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Speichersystem
Die Erfindung bezieht sich auf Informationsspeichersysteme, u. zw. insbesondere auf solche, die zur relativ langdauernden Speicherung grosser Mengen von Informationen dienen.
Ein rasch ablesbares Speichersystem für Informationen, die nur relativ selten geändert werden müs-
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strahlröhre verwendet wird.
Bei einemFlying-spot-Speicher wird von der Elektronenschleuder einer Kathodenstrahlröhre ein Elektronenstrahl gegen die Innenseite eines Leuchtschirmes oder einer Auffangelektrode gerichtet. Durch ein Adresssignal kann der Elektronenstrahl auf ein bestimmtes Flächenelement des Schirmes abgelenkt werden. Das Licht, das von dem auf dieses Flächenelement des Schirmes auftreffenden Elektronenstrahl ausgelöst wird, wird durch ein Linsensystem auf ein bestimmtes Flächenelement einer Speicherfläche geworfen.
Jedes Flächenelement dieser Speicherfläche hat je nach dem gespeicherten Informationsdetail eine bestimmte Lichtdurchlässigkeit, so dass eine lichtempfindliche Einrichtung, welche das durch das betreffende Element der Speicherfläche hindurchgehende Licht aufnimmt, ein elektrisches Signal liefert, das dem in diesem Flächenelement gespeicherten Informationsdetail entspricht. Der Elektronenstrahl und damit der Lichtstrahl werden in zwei Koordinatenrichtungen abgelenkt. Beispielsweise können diese Strahlen periodisch in der einen Richtung und selektiv in der andern Richtung abgelenkt werden, oder sie können direkt auf ein bestimmtes Element del Speicherfläche gerichtet werden, falls nur sehr selten eine Ablesung erforderlich ist.
Die Information wird dabei durch einen photographischen Vorgang binär in Form von opaken und nichtopaken Flächenelementen in der Speicherfläche festgehalten. Das durch ein nichtopakes Flächenelement hindurchgehende Licht stellt den einen binären Informationszustand dar und wird von der lichtempfindlichen Einrichtung durch ein Ausgangssignal angezeigt, wogegen das auf ein opakes Flä- chenelement treffende Licht die lichtempfindliche Einrichtung. nicht erreicht, so dass in diesem Falle das Ausbleiben eines Ausgangssignals den andern binären Informationszustand angibt.
Die Speicherkapazität bzw. die Anzahl der vollständig getrennten Informationsdetails oder Digits, die auf diese Weise in einem Speichersystem festgehalten werden können, wird durch die Grösse. und Form des Querschnittes der Ablesestrahlen begrenzt. Durch Aufteilung des Ablesestrahles und Fokussierung der Teilstrahlen mittels eines Vielfach-Linsensystems auf mehrere Speicherplatten kann die Speicherkapazität erhöht werden. Ferner könnte zum gleichen Zweck der Elektronenstrahl innerhalb grösserer Winkelbereiche abgelenkt werden, so dass der Lichtstrahl eine grössere Speicherfläche abtasten kann. Hinsichtlich der auswertbaren Ablenkwinkel bestehen jedoch praktische Beschränkungen. Zunächst sollte man meinen, dass eine grössere Anzahl von Informationsdetails durch Anwendung einer grösseren Röhre gespeichert werden könnte.
Leider wächst aber die Leuchtfleckgrösse von Kathodenstrahlröhren mit zunehmender Röhrengrösse an, so dass auch der davon abgeleitete Lichtstrahl in entsprechendem Ausmass stärker wird. Ferner nimmt bei grösseren optischen Ablenkwinkeln das Auflösungsvermögen des optischen Systems ab.
Die Informationen werden in einem System der erläuterten Art in binärer Form gespeichert, wobei jedes einzelne Flächenelement den Zustand"l"oder"0"bzw."Ein"oder"Aus", wie die beiden binären Zustände häufig bezeichnet werden, darstellen muss. Es kann also jedes Speicherflächenelement jeweils nur einen von zwei möglichen Ausgangszuständen schaffen und es ist daher eine Vielzahl solcher Flächenelemente erforderlich, um die binären Stellen oder Digits zu vermitteln, die für eine Kodezahl oder ein Kodewort erforderlich sind.
