DE1026789B

DE1026789B - Schaltungsanordnung zum Betrieb von Magnetkernspeichern

Info

Publication number: DE1026789B
Application number: DEI12360A
Authority: DE
Inventors: Gerard Robert Boyer
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1955-10-25
Filing date: 1956-10-24
Publication date: 1958-03-27
Also published as: FR1137717A

Description

DEUTSCHES

Die Eigenschaft gewisser Ferromagnetika mit rechteckiger Hystereseschleife, die Richtung einer einmal aufgeprägten, ihre Sättigung bewirkenden MMK als Remanenz positiver oder negativer Polarität beliebig lange bis zum Einwirken einer genügend großen MMK entgegengesetzter Richtung festzuhalten, wird zum Speichern von Wertangaben in binär verschlüsselter Form benutzt. Die Speicherelemente, meist in Toroidform, werden in Matrixform angeordnet und ihre Wicklungen spalten- und zeilenweise verbunden. Zur Auswahl eines bestimmten aus der unter Umständen sehr großen Zahl von Speicherelementen oder Speicherkernen erhalten die Zeile und die Spalte, an deren Schnittpunkt der gewünschte Kern liegt, je den halben zur Ummagnetisierung nötigen Strom in Form koinzidenter Impulse, welche nur durch ihre Summenwirkung den einen Kern beeinflussen, die übrigen nicht.

Die Eigenschaften der verwendeten Magnetkerne bestimmen die Amplitude und die Dauer der Steuerimpulse und deren Form. Beispielsweise müssen die Steuerimpulse für in solchen Speichern brauchbare Ferritkerne eine Amplitude der Größenordnung einiger hundert Milliampere, eine Dauer der Größenordnung einer Mikrosekunde und Anstiegszeiten von nicht über Vio Mikrosekunde haben. Aus diesen Bedingungen ergibt sich, daß die mit Röhren ausgestatteten Steuerimpulsigeneratoren teure Bauteile sind.

Bei einer zweidimensionalen Matrix mit m Zeilen und 11 Spalten ist es andererseits zur Ermöglichung der Auswahl eines der m · η Kerne erforderlich, eine der m Zeilen und eine der η Spalten zu erregen. Die Lösung, eine Steuervorrichtung für jede der m Zeilen und jede der η Spalten zu verwenden, schließt daher den Nachteil in sich, daß m+n teuere Vorrichtungen benötigt werden, die außerdem Impulse mit genau gleichen Eigenschaften liefern müssen. Die Einstellung und Wartung der Steueranlage eimer solchen Matrix bringen bei Zunahme der Matrixkapazität beträchtlichen Aufwand mit sich.

Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zum Betrieb von Magnetkernspeichern, bei welcher alle Erregerleitungen einer Dimension des Speichers von einem gemeinsamen, von Steuerimpulsen gesteuerten, belastungsunabhängigen Treiber gespeist werden und bei der die Auswahl der gewünschten Leitung von Schaltern besorgt wird, die mit diesen Leitungen in Reihe liegen. Die Verwendung von Röhren, insbesondere von Gasentladungsröhren, als Schalter gestattet die Zufuhr stromstarker Impulse, während die Verwendung von Transistoren hohe Arbeitsgeschwindigkeiten möglich macht.

Drei Ausführungsbeispiele werden weitere Einzel-

Schaltungsanordnung zum Betrieb
von Magnetkernspeichern

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m.b.H.,
Sindelfingen (Württ.), Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 25. Oktober 1955

Gerard Robert Boyer, Montrouge, Seine (Frankreich), ist als Erfinder genannt worden

heiten zeigen; die zu deren Erläuterung dienenden Zeichnungen enthalten in

Fig. 1 ein Diagramm einer Magnetkernmatrix mit der erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 2 eine abgewandelte Form von Fig. 1 und in Fig. 3 eine Anordnung mit Transistoren als Schalter.

