einem elektrischen Leiter ein bevorzugter magnetischer Flussweg, d. h. ein Flussweg leichter und bevorzugter Magnetisierbarkeit, geschaffen wird. Der elektrische Leiter und der an oder in ihm geschaffene bevorzugte magnetische Flussweg bilden sodann einen Bestandteil eines neuartigen Leiter-Speicherelementes. In einem solchen Leiter-Speicherele- ment kann ein Informationsdetail durch Durchleiten eines Stromes durch den erwähnten Leiter und durch einen weiteren elektrischen Leiter üblicher Art gespeichert werden, der induktiv mit dem Leiter gekoppelt ist, an oder in dem der bevorzugte Flussweg besteht. Hiedurch wird in einer bestimmten Richtung ein magnetischer Fluss induziert, der längs des bevorzugten Weges verläuft.
Nach einem typischen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein bevorzugter schrauben- oder wendelförmiger Flussweg in einem Leiter aus magnetisierbarem Material geschaffen. Ein solcher wendelförmiger Weg kann in einem magnetisierbaren Leiter auf einfache und verschiedene Arten hergestellt werden.
Beispielsweise kann der Leiter zu diesem Zweck einer Torsionsbeanspruchung unterworfen werden ; diese Variante der Erfindung ist auf Grund der allgemeinen Prinzipien der Magnetisierung ohne weiteres verständlich. Nach diesen bekannten Prinzipien der Magnetisierung tritt in einem magnetisierbaren Stab, der einen Strom führt, eine Torsionsbeanspruchung auf, sobald der Stab durch ein äusseres Feld magnetisiert wird ; dadurch nimmt der resultierende Fluss eine Wendelform an. Umgekehrt ist es bekannt, dass ein magnetisierbarer Stab, der einer Torsionsbeanspruchung unterliegt, bei seiner Magnetisierung zwischen seinen Enden eine Potentialdifferenz erzeugt.
Alle magnetischen Materialien sind in diesem Sinne zu einem gewissen Grade auf mechanische Beanspruchungen empfindlich, wobei diese Empfindlichkeit sowohl von der chemischen Zusammensetzung als auch von der mechanischen Bearbeitung des Materials abhängt. Wenn beispielsweise ein nichtgeglühter Nickeldraht einer Torsion unterworfen wird, so folgt die magnetische Vorzugsrichtung der Richtung der stärksten Druckspannungen, was übrigens auf Grund des negativen Magnetostriktionskoeffizienten von Nickel zu erwarten ist.
Bei der Anwendung dieser magnetischen Prinzipien hat es sich gezeigt, dass sowohl die Amplitude als auch die Polarität der beobachteten Signale durch Änderungen des wendelförmigen Flussweges des Leiters oder Stabes, der z. B. aus Nickel besteht, veränderbar ist.
Es hat sich ferner gezeigt, dass bei gleichen Änderungen des wendelförmigen Flussweges die beobachtete Potentialdifferenz zwischen den Enden des Leiter-Speicherelementes wesentlich grösser als die Spannung ist, die in einem induktiv mit dem Leiter-Speicherelement gekoppelten Ableseelement induziert wird. Die Richtung des auftretenden wende'förmigen Flusses bestimmt die Polarität der erzeugten Potentialdifferenz, während die Steigung der Flusswendel den Betrag der Potentialdifferenz festlegt.
Nach einem Merkmal der Erfindung kann
<Desc/Clms Page number 3>
das magnetische Speicherelement selbst den Leiter oder einen der Leiter bilden, durch den ein Strom geleitet wird, um das Element in einen bestimmten magnetischen Zustand zu versetezen, welcher dem zu speichernden Informationsdetail entspricht.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist ein Leiter-Speicherelement dieser Art mit einem bevorzugten Flussweg ausgestattet, so dass eine induzierte Magnetisierung bei beliebiger Richtung diesem bevorzugten Flussweg folgt.
Gemäss der Erfindung wird der bevorzugte Flussweg in einem magnetisierbaren Leiter z. B. dadurch erzeugt, dass dieser Leiter einer Torsionsbeanspruchung unterworfen wird. Anderseits kann gemäss der Erfindung der bevorzugte wendelförmige Flussweg im magnetisierbaren Leiter auch durch Glühen des Leiters in einem wendelförmigen magnetischen Feld erzielt werden. Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der bevorzugte wendelförmige Flussweg im magnetisierbaren Leiter durch Anbringen wendelförmiger Rillen am Leitermantel hergestellt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird dadurch, dass die Ablesung an einem magnetischen Leiterelement mit einem bevorzugten wendelförmigen Flussweg erfolgt, eine Transforrnatorwirkung erzielt. Betrachtet man den gewöhnlichen elektrischen Leiter, der induktiv mit dem magnetischen Leiterelement gekoppelt ist, als Primärwicklung und das magnetische Leiterelement selbst als Sekundär- wicklung, so wird eine erhebliche Spannungs- überhöhung an den Enden des magnetischen Leiterelementes erreicht, wenn ein Signal an die Primärwicklung angelegt wird.
Im Rahmen der Erfindung kann in Parallelschaltung eine Vielzahl von magnetischen Leiterelementen, von denen jedes einen bevorzugten wendelförmigen Flussweg aufweist, und ebenfalls in Parallelschaltung eine Vielzahl gewöhnlicher Leiter im wesentlichen unter einem rechten Winkel zu den erstgenannten magnetischen Leiterelementen angeordnet werden, um so ein Netzwerk zu bilden. Ein solches Netzwerk, in dem die zusammenwirkenden Leiter unter rechten Winkeln verlaufen und induktiv gekoppelt sind, stellt eine vorteilhafte magnetische Speichergruppe oder Spei- chermatris dar, wenn es in geeigneter Weise mit bekannten Ein-und Ausgangskreisen verbunden wird.
Es kann sodann ein bestimmtes Informationsdetail (Bit") an einem beliebigen Adressort einer solchen Gruppe durch Anlegen von Koinzidenzströmen in die der betreffenden Adresse zugeordneten Koordinatenleitungen gespeichert werden, wobei nur der Gesamtbetrag der Koinzidenzströme jenem Betrag entsprechen muss, der erforderlich ist, um eine Magnetisierung einer bestimmten Polari- tät in jenem Teil des wendelförmigen Flussweges des magnetisierbaren Leiters zu bewirken, welcher den Adressort darstellt. Die Koordinatenleitungen umfassen in diesem Falle die Leiter-Speicherelemente und die induktiv gekoppelten gewöhnlichen Leiter, die einander an den verschiedenen Adressorten kreuzen.
Die Ablesung erfolgt bei einer Gruppe mit. sog. "Bit"-Organisation durch Umkehrung der erwähnten beiden Ströme, bei einer Gruppe mit sog. "Wort"-Organisation hingegen durch einen entsprechend verstärkten Strom umgekehrter Richtung in nur einem Leiter. In beiden Fällen werden die Spannungen beobachtet, welche zwischen den Enden des Leiter-Speicherelementes durch die Umschaltung der magnetischen Polarität im wendelförmigen Flussweg erzeugt werden.
Die Erfindung ermöglicht ferner ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von magnetischen Speichermatrizen. Nach diesem vorteilhaften Verfahren werden die einander kreuzenden Scharen paralleler Leiter, von denen eine durch die magnetischen Speicherelemente gebildet wird, miteinander verwoben. Durch dieses Verfahren können die induktiven Kopplungen variiert werden, indem gleichsam die Windungszahl", die mit dem Leiter-Speicherelement gekoppelt ist, je nach der Webart erhöht oder vermindert wird.
Es ist leicht einzusehen, dass die Abmessungen der magnetischen Speichermatrizen, die nach diesem erfindungsgemässen Verfahren herstellbar sind, bis auf ein Minimum vermindert werden können, das nur noch durch die Querschnitts- abmessungen der gewöhnlichen Leiter und der Leiter-Speicherelemente sowie durch deren magnetische Eigenschaften begrenzt ist.
Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an Ausführungsbeispielen genauer erläutert werden.
Fig. 1 stellt ein typisches magnetisches Speicherelement gemäss der Erfindung samt Einrichtungen zur Erzeugung des bevorzugten Flussweges in diesem Element dar, wobei dieser bevorzugte, wendelförmige Flussweg symbolisch nur an der Oberfläche des Elementes angedeutet worden ist. Fig. 2 zeigt ein anderes magnetisches Speicherelement gemäss der Erfindung, das ähnlich dem in Fig. 1 dargestellten ist. Fig. 3 veranschaulicht ein magnetisches Speicherelement gemäss der Erfindung, bei dem zwei im wesentlichen wendelförmig verlaufende bevorzugte magnetische Wege ausgebildet sind. Fig. 4 stellt eine andere Ausführungsform der Erfindung dar, bei welcher de, wendelförmige Flussweg aussen am Leiter angebracht ist.
Fig. 5 zeigt ein zweites Bei-
EMI3.1
steresisschleife eines Materials dar, das vorteilhaft zur Anfertigung der erfindungsgemä-
<Desc/Clms Page number 4>
ssen Speicherelemente verwendet wird, und Fig.
7 veranschaulicht eine Wort-organisierte" Speichermatrix mit Speicherelementen gemäss der Erfindung, die der Deutlichkeit halber in ihren Abmessungen etwas übertrieben gezeichnet sind.
Das in Fig. 1 dargestellte Speicherelement gemäss der Erfindung besteht im wesentlichen aus einem Leiter 10, in dem ein symbolisch durch eine unterbrochene Schraubenlinie 11 angedeuteter wendelförmiger Flussweg hergestellt wird. Nach einem speziellen Ausführungsbeispiel wird ein nichtgeglühter Nickeldraht mit einem Durchmesser von etwa 0, 075 mm verwendet. Die in axialer Richtung geltende Hysterisisschleife für einen Leiter aus diesem Material ist in Fig. 6 dargestellt. Sie erweist sich als hinreichend rechteckig, um die erforderliche hohe Remanenz zu gewährleisten.
In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass die von der Rechteckform abweichenden oberen und unteren Schleifenteile bei dem Nickelmaterial, das zur Herstellung von erfindungsgemässen Speicherelementen bevorzugt Anwendung findet, wie Fig. 6 in idealisierter Form erkennen lässt, eine negative Steigung statt der bei normalen Ferritkernen vorhandenen positiven Steigung haben. Infolgedessen bewirkt die gegenüber der Rechteckschleife auftretende Flussdifferenz, die in Fig. 6 mit b bezeichnet ist, während der Einwirkung von nicht schaltenden Strömen vorteilhafterweise negative Störsignale statt der bisher auftretenden positiven Störsignale.
Obgleich somit für die Herstellung von erfindungsgemässen Elementen ein Material mit einer Hysteresisschleife, die Schleifenteile mit negativer Steigung aufweist, vorteilhaft ist, versteht es sich, dass auch Materialien mit üblichen Hysterersisschleifen zur Ausübung der Erfindung verwendbar sind.
Es sei zunächst angenommen, dass im Leiter 10 noch kein bevorzugter Flussweg besteht ; es kann dann ein bevorzugter wendelförmiger Flussweg in diesem Leiter 10 in einfacher Weise durch eine Torsionsbeanspruchung des Leiters erzeugt werden, wie dies in Fig. 1 angedeutet worden ist. Zu diesem Zweck kann ein Ende des Leiters 10 durch ein Spannfutter 7 festgehalten werden, während das andere Ende durch eine entsprechende Vorrichtung 8 mit Reibungsschluss gehalten wird.