Um beispielsweise die Dezimalzahl 5 von einem Speichersystem,
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über drei getrennte Flächenelemente der Speicherplatte gefuhrt werden, die der Reihe nacn nichtopak, opak und nichtopak sind, damit von der zugeordneten lichtempfindlichen Einrichtung Ausgangssignale abgegeben werden, welche die der Dezimalzahl 5 entsprechende binäre Stellenfolge 101 darstellen.
Infolge der erforderlichen Abmessungen der einzelnen Flächenelemente werden also der Speicherkapazität des Systems Grenzen auferlegt, die für viele Anwendungsfälle zu eng sind. Es ist dann notwendig, eine Vielzahl solcher Röhren gleichzeitig oder nacheinander zu betreiben, um die Speicherkapazität des Systems zu erhöhen, oder aber gemäss der vorliegenden Erfindung die Speicherkapazität jedes einzelnen Fl ächenelementes des Speichermediums zu vergrössern.
Die Erfindung zielt somit darauf ab, Speichersysteme mit Strahlablesung zu verbessern, insbesondere deren Speicherkapazität zu erhöhen.
Diese Ziele werden gemäss der Erfindung durch ein Speichersystem erreicht, das ein Glied aufweist, in dem binäre Informationen in getrennten Flächenelementen abgestufter, unterschiedlicher Transparenz gespeichert sind. Auf dieses Glied wird ein Lichtstrahl gerichtet, und durch eine lichtempfindliche Einrichtung wird bei Durchfall des Lichtstrahles durch ein ausgewähltes dieser Flächenelemente ein elektrisches Signal erzeugt, das von einer an die lichtempfindliche Einrichtung angeschlossenen Ausgangsschaltung aufgenommen und ausgewertet wird. Die Information wird in dem erwähnter Glied durch eine aus praktisch vollkommener Transparenz, vollkommener Opazität und zumindest einem dazwischenliegenden Grauwert ausgewählte Transparenzstufe gespeichert.
Die allen Flächenelementen gemeinsame lichtempfindliche Einrichtung liefert dann ein elektrisches Signal, dessen Betrag proportional der jeweils einfallenden Lichtmenge ist. Die Ausgangsschaltung enthält mehrere mit der lichtempfindlichen Einrichtung verbundene Ventile, die mit verschiedenen Bezugsspannungen vorgespannt sind ; jedes dieser Ventile liefert dann ein Ausgangssignal, wenn es von der lichtempfindlichen Einrichtung ein elektrisches Signal aufnimmt, das stärker als seine Vorspannung ist.
Beim typischen Ausführungsbeipiel der Erfindung enthält jede Informationsspeicherplatte verschie- dene Flächenelemente unterschiedlicher, abgestufter Lichtdurchlässigkeit. Eine geeignet angeordnete lichtempfindliche Einrichtung nimmt das durch ein bestimmtes Flächenelement der Informationsspeicherplatte fallende Licht auf und liefert in Abhängigkeit von der aufgenommenen Lichtmenge ein Signal, das zu einer logischen Ausgangsschaltung weitergeleitet wird. Diese Ausgangsschaltung vergleicht ihrerseits das aufgenommene elektrische Signal mit verschiedenen Bezugssignalen und liefert im Ausgang in paralleler Form mehrere resultierende Vergleichssignale, die zusammen die abgelesene Information als binäre Zahl angeben.
So kann beispielsweise ein bestimmtes Flächenelement der Informationsplatte in der Weise behandelt worden sein, dass es für das einfallende Licht opak oder vollkommen transparent ist, oder auch so, dass es je nach seiner Transparenz oder seinem Grauwert einen bestimmten Bruchteil der einfallenden Lichtmenge durchlässt.
Jedem Grauwert entspricht eine bestimmte Lichtdurchlässigkeit, die von der lichtempfindlichen Einrichtung, welche das Licht von der Informationsspeicherplatte aufnimmt, festgestellt wird. Die lichtempfindliche Einrichtung liefert ihrerseits, je nachdem, ob die Informationsspeicherplatte an dieser abgelesenen Stelle opak oder transparent ist oder eine dazwischenliegende Graustufe aufweist, bestimmte Ausgangssignale. Jeder von mehreren logischen Vergleichskreisen nimmt das jeweilige Ausgangssignal auf, vergleicht dieses mit einem bestimmten Bezugssignal und liefert ein resultierendes Signal, wenn das Ausgangssignal stärker als das Bezugssignal ist.
Die resultierenden Vergleichssignale der logischen Kreise können in paralleler Form einem Ausgangsregister aufgegeben werden, um so eine Reihe von binären Digits zu erhalten, die schliesslich in Parallel- oder Serienfcrm einem Ausgangskreis zugeführt werden können.
Nach einem Merkmal der Erfindung wird somit die Information in den Flächenelementen der Informationsspeicherplatte so gespeichert, dass sich in der Speicherplatte vorbestimmte Transparenzstufen ergeben. Insbesondere werden die einzelnen Speicherflächenelemente so behandelt, dass sie entweder opak oder transparent sind oder einen zwischen Opazität und Transparenz liegenden Grauwert aufweisen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind mehrere logische Kreise vorgesehen, von denen jeder ein Signal aufnimmt, das \om Lichtdurchgang durch ein bestimmtes Flächenelement der Speicherfläehe abhängt, und dieses Signal mit einem Bezugssignal vergleicht. Als Vergleichsergebnis liefern diese Kreise mehrere Ausgangssignale, die einen parallelen Binärkode bilden.
Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen an einem AusfÜhrungsbeispiel genauer erläutert werden. Fig. 1 stellt schematisch ein Speichersystem gemäss der Erfindung dar. Fig. 2 zeigt eine. n Teil der bei diesem System verwendeten Speicherplatte in grösserem Massstab, so dass die Anordnung der einzelnen die Informationen enthaltenden Flächenelemente besser erkennbar ist. Fig. 3 stellt schematisch
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die logische Ausgangsschaltung des Speichersysteme nach Fig. l dar und Fig. 4 ist eine Tabelle, welche die möglichen Ausgangsinformationen angibt, die von den drei Positionen der logischen Schaltung nach Fig. 3 bei Anwendung eines dreistellige Eingangskodes abgeleitet werden können.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Kathodenstrahlrühre 10 verwendet, die in einem evakuieren Hüllgefäss, das z. B. aus Glas besteht, eine Elekuonenschleuder 11 enthält. Diese Elektronenschleuder erzeugt einen gebündelten Elektronenstrahl der zwischen zwei gekreuzten Ablenkplattenpaaren 12, 13 verläuft und auf eine Schirmfläche 14 trifft, welche die Stirnfläche der Kathodenstrahlröhre bildet und mit Leuchtstoff überzogen ist. Die Ablenkplattenpaare 12 und 13, die von Vertikal-bzw. Horizontalablenkgeräten 20 bzw. 21 gesteuert werden, lenken den Elektronenstrahl jeweils auf ein bestimmtes Flächenelement der Schirmfläche 14 ab. Die beiden Ablenkgeräte sind vorzugsweise gleich aufgebaut, so dass nur eines davon, z.
B. das Horizontalablenkgerät, genauer beschrieben werden muss.
Bei dem dargestellten System wird einem Eingangsregister 15 eine binäre Information zugeführt, die den Adressort der vom System abzulesenden Information angibt. Diese Adressinformation besteht für jede Koordinate aus einer geeigneten Anzahl von binären Stellen oder Digits, die zusammen das der Adresse entsprechende Element der Schirmfläche festlegen. Das Eingangsregister 15 und der ihm zugeordnete Analogwandler 16 können beliebigen Aufbau haben ; der Analogwandler 16 liefert beim gleichzeitigen Ein- t effen von Eingangsimpulsen seitens des Registers 15 Analogwerte der kodierten Eingangssignale.
Beispielsweise kann das Eingangsregister 15 eine Reihe von bistabilen Kippkreisen enthalten, die gleichzeitig über Dioden den Analogwandler 16 beaufschlagen, der. dann analog abgestufte Strombeträge an den Verstärker 20 bzw. 21 für die betreffende Ablenkkoordinate abgibt. Die Verstärker 20 und 21 liefern hernach an die Ablenkplattenpaare 12 und 13 Ablenkspannungen, die der Summe der jedem Ablenkkreis zugeordneten Analogwerte entsprechen.
Der Elektronenstrahl wird dun in Abhängigkeit von den an den Ablenkplattenpaaren 12 und 13 wirksamen Spannungen abgelenkt, so dass er auf ein bestimmtes Element der Schirmfläche 14 auftrifft und dort einen Leuchtpunkt erzeugt. Hinter der Schirmfläche 14 ist ein aus mehreren Linsen aufgebautes Linsensystem 22 angeordnet, welchem das vom Leuchtschirm ausgehende Licht auf eine Speicherplatte 23 bün- delt. Es können auch mehrere Speicherplatten 23 mit. entsprechend vielen Ausgangskreisen vorgesehen werden.
Fig. 2 stellt einen Teil einer Jnformationsspeicherplatte dar, die gemäss der Erfindung ausgebildet ist.
Zur Herstellung einer solchen Speicherplatte wird auf einen transpaienten Träger, z. B. auf eine Glasplatte, eine geeignete Photoemulsion aufgebracht, und je nach der Information, die in dem System gespeichert werden soll, wird in dieser Emulsion ein Muster von verschieden dichten Flächenelementen ausgebildet. Ein Beispiel für ein binäres Wort, das in der Speicherplatte 23 aufgezeichnet werden kann, ist in Fig. 2 stark vergrössert dargestellt.
Jedes Flächenelement ist so vorbehandelt worden, dass es einen von mehreren vorgegebenen Transparenzwerten angenommen hat, die über mehrere Zwischenwert (Grauwerte) zwischen vollkommener Transparenz und Opazität abgestuft sind, so dass die einzelnen Elemente verschieden grosse Lichtmengen übertragen. Die oberste Zeile von Flächenelementen in Fig. 2 zeigt beispielsweise vier verschiedene Transparenzstufen, nämlich zwei verschiedene Grauwere und vollkommene Transparenz sowie vollkommene Opazität.
Wie später noch beschrieben wird, stellt jedes einzelne Flächenelement eine Anzahl von binären Stellen oder Digits einer zu speichernden binären Zahl bzw. eines binären Wortes dar. Eine Erhöhung der Zahl der angewendeten Graustufen für die einzelnenFlächenelemente vergrössert die Digitspeicherkapazi- tät eines jeden Flächenelementes und damit die Speicherkapazität des gesamten Systems.
Bei Verwendung von zwei abgestuften Grauwerten und von Opazität und Transparenz können die dar- gestellten 30 Flächeneleme'lte der Speicherplatte nach Fig. 2 insgesamt 60 binäre Stellen oder Digits, d. h. zwei Stellen bzw. Digits je Flächenelement, speichern. Die Speicherung von zwei Digits je Flächenelement liefert einen binären Ausgangskode mit beliebigen von 2z oder 4 zweistelligen Kodezahlen jeFlä- chenelement. Es ist ohne weiteres erkennbar, dass eine Kombination der Ausgänge von mehreren Flächenelementen in paralleler Form die möglichen Ausgangskombinationen für binäre Zahlen noch wesentlich erhöht. Beispielsweise ermöglicht die Kombination der Ausgänge von drei Flächenelementen oder von sechs Digits die Ablesung einer beliebigen von 64 binären Kodezahlen.
Das durch die Platte 23 in Fig. l fallende Licht trifft auf eine photoelektrische Einrichtung 24 auf, die ihrerseits ein elektrisches Signal an die logische Ausgangsschaltung 25 abgibt. Zur Sicherung der richtigen Strahlausrichturg auf das gewünschte Flächenelement der Platte 23 kann ein (nicht dargesteliter) über einen Rückkopplungsweg gesteuerter Nachführkreis für den Ablesestrahl verwendet werden. Ein Taktgeber und Ventilsteuerkreis 26 liefert nach Sicherstellung der genauen Strahlausrichtung Öffnungsimpulse an die logische Ausgangsschaltung 25 zwecks Ablesung der gewünschten Information.
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Fig. 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform der logisch2P.. AusgangsschalLung für die Ablesung der vierstufigen Informationen von der vorstehend beschriebenen Speichereinrichtung. Die logische Schaltung enthält drei Koinzidenzventile bzw. UND-Ventile 31, 32 und 33, eine Verzögerungseinrichtung 35 und bistabile Kippkreise 36 und 37. Die UND-Ventile 31,32 und 33 sind si geschaltet, dass sie die Ausgangsspannung der lichtempfindlichen Einrichtung 24 gleichzeitig aufnehmen. JedesUKD-Ventil wird auf einer bestimmten Bezugsspannung , V bzw.
V gehalten, so dass es beim Eintreffen eines Öffnungsimpulses, der allen UND-Ventilen gleichzeitig zugeführt wird, anspricht und ein Ausgangssignal liefert, wenn im Ausgang der lichtempfindlichen Einrichtung 24 eine Spannung vorliegt, die grösser als die an dem betreffenden Ventil wirksame Bezugsspannung ist. Die Bezugsspannungswerte sind entsprechend der Signal stärken abgestuft, die beim Lichtdurchgang durch die vier verschiedenen Transparenzstufen in der Informationsspeicherplatte 23 erhalten werden.
Wie Fig. 4 erkenner lässt, sind jene Flächenelemente der Speicherplatte 13, in denen eine "0" ge- speichert ist, vollkommen opak, so dass bei ihrer Ablesung an den UND-Ventilen 31,32 und 33 eine Nullspannung auftritt. Da alle Bezugsspannungswerte an diesen Ventilen grösser als Null sind, ist auch das resultierende Ausgangssignal der beiden angeschlossenen Kippkreise 36 und 37 eine" 0". Das Signal, das von dem der Opazität näherliegenden Grauwert erzeugt wird, ist stärker als die Bezugsspannung am UNDVentil 33, aber schwächer als die Bezugsspannung an den UND-Ventilen 31 und 32. Es liefert daher nur
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Dezimalzahl 1 dar. Nach Abgabe der resultierenden Ausgangssignale werden die Kippkreise 36 und 37 durch Rückstellimpulse vom Taktgeber und Ventilsteuerkreis 26 wieder in ihre Ausgangslage zurückgeführt.
Der Grauwert, der näher der Transparenz liegt, ergibt Signalspannungswerte, die grösser als V 2 und vi sind, so dass jeder der beiden Kippkreise 36 und 37 das Ausgangssignal"l"liefert, wobei die so erhaltene Kombination "11" im reflektierten Binärkode die Dezimalzahl 2 darstellt. Ein vollkommen transparenter Flächenteil liefert schliesslich eine Signalspannung, die grösser als alle drei Bezugsspannungen ist.
Es ergeben dann alle drei UND-Ventile Ausgangsspannungen, wobei die Ausgangsspannung des Ventils 31 in der Verzögerungseinrichtung 35 verzögert und erst nach Empfang der Ausgangsspannung des Ventils 33 dem Kippkreis 37 zugeführt wird. Das resultierende Ausgangssignal des. Kippkreises 37 ist somit "0", jenes des Kippkreises 36 hingegen "1". Die erhaltene Kombination "10" stellt im reflektierten Binärkode die Dezimalzahl 3 dar.
Es ist ohne weiteres erkennbar, dass verschiedene Kombinationen von logischen Kreisen zur Ableitung verschiedener ausgangsseitiger Kodearten verwendet werden können. Insbesondere kann der Ausgang im gewöhnlichen Binälkode oder, wie dargestellt, im reflektierten Binärkode oder in irgendeiner andern Kodeart, erhalten werden. Schliesslich können auch Schaltungsanordnungen verwendet werden, welche die Ausgangsinformation in einem andern Kode als in einem Binärkode angeben.
Die Information kann von mehr als einem Flächenelement der Reihe nach abgelesen werden, um binäre Zahlen höherer Ordnung zu bilden. So kann durch aufeinanderfolgende Ablesung von drei Flächenelementen eine sechsstellige Zahl erhalten werden usw. Das gleiche Ergebnis kann durch gleichzeitige Ablesung an mehreren Speicherplatten unter ventilgesteuerter Zuführung der erhaltenen Signale entsprechend ihrer Ordnung zum Ausgangsregister erreicht werden. Ferner kann die Speicherkapazität eines jeden Flächenelementes durch Erhöhung der Anzahl der Transparenzstufen unter entsprechender Erhöhung der Anzahl der logischen Ausgangskreise noch weiterhin vergrössert werden.
Das dargestellte Ausführungsbeispiel soll demnach nur den Grundgedanken der Erfindung erläutern, lässt aber im Rahmen der Erfindung noch verschiedene Abwandlungen zu.
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