Das Schaltbild der Fig. 1 stellt eine zweidimensionale Magnetkernmatrix dar. Sie enthält m · η Kerne, die auf m Zeilen und η Spalten verteilt sind; Nij ist der Kern in der i-ten Reihe und in der ;-ten Spalte. Die senkrechten Leitungen X1, X 2... Xi... Xn verbinden die Spaltenwicklungen, die Leitung Xi durchläuft alle Kerne der Spalte i. Zur Steuerung der Matrix ist außerdem eine zweite Gruppe waagerechter Leitungen Yl, F2... Fy... Ym erforderlich, welche die Zeilenwicklungen verbinden, aber in Fig. 1 nicht dargestellt sind, um diese Figur nicht zu überladen. Ebenso sind die für die Betätigung einer solchen Matrix nötigen Leitungen nicht dargestellt. Innerhalb der gestrichelten Rechtecke Gl und G 2 ist derselbe Impulsgenerator oder Treiber dargestellt, der die für die Steuerung der Magnetkerne bestimmten Impulse erzeugt. Ein den Buchsen 1E oder 1L aufgeprägter negativer Impuls, der durch den Kopplungskondensator 2 übertragen wird, blockiert die normalerweise leitende Elektronenröhre 3, deren Gitter über Widerstände 4 und 5 vorgespannt ist. An der Anode der Röhre 3 ist ein positiver Impuls verfügbar, der über den Widerstand 8 zum Gitter der Röhre 9 übertragen wird. Diese wird durch eine ent-

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sprechende Vorspannung mittels der Widerstände 7, 8 und 10 gesperrt. Bei Aussteuerung liefert die Röhre 9 an ihrer Anode 11 einen negativen oder an ihrer Kathode 12 einen positiven Impuls. Je nachdem, ob der Generator nun positive oder negative Impulse erzeugen soll, wird der Lastkreis an die Kathode angeschlossen, wie bei Gl, oder an die Anode, wie bei £2 dargestellt.

Der Generator Gl gibt positive Impulse ab. Die

Impuls zu der Leitung 14 und zu den Anoden der Röhren TIE, T 2 E... TiE... TnE.

Diese Spannungserhöhung auf Leitung 14 genügt nur zur Zündung der Röhre T2 E, deren Steuergitter vorbereitet ist. Der von Gl erzeugte Impuls wird also nur zu der Leitung X 2 übertragen. Wenn der Steuerimpuls an Klemme IE endet, fällt das Potential auf Leitung 14 wieder ab und beendet den leitenden Zustand der gezündeten Gasentladungsröhre. Der auf

Anode der Röhre 9 ist an eine positive Spannungs- io Leitung X 2 bestehende Impuls genügt allein nicht, quelle angeschlossen. Ihre Kathode ist über einen um den Remanenzzustand der Kerne in Spalte 2 zu

ändern. Erst ein gleichzeitiger Impuls auf der Zeilen leitung (nicht gezeichnet) vermag den Kern N1, 2, der von der Summenwirkung dieser beiden Impulse betroffen ist, umzuschalten.

Für die Abfühloperation müssen den Leitungen X 2 und Yl Impulse zugeführt werden, deren Polaritäten den für die Aufzeichnung verwendeten entgegengesetzt sind. In diesem Falle wird die Adresse der Leitung X 2

Koppelkondensator 17, den Regelwiderstand 20, der ao über Leitung 28 zugeführt und die Klemme 30 gedie Impulsamplitude regelt, und die Leitung 21 mit steuert, so daß nur die Ausgangsleitung χ2 L positiv

Regelwiderstand 13 zur Einstellung der Impulsamplitude an eine Leitung 14 angeschlossen, die zu allen Anoden 15 der Gasentladungsröhren T1E, T2E ... TnE führt.

Der Generator G 2 erzeugt negative Impulse. Die Kathode der Röhre 9 ist geerdet, ihre Anode ist über eine Drosselspule 16 an eine positive Spannungsquelle angeschlossen. Die Anode ist andererseits über den

allen Kathoden der Gasentladungsröhren T1L, T2L .. .TnL verbunden. Die einerseits an die Leitung 21 und andererseits an eine Spannungsquelle angeschlos-

beeinflußt wird und die Röhre T2L vorbereitet. Im passenden Moment steuert dann ein negativer Impuls den Generator G 2 über die Klemme IL. Dieser liefert

sene Diode 23 dient zur Begrenzung der an den 25 über die Leitung 21 einen negativen Impuls, der alle

Kathoden 22 der Röhren Tl L bis TηL auftretenden Röhren TlL, T2L.. .TiL.. .TnL trifft, aber nur

Spannungsspitzen. T2L zündet. Der von G2 gesendete Impuls wird also

Die Steuergitter 25 der Röhren TE und TL sind nur zur Leitung X2 übertragen; aber die Strom-

über die Widerstände 27 so vorgespannt, daß die Zündung der Thyratrons verhindert ist; über die Widerstände 26 sind die Leitungen xiE oder xiL angeschlossem. Die S teuer leitungen Xl... Xi... Xn der Kerne sind einerseits an die Kathoden der Röhren TIE... TiE... TnE bzw. an die Anoden der Röhren T1L... TiL... TnL angeschlossen und andererseits über die

Matrixkerne Ν_1Λ... N_m>1 ; AT₁,-.