Mit Hilfe eines Rändelknopfes 9, der starr mit dem Leiter 10 verbunden ist, kann nun der Leiter um einen beliebigen Winkel verwunden werden. Der Weg bevorzugter Magnetisierung wird auf diese einfache Weise in die Form einer Schraubenlinie oder Wendel gebracht.
Auf eine so bewirkte Torsionsbeanspruchung reagiert Nickel magnetisch besonders gut in der beschriebenen Weise, doch können auch andere Methoden zur Herstellung eines wen- delförmigen Flussweges angewendet werden. So kann beispielsweise einem Leiter, wie Perminvar, durch Glühen in einem wendelförmigen Magnetfeld eine wendelförmige Vorzugsrichtung der Magnetisierung "eingeprägt" wer- den. Weitere Verfahren zur Erzielung eines im wesentlichen wendelförmigen Flussweges werden später noch unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert.
Bei dem Speicherelement nach Fig. 1 ist ein Ende des Leiters 10 mit .Masse verbunden, während das andere Ende an eine geeignete Stromquelle 16 angeschlossen ist. Ein isoliertes Solenoid, das ebenfalls an einem Ende mit Masse verbunden und am andern Ende an eine geeignete Stromquelle 17 angeschlossen ist, ist durch seine Wicklung induktiv mit dem Leiter 10 gekoppelt. Die Strom- 'quellen 16 und 17 können beliebiger Art sein und sind deshalb nur in Blockschema dargestellt. In der Praxis kann die Solenoidwirkung auch durch einen einzigen isolierten Kupferleiter erzielt werden, der unter einem Winkel am Leiter 10 vorbeiläuft und dadurch induktiv mit diesem gekoppelt ist.
Wenn nun im Leiter 10 auf dem wendelförmigen Weg, der durch die Linie 11 angedeutet worden ist, in bestimmter Richtung ein Fluss verläuft, so kann ein Strom mit einem Betrag zugeführt werden, der ausreicht, um eine magnetomoto.'ische Kraft zu erzeugen, welche eine Umkehr der Richtung des Flusses auf dem wendelförmigen Weg bewirkt. Der erforderliche Betrag dieser magnetomotori- schen Kraft sei mit b bezeichnet.
Wenn nun ein eine magnetomotorische Kraft mit dem Betrag b/2 erzeugender Stromimpuls von der Stromquelle 16 mit einer Polarität geliefert
EMI4.1
wirkender Stromimpuls, der eine magnetomotorische Kraft vom Betrag b/2 erzeugt, von der Stromquelle 17 geliefert wird, dann reicht die gesamte magnetomotorische Kraft aus, um den Flusszustand im Leiter 10 umzuschalten.
Die Polarität des von der Stromquelle 17 zu liefernden Stromimpulses hängt dabei natürlich vom Wicklungssinn der Solenoidwicklung 12 ab. Der Flusszustand, in den der Leiter 10 auf diese Weise gebracht wird, kann als Speicherung eines bestimmten., Bits" oder Informationsdetails, etwa der binären Ziffer "1", angesehen werden und der geschilderte Vorgang stellt sodann die Aufzeichnungsphase des Speicherelementes dar. Es ist zu beachten, dass nach den allgemeinen Prinzipien der Steuerung von Speicherelementen mit Koinzidenzströmen jeder der Stromimpulse von den Quellen 16 und 17 für sich allein nicht ausreichen würde, um eine magnetische Umschaltung des Speicherelementes herbeizuführen.
<Desc/Clms Page number 5>
Die beiden Richtungen des Flusses auf dem wendelförmigen Weg sind in Fig. 1 durch Doppelpfeile angedeutet.
Zur Ablesung der in dem magnetisierbaren Leiter gespeicherten Information wird die Polarität der von den Stromquellen 16 und 17 gelieferten Ströme umgekehrt. Die gleichzeitige Umkehr der beiden Stromimpulse führt wieder zu einer Umschaltung der Magnetisierungsrichtung im wendelförmigen Vorzugsweg, falls vorher in der beschriebenen Weise ein Informationsdetail im magnetisierbaren Leiter gespeichert worden ist. Wenn in der Auf- zeichnungsphase des Speichervorganges der Leiter 10 aus irgend welchen Gründen nicht magnetisch umgeschaltet worden ist, so tritt natürlich auch während der Ablesephase kei- nc Umschaltung auf ; es kann lediglich eine kurzzeitige geringfügige Magnetisierungsänderung infolge der Abweichung der Hysteresisschleife von der Rechteckform entstehen.
Wenn der magnetische Zustand des Leiters 10 umgeschaltet wird, tritt zwischen den Leiterenden eine Potentialänderung auf. Diese Potentialänderung kann durch einen geeigneten Detektor 18 in Form eines Ausgangsimpulses festgestellt werden, der den an den Leiter 10 angelegten Schaltimpulsen überlagert ist.
Wird der magnetische Zustand des Leiters 10 hinsichtlich seiner Polarität nicht umgeschaltet, wie dies etwa der Fall ist, wenn vorher die binäre Ziffer 0 gespeichert worden ist, so kann infolge der bereits erwähnten besonderen Form der Hysteresisschleife ein unbe- deutendes Störsignal entstehen, dessen Amplitude von der Abweichung der Hysteresisschleife des Materials des Leiters 10 von det genauen Rechteckfo-'m abhängt. Im wesentlichen arbeitet somit dieser Kreis analog den üblichen Ferritspeicherkernen. Wegen der negativen Steigung der massgeblichen Teile der Hysteresisschleife des im Rahmen der Erfindung bevorzugt verwendeten Materials sind jedoch die Störsignale negativ, zum Unter- schied von-den positiven Störsignalen, die bei der Anwendung üblicher Ringkerne auf- treten.
Ein solches negatives Störsignal lässt sich natürlich leichter von den Nutzsignalen unterscheiden als dies bei positiven Störsignalen der Fall ist.
Eine Ablesung kann auch einfach dadurch erzielt werden, dass das Solenoid 12 mit einem
Strom beaufschlagt wird, der ausreicht, um die magnetomotorische Kraft, die von der in die- sem Falle nicht umgeschalteten Stromquelle
17 erzeugt wird, umzukehren. Der Speicher- leiter 10 selbst wirkt dann als Ableseleitung und das Ausgangssignal wird ebenfalls vom
Detektor 18 abgenommen. Diese Art der Ab- lesung von Speicherelementen gemäss der Er- findung ist besonders bei deren später noch erläuterten Anwendung in Speichergruppen vorteilhaft.
Die Erfindung ist nicht auf die in Fig. 1 dargestellte Verwendung eines Volldrahtes als magnetischer Leiter beschränkt. So kann beispielsweise ein zusammengesetztes Leiterelement verwendet werden, das einen elektrisch
EMI5.1
aufweist, auf dem sich eine magnetisierbare Schicht befindet. Ein solcher zusammengesetzter Draht erweist sich beispielsweise hinsichtlich der Verminderung der Wirbelstromverluste bei angemessenen Drahtstärken als vorteilhaft. Ein Speicherelement dieser zusammengesetzten Art kann in einfacher Weise durch Aufplattieren, Aufdampfen oder Aufziehen einer äusseren Nickelschicht auf einen InnenleiKr aus einer Chrom-Nickel-Legierung hergestellt werden. Ebenso kann Nickel in analoger Weise auf einen Kupferdraht aufgebracht werden.
Auch eine koaxiale Leiternordnung hat sich als günstige Variante für den Aufbau von erfindungsgemässen Speicherelementen erwiesen, weil dadurch die Empfindlichkeit auf Rausch- und Störspannungen herabgesetzt wird. In diesem Falle können sowohl der Innen- als auch der Aussenleiter magnetisierbar oder eine Kombination von magnetisierbaren und nichtmagnetisierbaren Leitern sein.
Es ist natürlich möglich, zahlreiche Informationsdetails bzw. binäre Ziffern längs eines einzigen Leiter-Speicherelementes aufzuzeichnen. Die zulässige Anzahl solcher Aufzeichnungen hängt von der angewendeten Koerzitivkraft, der Sättigungsflussdichte und den Abmessungen der Leiter ab, um nur die wichtigsten Faktoren zu nennen.
Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Leiter 10 als direkter Ersatz für einen üblichen Ringkern mit Koinzidenzstromsteuerung dient. Um diesen Ersatz zu ermöglichen, kann der Leiter 10 ausser mit den beiden Aufzeichnungskreisen 12 und 12'noch mit einer zusätzlichen Ableseleitung induktiv gekoppelt werden. Vorteilhaft ist es aber, den Leiter 10 selbst als Ableseleitung zu verwenden. In Fig. 2 ist angenommen, dass im Leiter 10 ein im wesentlicher wendelförmiger Flussweg besteht, der nach einer beliebigen der in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Methoden erzielt werden kann.
Mit dem Leiter 10 sind zwei isolierte Solenoide 12 und 12'gekoppelt, von denen jedes an einem Ende mit Masse verbunden und am andern Ende an eine der Stromquellen 16 bzw.
17 angeschlossen ist, die dem gleichen Zweck wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 dienen.
Wenn daher gleichzeitig von jeder der Quellen 16 und 17 ein Stromimpuls geliefert wird, der eine magnetomotorische Kraft vom Betrag
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
gen Weg ein magnetischer Fluss auf, dessen Richtung vom Wicklungssinn der Solenoide 12 und 12'abhängt. Die Flussrichtung oder Polarität bestimmt natürlich wieder den Charakter des im Speicherelement gespeicherten Informationsdetails.
Es ist hierbei zu beachten, dass ein Stromimpuls des erwähnten Betrages von der Quelle 16 oder 17 allein nicht ausreichen würde, den Flussweg umzuschalten oder in diesem eine Magnetisierung her- vorzurufen. Die Ablesung erfolgt in diesem Falle wieder durch Umkehrung der Polarität der von den Quellen 16 und 17 gelieferten Stromimpulse, wodurch die Magnetisierung auf dem wendelförmigen Weg, die von den früher erwähnten Stromimpulsen bewirkt worden ist, umgekehrt wird. Die an den Enden des Leiters 10 induzierte Spannung wird sodann vom Detektor 18, der mit einem Ende des Leiters 10 in Fig. 2 verbunden ist, abgenommen. Die durch die Umschaltung der Magnetisierung induzierte Spannung kann aber, wie schon erwähnt, auch von einer nicht dargestellten, besonderen Ableseleitung abgenommen werden.
Ein weiteres Anwendungsbeispiel der Prinzipien der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt.
EMI6.2
bei dem Speicherelement nach Fig. 1, ein isoliertes Solenoid 12 induktiv gekoppelt, das an eine Stromquelle 17 angeschlossen ist. Der Leiter 10 nach Fig. 3 ist ferner an einem Ende an eine Stromquelle 16 angeschlossen, während sein anderes Ende ebenso wie das zweite Ende des Solenoids 12 mit Massa verbunden ist. Wenn von den Stromquellen 16 und 17 gleichzeitig äussere Stromimpulse angelegt werden, von denen jeder eine magnetomotorische Kraft vom Betrag b/2 erzeugt, so wird im Leiter 10 ein Informationsdetail in Form eines Flusses gespeichert, der einem Wendelweg bestimmten Umlaufsinnes für den e : nen Binärwert und einem Wendelweg entgegengesetzten Umlaufsinnes für den anderen Binärwert folgt.
Während des Aufzeichnungvorganges kann die Polarität des von der Ouelle 17 dem Solenoid 12 zugeführten Stromimpulses für beide Binärwerte unverändert beibehalten und nur die Polarität des Stromimpulses, der von der Quelle 16 dem L-sil 10 zugeführt wird, jeweils so gewählt werden, dass der richtige Umlaufsinn der Flusswendel je nach dem zu speichernden Binärwert erhalten wird. Die Ablesung erfolgt bei der Einrichtung nach Fig. 3 durch Anlegen eines Stromimpulses entgegengesetzter Polarität von der Stromquelle 17 allein. Dieser Abiesestromimpuls kann einen Betrag haben, der nur zur Erzeugung einer magnetomotori- schen Kraft ausreicht, welche den wendelför- migen Fluss auf einen axialen Weg im Leiter 10 verschiebt.
Diese Flussverschiebung induziert sodann eine Ablesespannung, die je nach dem gespeicherten Binärwert entweder ein positives oder ein negatives Signal darstellt. Die Ablesespannung kann direkt vom Speicherelement selbst, etwa durch einen Detektor 18. abgenommen werden.
Bei den beiden Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 kann das Speicherelement auch durch einen zusammengesetzten Leiter gebildet sein, der eine äussere magnetisierbare Schicht über einem nichlmagneti & ierbaren Innenleiter aufweist, wie dies in Verbindung mit der Ausführungsform nach Fig. 1 erläutert worden ist.
Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform der Erfindung bietet einen deutlich definierten wendelförmigen Flussweg dar, ohne dass es dazu erforderlich wäre, eine äussere Torsionsbeanspruchung oder eine physikalische Behand- lung des Leiters 10 anzuwenden. In diesem Falle ist der Leiter 10 selbst nichtmagnetisierbar, aber mit einer magnetisierbaren Umwicklung 14 vorgegebener Steigung versehen.
Die möglichen Richtungen des Flusses in der wendelförmi, gen, flussführe'aden Wicklung ? vorgegebener Steigung versehen. Die mög-
EMI6.3
fder durch Doppelpfeile angegeben. Die ma- gnetisierbare Wicklung ist zwar tatsächlich aussen am Leiter 10 angebracht, doch können diese beiden Teile als ein einziges Leiterelement angesehen werden, ähnlich wie die Elemente nach den Fig. 1, 2 und 3, bei denen der wendelförmige Flussweg ein integraler Bestandteil des Leiters 10 ist. Ein Ende des Leiters 10 ist wieder mit einer Stromquelle 16 verbunden und das andere Ende ist an Masse angeschlossen. Ferner ist ein isoliertes Solenoid 12, von dem ein Ende an Masse liegt und das andere Ende an eine Stromquelle 17 angeschlossen ist, induktiv mit dem Leiter 10 gekoppelt.
Die Arbeitsweise und
EMI6.4
nach Fig. 1 überein.
In Fig. 5 ist eine weitere Möglichkeit zur Herstellung des bevorzugten wendelförmigen Flussweges in einem magnetisierbaren Leiter dargestellt. Auch dieses Ausführungsbeispiel ist hinsichtlich des Betriebes und seiner Anwendung ähnlich jenem nach Fig. 1. Der bevorzugte wendelförmige Flussweg wird in diesem Falle jedoch durch eine gewindeähnliche Ri ! l" M an der Leitoberfläche hergestellt.
Diese Rille kann in die Oberfläche des Lei-
EMI6.5
zeug eingeschnitten werden und zwingt den Fluss, dem wendelförmigen Rillenverlauf zu folgen.
<Desc/Clms Page number 7>
Bei den dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen ist zwar stets ein Kreisquerschnitt des Leiter-Speicherelementes angenommen worden, doch versteht sich, dass mit Vorteil auch andere Querschnitte verwendbar sind. Es kann insbesondere jeder beliebige Querschnitt verwendet werden, der es
EMI7.1
Koordinaten aufgebauten Speichergruppen verwendet werden. Eine typische Gruppe dieser Art ist in Fig. 7 schematisch dargestellt. Diese Gruppe besteht einfach aus einem Netzwerk von parallelen magnetischen Leitern 10 und hierzu senkrechten, untereinander ebenfalls pa-
EMI7.2
welche die Solenoide 12 ersetzen. Ein Ende der Leiter 10 und 12 ist mit einer geerdeten Sammelschiene 13 verbunden ; das andere Ende jedes der Leiter-Speicherelemente 10 ist mit geeigneten Aufzeichnungskreisen 14 verbunden, die Stromimpulse für die y-Koordi- nate liefern.
Solche Schaltkreise sind auf dem Gebiete der magnetischen Speicher-. und Informationstechnik bekannt und müssen im vorliegenden Falle eingetaktete Impulse mit einer Stromstärke liefern, die ausreicht, um in den Leitern 10 eine magnetomotorische Kraft vom Betrag h/2 zu erzeugen. überdies ist jeder der Leiter 10 auch mit einem Ablesekreis 19 verbunden, der befähigt ist, die binär kodierten Ausgangsimpulse zu verwerten. Auch solche Kreise sind bekannt und bedürfen daher keiner genaueren Beschreibung.
Das andere Ende eines jeden gewöhnlichen Leiters 12 ist mit Aufzeichnungs- und Ablesesteuerkreisen 15 für die x-Koordinate verbunden, die ebenfalls bekannt sind und ähnlich arbeiten, wie die durch den Block 14 angedeuteten Aufzeichnungskreise. Die Speichergruppe nach Fig. 7 ist mit sogenannter WortOrganisation ausgeführt, d. h. die einzelnen Informationsdetails eines jeden gespeicherten Worts erscheinen an Teilen der Leiter 10, die induktiv mit den Leitungen 12 gekoppelt sind. Beim Aufzeichnungsvorgang wird zunächst das Wortniveau durch Anlegen eines Stromimpulses geeigneten Betrages an eine aussewählte Leitung 12 für die x-Koordinate festgelegt.
Gleichzeitig wird die zugehörige Information durch Impulsgabe an die Leiter 10 für die y-Koordinate entsprechend den Details, aus denen das zu speichernde Wort besteht, aufgezeichnet.
Der Ablesevorgang wird in einfacher Weise durch Anlegen eines Ableseimpulses entgegengesetzter Polarität wie die Aufzeichnungimpulse bewirkt, wobei dieser Ableseimpuls aber nur jene Leitung 12 der x-Koordinate steuert, welche der das gespeicherte Wort enthaltenden Zeile zugeordnet ist. Die Ausgangsimpulse, welche die Informationsdetails des abzulesenden Wortes enthalten, erscheinen sodann in paralleler Form an den Klemmen der Leiter 10. In dieser Matrix können die vorstehend in Verbindung mit den Fig. 1, 2,
EMI7.3
gang in diesem Falle nicht durch Koinzidenzströme eingeleitet wird.
Eine magnetische Speichermatrix der beschriebenen Art kann in einfacher Weise durch Verweben der gekreuzten Leiterscharen hergestellt werden, ähnlich wie bei der Herstellung von Drahtnetzen oder Gittern. Es können daher bekannte Verfahren und Apparaturen für diesen Webvorgang Anwendung finden und auf diese Weise kann das mühevolle und zeitraubende Einfädeln von Drähten in Ringkerne vermieden werden.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sollen nur den Grundgedanken der Erfindung erläutern, lassen aber verschiedene, dem Fachmann ohne weiteres erkennbare Abwandlungen zu.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Magnetische Speichereinrichtung mit zumindest einem Speicherelement, das einen Leiter, einen an der Oberfläche dieses Leiters befindlichen magnetisierbaren Teil mit angenähert rechteckiger Hysteresisschleife und eine induktiv damit gekoppelte Einrichtung zur Feststellung eines bestimmten remanenten Magnetisierungszustandes des magnetisierbaren Teiles aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetisierbare Teil einen im wesentlichen wendelförmigen Flussweg bildet, dessen Achse mit der Achse des Leiters zusammenfällt.