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Magnetischer Speicher
Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen Speicher mit an Kreuzungsstellen von Leitungen einer ersten Gruppe und Leitungen einer zweiten Gruppe angebrachten Speicherelementen aus magnetischem Material, das Remanenz aufweist, und mit zwei Hilfskernen aus magnetisch sättigbarem Material je Speicherelement, wobei zur Einstellung der Remanenz eines Speicherelementes in einen der beiden möglichen Zustände gleichzeitig je ein Stromimpuls den dem Speicherelement entsprechenden Leitungen der ersten und zweiten Gruppe zugeführt wird.
Bei einer solchen bekannten magnetischen Speichervorrichtung sind die gleichzeitig den Leitungen der ersten und der zweiten Gruppe zugeführten Stromimpulse an mit den Leitungen gekoppelten Speicherkernen aus magnetischem Material mit rechteckiger Hystereseschleife wirksam, wobei der an der Kreuzungsstelle der Leitung der zweiten Gruppe angebrachte Kern durch beide Impulse magnetisiert wird. Die Stärke des durch einen Impuls in einem Kern ezeugten, magnetischen Feldes darf die Koerzitivkraft nicht überschreiten, während die Stärke des magnetischen Feldes in dem durch beide Impulse magnetisierten Kern die Koerzitivkraft überschreiten muss, um den Remanenzzustand dieses Kernes ändern zu können.
Die zulässige Impulsstärke ist bei diesen Speichern verhältnismässig gering, so dass die Schaltzeit, d. h. die Zeit, während welcher der Kern unter der Steuerung beider Impulse seinen Remanenzzustand ändert, verhältnismässig lang ist.
Während der Ablesung von Remanenzzuständen eines Kernes in einem solchen bekannten Speicher unter der Steuerung von zwei Impulsen kann ein bereits gelesener Kern ein Ausgangssignal liefern, das von dem Verhältnis zwischen der Sättigungsinduktion und der Remanenzinduktion abhängig ist, während ein noch nicht gelesener Kern unter der Steuerung eines Impulses ein Ausgangssignal liefern kann, das über die allen Kernen gemeinsame Ableseleitung auftritt und das von dem Verhältnis zwischen der Induktion bei einer magnetischen Feldstärke gleich der Hälfte der Koerzitivkraft und der Remanenzinduktion abhängig ist.
Um die beiden möglichen Störausgangssignale gleichzeitig auf ein Mindestmass herabzusetzen, werden bei den bekannten Speichern magnetische Materialien verwendet, deren Rechteckverhältnis d. h. das Verhältnis zwischen der Sättigungsinduktion und der Induktion des in entgegengesetztem Sinne durch ein Magnetfeld der halben Koerzitivkraft magnetisierten Kernes dem Wert 1 möglichst nahe kommt.
Zweck der Erfindung ist, einen Speicher eingangs erwähnter Art zu schaffen, bei dem die Schaltzeit der Kerne erheblich kürzer ist und Kerne anwendbar sind, die aus einem magnetischen Material bestehen, das Remanenz aufweist, wobei keine Anforderungen an das Rechteckverhältnis des Materials gestellt werden.
Der magnetische Speicher nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes Speicherelement mit zwei je mit einem Hilfskern gekoppelten Hilfsleitungen gekoppelt ist und dass die Hilfsleitungen in bezug auf ihre Kopplung mit dem Speicherelement in entgegengesetztem Sinne mit einer Leitung der ersten Gruppe verbunden sind und dass die mit den Hilfsleitungen gekoppelten Hilfskerne mit verschiedenen Leitungen der zweiten Gruppe gekoppelt und Stromquellen vorgesehen sind, durch welche über jede der Leitungen der zweiten Gruppe den mit diesen gekoppelten Hilfskernen diese sättigende Ströme zugeführt werden und Impulsquellen, durch welche ein Impuls einer ausgewählten Leitung der zweiten Gruppe zugeführt wird, um die mit dieser Leitung gekoppelten Hilfskerne aus dem magnetisch gesättigten Zustand in den magnetisch ungesättigten Zustand zu bringen.
Ein Vorteil dieser Vorrichtung besteht darin, dass die den Leitungen der ersten Gruppe zugeführten Impulse unabhängig von der Richtung, in der die Impulse die Kerne magnetisieren müssen, die gleiche Richtung haben können und die Schaltzeit der mit den Leitungen der zweiten Gruppe gekoppelten Kerne zum Überführen von dem magnetisch gesättigten Zustand in den magnetisch ungesättigten Zustand infolge der dabei auftretenden, geringen Flussänderungen sehr kurz ist.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 ein Beispiel eines magnetischen Speichers nach der Erfindung und Fig. 2 einige magnetische Kennlinien zur Erläuterung des in Fig. 1 dargestellten Beispiels.
In Fig. 1 bezeichnen -" Kerne aus magnetischem Material, das Remanenz aufweist. Jeder
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Kerne 3 bzw, 4 aus magnetisch sättigbarem Material in Reihe geschaltet sind. Die beiden Reihenschaltungen der Leitung H 1 und der Wicklung 1 und der Leitung H2 und der Wicklung 2 sind in bezug auf die Kopplung mit einem Speicherkern in entgegengesetztem Sinne parallel geschaltet.
Der Speicher enthält weiter eine erste Gruppe von Steuerleitungen 5-7, an die die Impulsquellen 8 bis 10 angeschlossen sind und eine zweite Gruppe von Steuerleitungen 11-16. Die zweite Gruppe ist in zwei Untergruppen geteilt, welche die Leitungen 11-13 bzw. 14-16 enthalten. Die Leitungen der Untergruppen sind über die Torschaltungen 17 bzw. 18 an die Gleichstromquellen 19 bzw. 20 angeschlossen.
Die Speicherkerne jf- sind an Kreuzungsstellen von Leitungen der ersten Gruppe und Leitungen der zweiten Gruppe angeordnet und bilden auf diese Weise eine zweidimensionale Matrix von Speicherelementen. Die Kerne an den Kreuzungsstellen einer Leitung der ersten Gruppe und Leitungen der zweiten Gruppe bilden eine Speicherreihe. Die Antiparallelschaltungen der mit den Speicherkernen einer Speicherreihe gekoppelten Hilfsleitungen sind mit der gleichen Steuerleitung der ersten Gruppe gekoppelt. In dem Beispiel sind die Antiparallelschaltungen miteinander in Reihe geschaltet und in Reihe an die betreffende Steuerleitung angeschlossen.
Die Kerne 3 bzw. 4 aus magnetisch sättigbarem Material sind mit den Wicklungen 21 bzw. 22 versehen, die mit verschiedenen Steuerleitungen verschiedener Untergruppen der zweiten Gruppe gekoppelt sind. Die Speicherkerne und die zugehörigen Kerne 3 und 4, die an den Kreuzungsstellen einer Leitung der zweiten Gruppe und der Leitungen der ersten Gruppe angebracht sind, bilden eine Speicherkolonne. Die Wicklungen 21 der Kerne 3 einer Speicherkolonne sind mit der gleichen Steuerleitung der zweiten
Gruppe gekoppelt. Ebenfalls sind die Wicklungen 22 der Kerne 4 einer Speicherkolonne mit der gleichen
Steuerleitung der zweiten Gruppe gekoppelt. In dem Beispiel sind die Wicklungen 21 bzw. 22 miteinander in Reihe geschaltet und in Reihe an die betreffenden Steuerleitungen angeschlossen.
In der Zeichnung ist eine mit allen Speicherkernen gekoppelte Leseleitung einfachheitshalber weggelassen. Diese Leitung kann auf bekannte, hier nicht interessierende Weise mit allen Kernen gekoppelt und an einen Verstärker angeschlossen werden, der in dem Zeitpunkt, wenn der Remanenzzustand eines Kernes abgelesen wird, empfindlich gemacht wird.
Die Wirkungsweise des Speichers ist folgende. Die Torschaltungen 17 und 18 sind normalerweise im leitenden Zustand und führen den Strom von den Stromquellen 19 und 20 zu den an die Torschaltungen angeschlossenen Leitungen der zweiten Gruppe. Dieser Strom magnetisiert die Kerne 3 und 4 bis in den Bereich der magnetischen Sättigung. In Fig. 2 a ist die idealisierte magnetische Kennlinie der Kerne 3 und 4 veranschaulicht, welche die Beziehung zwischen der Induktion und dem Strom durch eine Wicklung andeutet. Der Strom durch die Wicklungen 21 und 22 ist z. B. gleich i1, so dass die Induktion auf einen dem flach verlaufenden Teil der Kennlinie entsprechenden Wert eingestellt wird. Die Änderung der Induktion infolge einer Änderung der Stromstärke ist in diesem Falle besonders gering, so dass die Wicklungen 1 und 2 eine niedrige Selbstinduktion aufweisen.
Die Kerne 3 und 4 und die darauf angebrachten Wicklungen sind gleich bemessen, so dass ein dem Verbindungspunkt der Wicklungen 1 und 2 zugeführter Stromimpuls sich in zwei gleiche Teile aufspaltet, von denen ein Teil durch die Wicklung 1 und Hilfsleitung H 1 und der andere Teil durch die Wicklung 2 und die Hilfsleitung. H niesst. Die Hilfsleitungen H 1 und H2 sind in entgegengesetztem Sinne mit den Speicherkernen gekoppelt, so dass die magnetischen Wirkungen des Stroms durch die Hilfsleitungen sich gegenseitig ausgleichen. Die beiden Stromimpulse treffen an dem Verbindungspunkt der Hilfsleitungen H 1 und H2 zusammen und fliessen gemeinsam zum Verbindungspunkt der Wicklungen 1 und 2 der nächstfolgenden Kerne 3 und 4 in der gleichen Speicherreihe.
Wird die Selbstinduktion einer der Wicklungen 1 oder 2 grösser gemacht, so teilt sich der dem Verbindungspunkt der beiden Wicklungen zugeführte Stromimpuls in zwei ungleiche Teile. Die magnetischen Wirkungen der Ströme durch die Hilfsleitungen H 1 und H2 auf die damit gekoppelten Speicherkerne
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Wirkung des Stroms durch die Hilfsleitung H 2 vorherrscht, gelangt er in den negativen Remanenzzustand.
Um einen bestimmten Speicherkern z. B. den Kern K 2 in einen bestimmten, z. B. positiven Remanenzzustand zu führen, wird gleichzeitig ein Impuls der Leitung 5 und der Steuerklemme der entsprechenden Torschaltung 17 zugeführt, wodurch der Strom durch die Leitung 12 sich impulsförmig in einen Wert io umwandelt, der dem Knick in der in Fig. 2 a dargestellten magnetischen Kennlinie des Kernes 4 entspricht. Es tritt dabei keine Induktionsänderung auf, so dass die Schaltzeit des Kernes 4 sehr gering ist.
Der Impuls der Leitung 5 wird über die Antiparallelschaltung der mit dem Kern K 1 gekoppelten Hilfsleitungen R und und H 2 an den Verbindungspunkt der Wicklungen 1 und 2, an der Kreuzungsstelle der Leitungen 12 und 15 mit der Leitung 5, zugeführt. Der Strom teilt sich über die Wicklungen 1 und 2, wobei der grösste Teil durch die Wicklung 1 fliesst, da der durch die Wicklung 2 fliessende Strom den Kern 4 längs des steilen Teiles der magnetischen Kennlinie entmagnetisiert, so dass die Wicklung 2 eine hohe Selbstinduktion hat, welche dem Stromdurchgang entgegenwirkt.
Die magnetische Wirkung des Stroms
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auf entsprechende Weise, indem ein Impuls der Steuerklemme der Torschaltung 18 zugeführt wird, wodurch die Wicklung 1 eine hohe Selbstinduktion erhält, die dem Stromdurchgang entgegenwirkt. In diesem
Falle ist der Strom durch die Hilfsleitung H 2 grösser als der Strom durch die Hilfsleitung H 1, so dass der
Kern K2 in negativem Sinne magnetisiert wird.
Die Amplitude der Erregung eines Speicherkernes infolge des Unterschieds zwischen den Strömen durch die Hilfsleitungen kann viele Male grösser als die Koerzitivkraft gewählt werden, wodurch die Speicherkerne innerhalb sehr kurzer Zeit ihren Remanenzzustand ändern können.
Fig. 2 b zeigt eine Hystereseschleife, welche die Beziehung zwischen der Induktion B und dem magnetischen Feld H eines magnetischen Materials veranschaulicht, das sich zur Anwendung in dem Speicher nach der Erfindung eignet. Ein Speicherkern aus einem solchen Material hat die zwei Remanenzzustände P und N. Gemäss der eingangs gegebenen Definition ist das Rechteckverhältnis des Materials gleich dem Verhältnis zwischen der Sättigungsinduktion Bs und der Induktion Si bei Erregung in entgegengesetztem Sinne durch ein magnetisches Feld- J ? e gleich der halben Koerzitivkraft He. Fig. 2 c zeigt eine idealisierte Hystereseschleife eines magnetischen Materials mit einem Rechteckverhältnis gleich 1, das sich zur Verwendung in bekannten Speichern eignet.
Die Erfindung hat somit noch den Vorteil, dass Kerne mit einem stark von dem Wert 1 abweichenden Rechteckverhältnis anwendbar sind und dass die Speicherkerne aus einem billigeren Material hergestellt werden können.
Beim Ablesen des Remanenzzustandes eines Speicherkernes wird dieser in einen bestimmten, z. B. den negativen Remanenzzustand gebracht und die Induktionsänderung des Kernes wird durch eine mit allen Kernen gekoppelte Leseleitung untersucht. Ist ein Kern bereits im negativen Remanenzzustand, so wird er in negativem Sinne gesättigt und nach Beendigung der Erregung kehrt die Induktion in den negativen Remanenzzustand zurück. Die dabei auftretenden Induktionsänderungen sind vorzugsweise minimal, so dass magnetische Materialien mit einem dem Wert 1 nahekommenden Verhältnis zwischen der remanenten Induktion und der Sättigungsinduktion bevorzugt werden.
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Magnetic storage
The invention relates to a magnetic memory with storage elements made of magnetic material which has remanence and attached to the intersection of lines of a first group and lines of a second group, and with two auxiliary cores made of magnetically saturable material per memory element, wherein for setting the remanence of a memory element in one of the two possible states, a current pulse each is fed to the lines of the first and second group corresponding to the memory element.
In such a known magnetic storage device, the current pulses simultaneously supplied to the lines of the first and the second group are effective on storage cores made of magnetic material with a rectangular hysteresis loop and coupled to the lines, the core attached to the intersection of the line of the second group being magnetized by both pulses . The strength of the magnetic field generated by a pulse in a core must not exceed the coercive force, while the strength of the magnetic field in the core magnetized by both pulses must exceed the coercive force in order to be able to change the remanence state of this core.
The permissible pulse strength is comparatively low in these memories, so that the switching time, i.e. H. the time during which the nucleus changes its state of remanence under the control of both pulses is comparatively long.
During the reading of remanence states of a core in such a known memory under the control of two pulses, an already read core can provide an output signal which is dependent on the relationship between the saturation induction and the remanence induction, while a core that has not yet been read under the control of a Impulses can provide an output signal which occurs via the reading line common to all cores and which is dependent on the ratio between the induction at a magnetic field strength equal to half the coercive force and the remanent induction.
In order to simultaneously reduce the two possible interference output signals to a minimum, magnetic materials are used in the known memories whose square ratio d. H. the ratio between the saturation induction and the induction of the core magnetized in the opposite sense by a magnetic field of half the coercive force comes as close as possible to the value 1.
The purpose of the invention is to create a memory of the type mentioned at the outset, in which the switching time of the cores is considerably shorter and cores can be used which consist of a magnetic material which has remanence, with no requirements being placed on the square ratio of the material.
The magnetic memory according to the invention is characterized in that each storage element is coupled to two auxiliary lines each coupled to an auxiliary core and that the auxiliary lines are connected in the opposite sense to a line of the first group with regard to their coupling to the memory element and that the with Auxiliary cores coupled to the auxiliary lines are coupled to different lines of the second group, and current sources are provided, through which currents that saturate the auxiliary cores coupled to these are fed via each of the lines of the second group, and pulse sources, through which a pulse is fed to a selected line of the second group , in order to bring the auxiliary cores coupled with this line from the magnetically saturated state to the magnetically unsaturated state.
An advantage of this device is that the pulses fed to the lines of the first group can have the same direction regardless of the direction in which the pulses have to magnetize the cores and the switching time of the cores coupled to the lines of the second group for transferring the magnetically saturated state to the magnetically unsaturated state is very short due to the small changes in flux that occur.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. 1 shows an example of a magnetic memory according to the invention and FIG. 2 shows some magnetic characteristics for explaining the example shown in FIG.
In Fig. 1, - "denotes cores of magnetic material exhibiting remanence. Each
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Cores 3 or 4 made of magnetically saturable material are connected in series. The two series connections of the line H 1 and the winding 1 and the line H2 and the winding 2 are connected in parallel in opposite directions with respect to the coupling with a storage core.
The memory also contains a first group of control lines 5-7, to which the pulse sources 8 to 10 are connected, and a second group of control lines 11-16. The second group is divided into two subgroups which contain lines 11-13 and 14-16, respectively. The lines of the subgroups are connected to the direct current sources 19 and 20 via the gate circuits 17 and 18, respectively.
The memory cores jf- are arranged at intersections of lines of the first group and lines of the second group and in this way form a two-dimensional matrix of memory elements. The cores at the crossing points of a line of the first group and lines of the second group form a memory row. The anti-parallel connections of the auxiliary lines coupled to the memory cores of a memory row are coupled to the same control line of the first group. In the example, the anti-parallel circuits are connected in series with one another and connected in series to the relevant control line.
The cores 3 and 4 made of magnetically saturable material are provided with the windings 21 and 22, which are coupled to various control lines of different subgroups of the second group. The storage cores and the associated cores 3 and 4, which are attached at the crossing points of a line of the second group and the lines of the first group, form a storage column. The windings 21 of the cores 3 of a storage column are connected to the same control line of the second
Group coupled. The windings 22 of the cores 4 of a storage column are also identical
Control line of the second group coupled. In the example, the windings 21 and 22 are connected in series with one another and connected in series to the relevant control lines.
In the drawing, a read line coupled to all memory cores has been omitted for the sake of simplicity. This line can be coupled to all cores in a known manner, which is not of interest here, and connected to an amplifier which is made sensitive at the point in time when the remanence state of a core is read.
The memory works as follows. The gate circuits 17 and 18 are normally in the conductive state and carry the current from the current sources 19 and 20 to the lines of the second group connected to the gate circuits. This current magnetizes the cores 3 and 4 up to the area of magnetic saturation. In Fig. 2a the idealized magnetic characteristic curve of the cores 3 and 4 is illustrated, which indicates the relationship between the induction and the current through a winding. The current through windings 21 and 22 is e.g. B. equal to i1, so that the induction is set to a value corresponding to the flat part of the characteristic curve. The change in the induction as a result of a change in the current intensity is particularly small in this case, so that the windings 1 and 2 have a low self-induction.
The cores 3 and 4 and the windings attached to them are dimensioned the same, so that a current pulse fed to the connection point of the windings 1 and 2 splits into two equal parts, one part through the winding 1 and auxiliary line H 1 and the other part through the winding 2 and the auxiliary line. H sneezes. The auxiliary lines H 1 and H2 are coupled in opposite directions to the storage cores, so that the magnetic effects of the current through the auxiliary lines counterbalance one another. The two current pulses meet at the connection point of the auxiliary lines H 1 and H2 and flow together to the connection point of the windings 1 and 2 of the next cores 3 and 4 in the same memory row.
If the self-induction of one of the windings 1 or 2 is made larger, the current pulse fed to the connection point of the two windings is divided into two unequal parts. The magnetic effects of the currents through the auxiliary lines H 1 and H2 on the storage cores coupled to them
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Effect of the current through the auxiliary line H 2 prevails, it enters the negative remanence state.
To a specific memory core z. B. the core K 2 in a certain, z. B. to lead positive remanence state, a pulse is simultaneously fed to the line 5 and the control terminal of the corresponding gate circuit 17, whereby the current through the line 12 is pulse-shaped into a value io that corresponds to the bend in the magnetic shown in Fig. 2a Characteristic curve of the core 4 corresponds. There is no change in induction, so that the switching time of the core 4 is very short.
The pulse of the line 5 is fed via the anti-parallel connection of the auxiliary lines R and and H 2 coupled to the core K 1 to the connection point of the windings 1 and 2, at the intersection of the lines 12 and 15 with the line 5. The current is divided over windings 1 and 2, with the largest part flowing through winding 1, since the current flowing through winding 2 demagnetizes core 4 along the steep part of the magnetic characteristic curve, so that winding 2 has a high level of self-induction which counteracts the passage of current.
The magnetic effect of the current
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in a corresponding manner, in that a pulse is fed to the control terminal of the gate circuit 18, whereby the winding 1 receives a high self-induction which counteracts the passage of current. In this
Case, the current through the auxiliary line H 2 is greater than the current through the auxiliary line H 1, so that the
Core K2 is magnetized in the negative sense.
The amplitude of the excitation of a storage core as a result of the difference between the currents through the auxiliary lines can be chosen many times greater than the coercive force, as a result of which the storage cores can change their remanence state within a very short time.
Fig. 2b shows a hysteresis loop which illustrates the relationship between the induction B and the magnetic field H of a magnetic material suitable for use in the memory according to the invention. A storage core made of such a material has the two remanence states P and N. According to the definition given at the beginning, the rectangular ratio of the material is equal to the ratio between the saturation induction Bs and the induction Si when excited in the opposite sense by a magnetic field- J? e is equal to half the coercive force He. Fig. 2c shows an idealized hysteresis loop of a magnetic material with a squareness ratio equal to 1, which is suitable for use in known memories.
The invention thus also has the advantage that cores can be used with a square ratio that differs greatly from the value 1 and that the storage cores can be made from a cheaper material.
When reading the remanence state of a memory core this is in a certain, z. B. brought the negative remanence state and the induction change of the core is examined by a read line coupled to all cores. If a nucleus is already in the negative remanence state, it becomes saturated in the negative sense and after the end of the excitation the induction returns to the negative remanence state. The induction changes that occur are preferably minimal, so that magnetic materials with a ratio between the remanent induction and the saturation induction that comes close to 1 are preferred.