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geerdet.

richtung ist der des Generators G1 entgegengesetzt.

Würde ein von G 2 erzeugter Impuls erscheinen, ohne daß ein Steuergitter der Röhren TlL bis TnL vorgespannt ist, würde das empfindlichste Thyratron gezündet, wenn nicht die Diode 23 zur Spannungsbegrenzung vorgesehen wäre.

Die Schaltung kann auch so ausgelegt werden, daß nur ein Impulsgenerator nötig ist (s. Fig. 2), wo gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 tragen.

Zwischen den Impulsgenerator G1 und dieSammel-

Das Rechteck 5" stellt schematisch eine Vorrichtung dar, welche die Vorauswahl beliebiger Leitungen Xi

ausführt. Eine die »Adresse« dieser Leitung ver- 40 leitungen 14 und 21' sind über den Regelwiderstand 13 schlüsselt darstellende Impulskette ist auf der Ein- zwei zusätzliche Gasentladungsröhren TE und TL gangsleitung 28 verfügbar. Die Vorrichtung 5" entscheidet andererseits durch einen an die Klemme 29
oder 30 angelegten Steuerimpuls darüber, ob Aufzeichnung bzw. Abfühlung stattfinden soll.

Der Ausgang der Vorrichtung >S besteht aus η Leitungspaaren χ IE, χ 1L... xiE, xiL... xnE, xnL.
Die Leitung xiE empfängt ein positives Potential,
wenn die von Leitung 28 eingeführte Adresse die der
Leitung Xi ist und die Klemme 29 zum Aufzeichnen 5° Röhre T1L... TnL angeschlosssen, durchläuft aber gesteuert worden ist. Ebenso wird die Leitung xiL die Spalten in entgegengesetzter Richtung, so daß auf von einem positiven Potential beeinflußt, wenn die
von der Leitung 28 eingeführte Adresse die der Leitung Xi ist und die Klemme 30 zum Abfühlen gesteuert worden ist.

Die gesamte Schaltung arbeitet wie folgt: Es sei
angenommen, daß eine binäre 1 im Kern N1, 2 aufgezeichnet werden soll. Die Adresse dieses Kerns
besteht aus der Adresse der Leitung X 2, welche von
der Leitung 28 in die statische Wählvorrichtung S 60 gestattete Vorrichtung kann offensichtlich nicht mit eingeführt wird, und aus der Adresse der Leitung Y1, sehr hoher Frequenz arbeiten, da etwa 10 Mikrodie in eine Leitungswählvorrichtung ähnlich vS* (in Sekunden für die Entionisierung nach der Löschung Fig. 1 nicht gezeigt) eingeführt wird. Für die Auf- nötig sind. Ein Magnetkernspeicher, der mit einer zeichnung wird der Klemme 29 der vorerwähnte Steuervorrichtung nach der vorstehenden Beschrei-Steuerimpuls zugeführt. Nur die Leitung χ2E liefert 65 bung ausgerüstet ist, kann jedoch gut in elektronischen über Widerstand 26 zur Röhre T2E ein positives Rechenmaschinen verwendet werden, bei denen eine Potential, welches deren Zündung vorbereitet. hohe Arbeitsgeschwindigkeit nicht allzu wichtig ist,

Im passenden Moment steuert dann ein negativer oder in Verbindung mit Buchungsmaschinen, z. B. Impuls den Generator G1 über die Klemme 1E und Tabelliermaschinen, bei denen Impulsfrequenzen der verursacht, wie oben beschrieben, einen positiven 70 Größenordnung von 10 Kilohertz genügen.

eingeschaltet, welche die von dem Generator Gl gelieferten Impulse wahlweise zu den Aufzeichnungsoder den Abfühlschaltern lenken. Das Steuergitter der Röhre TE wird durch die Klemme 29' zur Zeit einer Aufzeichnung erregt; das Steuergitter von TL wird durch die Klemme 30' zur Abfühlzeit erregt. Ein zweiter Satz von Leitungen X' 1... X' n, ähnlich Xl... Xn, ist vorgesehen und an die Kathoden der

den Leitungen Xi und X'i die Kerne in entgegengesetztem Sinne magnetisieren.

Durch diese Lösung wird ein Impulsgenerator eingespart, aber es sind eine zusätzliche Leitung in jeder Kernspalte und zwei Schaltröhren erforderlich.

Wegen der niedrigen inneren Impedanz einer solchen Röhre leidet die Impulsform nicht.

Die mit Gasentladungsröhren als Schalter aus-

Das Prinzip und die Vorteile der Erfindung können aber ohne Beschränkung der Arbeitsfrequenz aufrechterhalten werden, wenn — wie in Fig. 3 gezeigt·— Transistoren als Schalter benutzt werden. In dieser Figur arbeiten die Elemente, die die gleichen Bezugszahlen tragen wie in Fig. 1 und 2, in gleicher Weise, jedoch liefert die Schalterwählvorrichtung J an ihren Ausgängen xiE und xiL Spannungen, die in bezug auf eine Vergleichsspannnung negativ bzw. positiv sind. ίο

Der Impulsgenerator G1 ist über Leitung 14 an die Emitter von PNP-Schichttransistoren ti E, t2E ... tnE angeschlossen, ebenso der Impulsgenerator G 2 über Leitung 21 an die Kollektoren von NPN-Sehichttransistoren 11L, t2L...tnL. Jeder Leitung Xi sind zwei Transistoren vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp zugeordnet. Die Basiselektroden der Transistoren sind durch die Spannungsteiler 32, 33 vorgespannt. Außerdem ist die Basis jedes Transistors über einen Kondensator 34 an einen der Ausgänge des Schalterwählers 6" angeschlossen.

Wenn ein Wert in einem der Kerne einer Spalte Xi aufgezeichnet werden soll, wird die Aufzeichnungsbuchse 29 gesteuert, und die Adresse von Leitung Xi wird über Leitung 28 in den Schalterwähler .S eingeführt. Es steht dann ein negatives Potential auf der Ausgangsleitung xiE zur Verfügung, während die anderen ihre normale Spannung beibehalten. Der resultierende Spannungsstoß an der Basiselektrode des Transistors tiE bringt letzteren zum Leiten und läßt den von G1 gesendeten Impuls auf Leitung 14 fließen. Dieser der Kollektorelektrode zugeführte Impuls gelangt zur gewählten Leitung Xi. Er kann die anderen Transistoren nicht durchlaufen, da das Potential ihrer Basiselektroden auf der Sperrhöhe gehalten wird.

Zum Abfühlen gespeicherter Angaben wird, wie schon erwähnt, der Buchse 30 ein Steuerimpuls zugeleitet und gleichzeitig die Adresse der Leitung Xi über Leitung 28 zugeführt. Dadurch erhöht sich das Potential der Basiselektrode des Transistors tiL; der von dem Generator G 2 auf Leitung 21 gesendete negative Impuls durchläuft den Transistor tiL und führt der Leitung Xi einen Stromimpuls der entgegengesetzten Richtung zu.

Die in Fig. 2 für Röhren gezeigte Abwandlung der Schaltung für die Verwendung nur eines Impulsgenerators ist auch auf Transistoren anwendbar.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Betrieb von Magnetkernspeichern, dadurch gekennzeichnet, daß alle Erregerleitungen (Xl bis Xn, Yi bis Ym) einer Dimension des Speichers von einem gemeinsamen, von Steuerimpulsen gesteuerten, belastungsunabhängigen Treiber (G) gespeist werden, und daß die Auswahl der gewünschten Leitung von Schaltern (T,1) besorgt wird, die mit diesen Leitungen in Reihe liegen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter (T) im leitenden Zustand niederohmige Röhren vorgesehen sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter (f) Transistoren vorgesehen sind.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lese- und Schreibvorgang mit nur einer Kernwicklung pro Dimension bewirkt wird, an welche über getrennte Schalter (TE, TL) zwei Treiber (Gl, G 2) verschiedener Impulspolarität angeschlossen sind.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lese- und Schreibvorgang mittels getrennter Kernwicklungen (X, X') bewirkt wird, die über Schalter (TE, TL) an denselben Treiber angeschlossen sind.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalterwähler (S) synchron mit der Impulsgabe des Treibers (G) die Auswahl des Schalters (TiE, TiL) vornimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen