DE1044467B

DE1044467B - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines nahezu konstanten Strom- bzw. Spannungsverlaufes auf der gesamten Laenge einer Leitung, insbesondere der Waehlleitung einerSpeichermatrix

Info

Publication number: DE1044467B
Application number: DEI11729A
Authority: DE
Inventors: Louis Allen Russell
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1955-05-27
Filing date: 1956-05-25
Publication date: 1958-11-20
Also published as: US2929050A; FR1167591A; GB825860A

Description

DEUTSCHES

In elektronischen Rechengeräten werden in zunehmendem Maße Magnetkerne mit rechteckiger Hystereseschleife zum Speichern von binären Angaben verwendet. In den sogenannten Matrixspeichern sind die Magnetkerne in einzelnen Ebenen, die den Binärstellen eines Wortes zugeordnet sind, in Zeilen und Spalten angeordnet und mit mehreren Wicklungen versehen, die in bekannter Weise zur Auswahl einer Speicheradresse, zur Entnahme der Ausgangsimpulse, zur Steuerung des Schreibvorganges und eventuell zur Erzeugung einer Vormagnetisierung dienen.

Bei den am häufigsten verwendeten dreidimensionalen Speicheranordnungen, die mit dem Auswählverhältnis 2 :1 arbeiten, werden zwei der meist durch alle Ebenen geführten Wählleitungen mit einer Stromeinheit erregt, und nur ein Kern in jeder Ebene, der an der Kreuzungsstelle dieser beiden Wählleitungen liegt, erhält die zu seiner Ummagnetisierung notwendigen zwei Stromeinheiten. Dreidimensionale Speicher benötigen .eine relativ große Anzahl von Treibern. Wenn das Kernmaterial ein kleineres Auswählverhältnis als 2 :1 erlaubt, so kann die Anzahl der benötigten Treiber dadurch verringert werden, daß die Speicheranordnung mehrdimensional betrieben wird, d.h., daß allgemein m Wählleitungen mit einer Stromeinheit so erregt werden, daß in jeder Ebene nur ein Kern die zu seiner Ummagnetisierung notwendigen wi Stromeinheiten erhält. Solche mehrdimensionalen Speicheranordnungen haben den Nachteil, daß ihre Wählleitungen durch eine größere Anzahl von Magnetkernen hindurchgehen müssen als bei der üblichen dreidimensionalen Anordnung.

Jede Wählleitung besitzt Serieninduktivität und -widerstand, Parallelkapazität und Ableitung und wirkt daher stets wie eine mit Verlusten und endlicher Laufzeit behaftete Übertragungsleitung. Die dadurch auftretende Impulsdämpfung kann bei dreidimensionalen Speicheranordnungen großer Speicherkapazität und bei mehrdimensionalen Anordnungen nur mäßiger Kapazität solche Ausmaße annehmen, daß an vom Speisepunkt entfernt liegenden Stellen der Speicheranordnung die zum Ummagnetisieren eines Kernes erforderliche Durchflutung nicht mehr erreicht wird.

Gegenstand der Erfindung ist es nun, diese Impulsdämpfung wesentlich zu verringern. Dies wird mit Hilfe eines Verfahrens zur Erzeugung eines nahezu konstanten Strom- bzw. Spannungsverlaufes auf der gesamten Länge einer Leitung, insbesondere der Wählleitung einer Speichermatrix dadurch erreicht, daß die Einspeisung der Strom- bzw. Spannungsimpulse an zwei oder mehreren Stellen der Leitung, vorzugsweise an den beiden Enden der Leitung, gleich-Verfahren und Vorrichtung
zur Erzeugung eines nahezu konstanten

Strom- bzw. Sp annungs verlauf es

auf der gesamten Länge einer Leitung,

insbesondere der Wählleitung

einer Speichermatrix

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

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

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Mai 1955

Louis Allen Russell, Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

zeitig erfolgt, und zwar mit einem Impulsgenerator, der es ermöglicht, die zweiseitige Speisung mit nicht mehr Schaltelementen durchzuführen, als ein üblicher Impulsgenerator für die einseitige Speisung benötigt.

Zur Erläuterung der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung dienen die Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ebene einer mit dem Auswählverhältnis 2:1 betriebenen Magnetkernspeicheranordnung;

Fig. 2 a, 2 b und 2 c zeigen einzelne Sätze von Wicklungen, welche auf ein und demselben Satz von Magnetkernen einer mit dem Auswählverhältnis 3 :2 betriebenen Speicheranordnung liegen;

Fig. 3 veranschaulicht die Dämpfung und die Verzögerung der Treiber-Stromimpulse bei der üblichen einseitigen Speisung nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 zeigt die Verringerung der Dämpfung der Treiber-Stromimpulse bei zweiseitiger Speisung, und

Fig. 5 stellt ein Ausführungsbeispiel einer Treiberstufe für zweiseitige Speisung der Wählleitungen einer Magnetkernspeicheranordnung dar.

In Fig. 1 ist eine Ebene einer durch koinzidente Ströme betriebenen Magnetkernspeicheranordnung gezeigt, welche mit einem Aus wähl verhältnis von 2 :1 arbeitet. Der gesamte Speicher besteht aus mehreren ähnlich aufgebauten Ebenen, deren Anzahl der Stellenzahl des längsten zu speichernden Wortes ent-

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spricht. Die Magnetkerne 10 sind in Reihen und Spalten angeordnet und werden von vier Wicklungen durchzogen. Zum Ummagnetisieren eines Kernes müssen jeweils zwei Eingangsimpulse koinzidieren, um eine zum Überwinden der Koerzitivkraft dieses Kernes ausreichende MMK zu erzeugen. Zu diesem Zweck werden eine der Spaltenwicklungen X und eine der Zeilenwicklungen Y durch X- bzw. Y-Treiber gleichzeitig erregt. Diese Treiber liegen üblicherweise an einem Ende jeder Wählleitung, das andere Ende 10 liegt über einen Widerstand R an Masse. Die Ausgangsimpulse werden einer Ausgangsleitung 5* entnommen, welche in bekannter Weise so durch die Kerne einer Ebene geführt ist, daß sich die StörWenn nun die Halteleitung einen Impuls enthält, empfängt der ausgewählte Kern insgesamt nur zwei Stromeinheiten, und alle anderen Kerne in derselben Bitebene empfangen eine, null, minus eine oder minus 5 zwei Stromeinheiten. Diese Speicheranordnung wird fünfdimensional genannt, da sie von vier Adressenvariablen und einer Variablen für die Steuerung der einzuführenden Angaben (Z-Haltewicklung), also insgesamt von fünf Variablen gesteuert wird.

Der in Fig. 2 a, 2 b und 2 c gezeigte fünfdimensionale Speicher benötigt weniger Adressenwählleitungen und zugeordnete Treiber pro Adresse als die in Fig. 1 gezeigte dreidimensionale Anordnung. Eine η Adressen enthaltende dreidimensionale Anordnung benötigt

impulse gegenseitig aufheben, welche beim Ablesen 15 insgesamt 2-n⁰·⁵ Wählleitungen und Treiber, eine

an den nur teilweise erregten Kernen entstehen. Die Haltewicklung Z, welche ebenfalls durch alle Kerne

fünfdimensionale Anordnung dagegen nur 4·η⁰·²⁵. Wenn z.B. η gleich 4096 ist, so benötigt eine dreidimensionale Anordnung 128 Treiber und eine fünfdimensionale Anordnung nur 32.

Obwohl das fünfdimensionale System weniger Treiber pro Adresse erfordert, wird die Kernanordnung selbst komplizierter, da vier Gruppen von Wählleitungen verwendet werden und diese Leitungen durch eine größere Anzahl von Kernen hindurchgehen. Bei einer

einer Ebene führt, wird beim Schreiben eines Wortes in den Ebenen durch einen Impuls erregt, in denen

eine Null geschrieben werden soll, und verhindert 20 dort das Schreiben einer Eins.

Erlaubt das Kernmaterial ein Arbeiten mit einem kleineren Auswählverhältnis, so kann die Speicheranordnung in ähnlich einfacher Weise wie bei der

eben beschriebenen dreidimensionalen Speicheranord- 25 Wortlänge von 40 Bits in einem Speicher mit 4096

nung mehrdimensional aufgebaut und dadurch die An- Adressen gehen z. B. die Wählleitungen bei einem

zahl der benötigten Koordinatentreiber herabgesetzt dreidimensionalen System durch 2560 Kerne und bei

werden. Bei einer solchen mehrdimensionalen Anord- einem fünfdimensionalen System durch 20480 Kerne,

nung ist dann die Anzahl der Kerne, durch welche Jede Wählleitung besitzt Serieninduktivität und

eine Wählleitung hindurchgeht, wesentlich größer als 30 -widerstand, Parallelkapazität und Ableitung und

bei einer dreidimensionalen. " wirkt daher wie eine gewöhnliche Übertragungsleitung.

Eine Anordnung, die mit einem kleineren Auswahl- Wie auf dieser tritt auf ihr eine gewisse Impulsverzöverhältnis arbeitet, ist in Fig. 2a, 2b und 2c gezeigt. gerung und -dämpfung auf, die selbst bei nur 12000 Dort sind die verschiedenen Sätze von Wicklungen, Kernen schon deutlich festzustellen ist. Bei fünfdimen die in einer Kernebene benötigt werden, in getrennten 35 sionalen Anordnungen der obenerwähnten Größe und Abbildungen dargestellt, um Verwechslungen zu ver- bei dreidimensionalen Anordnungen mit vergleichmeiden. Fig. 2 a zeigt eine Anordnung von 16-16 Ker- barer Wählleitungslänge sind die Impulsverzerrungen nen mit zwei Gruppen von Wählleitungen V und W, schon so stark, daß ein derart betriebener Schnelldie die Anordnung in Blocks so aufteilen, daß alle speicher nicht mehr zufriedenstellend arbeitet. Die Kerne in einem bestimmten Block gemeinsam eine V- 40 Dämpfung und Impulsverzögerung auf einer Wähl- und eine W-Wicklung besitzen. In Fig. 2 b sind X- leitung einer größeren Anordnung sind in Fig. 3 ver- und F-Wählleitungen für dieselben Kerne dargestellt. anschaulicht, und zwar ist dort die Impulsamplitude Sie gehen durch alle Blocks in gleicher Anordnung am Anfang (am Treiber), in der Mitte und am Ende hindurch, und zwar jede X- und jede F-Leitung durch (am Abschluß widerstand R) einer Leitung der Länge I jeden einzelnen Block. Wenn daher eine Wählleitung 45 graphisch dargestellt. Mit λ; ist die Entfernung auf der in jeder Gruppe eine Stromeinheit führt, so treffen bei Leitung vom Treiber aus bezeichnet,
dem adressierten Kern vier Einheiten des Adressen- Erfindungsgemäß werden beide Enden einer Adreswählstroms zusammen, bei allen anderen Kernen drei, senwählleitung gleichzeitig mit einem Schreib- oder zwei, eine oder null Einheiten. Um nun das Wählver- Ableseimpuls betrieben. Dann ist der resultierende hältnis von 4:3 auf 3 :2 herabzusetzen, kann eine Vor- 50 Strom an einem beliebigen Punkte auf der Leitung spannung an jeden Kern gelegt werden. Zu diesem Zweck die Summe der Ströme aus den beiden Treibern. ist die in Fig. 2 c dargestellte Z-Wicklung vorgesehen. Wäre die Dämpfung der Impulse eine lineare Funk-Sie geht durch alle Kerne einer Ebene hindurch und tion der Entfernung χ vom Leitungsanfang, so wäre führt eine Stromeinheit solcher Polarität, daß sie den die Summe dieser beiden Treiberimpulse unabhängig Strömen in den Wählleitungen X, Y, V und W sowohl 55 von der Entfernung x. Da jedoch die Dämpfung sich zur Ablese- als auch zur Schreibzeit entgegengesetzt exponentiell mit I_x — I_oe~^u verändert (u ist eine ist, so daß ein ausgewählter Kern ± 3 Stromeinheiten Funktion der Eigenschaften der Wählleitung und der empfängt und alle anderen Kerne +2, ± 1, null oder Impulsform), hängt der resultierende Strom auch noch + 1 Einheiten erhalten. Da beim Schreiben die Um- von der Entfernung χ ab, und zwar tritt die niedrigste magnetisierung eines ausgewählten Kerns verhindert 60 Stromstärke stets am Mittelpunkt der Leitung auf.
werden muß, wenn in der betreffenden Ebene eine Fig. 4 veranschaulicht die Impulsform bei zwei-NuIl geschrieben werden soll, geht weiterhin eine hier seitiger Speisung, und zwar ist der Strom von dem einen nicht gezeigte Haltewicklung durch alle Kerne einer Treiber mit I₁ und der von dem anderen Treiber mit Ebene der kubischen Anordnung hindurch, so daß die I₂ bezeichnet. Die Enden der Leitung sind mit ihrem Steuerung in allen Adressen in derselben Weise ge- 65 charakteristischen Widerstand^ abgeschlossen. Jeder schient, wie sie in Verbindung mit der Anordnung Treiber enthält einen bistabilen Magnetkern, der durch von Fig. 1 beschrieben worden ist. Die Haltewirkung Impulse auf sogenannte Eihstell- und Rückstellwickwird durch eine Stromeinheit erreicht, die den Strömen lungen in den einen oder den anderen stabilen Rein den Adressenwählleitungen X, Y, V oder W zur manenzzustand gebracht werden kann. Bei Einstellung Schreibzeit beim Schreiben einer Null entgegenwirkt. 70 des Treiberkerns in einen ersten Remanenzzustand

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wird ein Ausgangsimpuls der einen Polarität durch Transformatorwirkung in einer an das Ende der Wählleitung angeschlossenen Sekundärwicklung erzeugt, und bei seiner Rückstellung in den Ausgangszustand wird in ihr ein Ausgangsimpuls der entgegengesetzten Polarität erzeugt. Die Einstell- und Rückstellwicklungen der Treiber an beiden Enden der Wählleitung werden gleichzeitig erregt.

Bei der beschriebenen zweiseitigen Speisung wird die Abnahme der Impulsamplitude auf der Wählleitung infolge der Leitungsdämpfung ganz wesentlich verringert. Wenn z. B. in einer Anordnung der erwähnten Speicherkapazität bei der -üblichen einseitigen Speisung nach Fig. 3 der Impuls am Ende der Wählleitung um 60 %> gedämpft ist, so ist die Impulsamplitude bei zweiseitiger Speisung — wie man durch einfache Berechnungen zeigen kann — am kritischsten Punkt der Leitung, am Mittelpunkt (X = 1/2), erst um knapp 10% gesunken.

Eine Schaltung für zweiseitige Speisung kann mit der gleichen Anzahl von Schaltelementen je Wählleitung auskommen wie eine Schaltung für einseitige Speisung. Eine solche Anordnung ist in Fig. 5 gezeigt. Die Primärwicklung p eines Übertragers mit dem Bandringkern c mit rechteckiger Hystereseschleife liegt mit ihrem Mittelabgriff an der Gleichspannungsquelle B + und mit ihren beiden Enden an der Ablese-Treiberröhre T% bzw. an der Schreib-Treiberröhre T_w. Die Sekundärwicklung h liegt mit ihrem Mittelabgriff an Masse und mit ihren beiden Enden an den Enden der Wählleitung. An beiden Hälften liegen einstellbare Widerstände R_z, welche die Wählleitung an beiden Seiten mit ihrem charakteristischen Widerstand abschließen.

Zur Erzeugung von Abfühlstromimpulsen wird durch Anlegen eines Impulses an das Gitter die Röhre T_R geöffnet, und es fließt ein Strom von B + über den linken Teil der Primärwicklung p. Ähnlich werden Schreibstromimpulse durch einen Strom über die Röhre Τψ und den rechten Teil der Primärwicklung p erzeugt. Der linke Teil der Primärwicklung stellt den Bandringkern c von einem Ausgangsremanenzzustand in den entgegengesetzten Remanenzzustand, während der rechte Teil den Bandringkern zurück in den Ausgangsremanenzzustand stellt. Jede Hälfte wirkt dabei als getrennte Primärwicklung für beide Sekundärwicklungshälften.

Als Treiber können auch getrennte Übertrager in der in Fig. 4 gezeigten Weise oder herkömmliche Magnetkernmatrixschalter mit in der Mitte angezapften Sekundärwicklungen ähnlich wie in Fig. 5 mit der Wählleitung verbunden werden. Weiterhin können zur zweiseitigen Speisung übliche elektronische Treiber oder andere Kombinationen von Röhren und Kernen benutzt werden, wenn beide Generatoren gleichzeitig gesteuert werden, z. B. durch dieselben Ablese- und Schreibsignale. Schließlich kann das Prinzip der zweiseitigen Speisung auch noch bei größeren, durch koinzidente Spannungsimpulse betriebenen ferroelektrischen Kondensatorspeichern angewandt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Erzeugung eines nahezu konstanten Strom- bzw. Spannungsverlaufes auf der gesamten Länge einer Leitung, insbesondere der Wählleitung einer Speichermatrix, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung der Strombzw. Spannungsimpulse an zwei oder mehreren Stellen der Leitung gleichzeitig erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung der Impulse an den beiden Enden der Leitung erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspeisung der Impulse an den beiden Enden der Leitung durch einen gemeinsamen Impulsgenerator erfolgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator, der einen Übertrager mit bistabilen! Magnetkern enthält, dessen Primärwicklungen abwechselnd zu betätigen sind, um in ihm den einen oder den anderen stabilen Remanenzzustand herzustellen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an beide Enden der zu steuernden Leitung angeschlossene Sekundärwicklung des Übertragers eine geerdete Mittelanzapfung besitzt und die Leitung beiderseits mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossen ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen