DE1066613B - Verfahren zur Speicherung mehrerer binärer Informationselemente eines Wortes in einem Speicherelement eines Hysteresespeichers - Google Patents

Description

I13466VIIIa/21a¹

[ANM E LDETAG: 12. JULI 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 8. O KTOB E R 1959

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Speicherung eines aus mehreren binären Inf ormations-. elementen bestehenden Wortes in einem Hysteresespeicher.

In den bisher bekanntgewordenen Speicheranord^- nungen dieser Art ist jedem bit, also jedem Informationselement, das nur einen der zwei Werte »0« oder »1« annehmen kann, ein einzelnes Speicherelement zugeordnet. Bei der Informationsspeicherung werden die Speicherelemente den Informationen ent- ίο sprechend in den einen ihrer beiden Remanenzzustände versetzt. Die Umsättigung der Speicherelemente aus dem einen in den anderen Remanenzzustand, von der beim Einschreiben und beim Lesen eines bit Gebrauch gemacht wird, erfolgt in einem einzigen Schritt.

Die Umsättigung eines Speicherkernes kann jedoch ¹ auch stufenweise erfolgen. Um diesen Effekt, der auf eine Summation der zugeführten Spannungs-Zeit-Integrale hinausläuft, auszunutzen, sind beispielsweise .ZäMdrosseln, Zähltransformatoren bzw. Zählkerne entwickelt worden, die als Ziffernspeicher Verwendung finden. Die bekannten Zähldrosseln ermöglichen die Speicherung mehrerer aufeinanderfolgender Zählimpulse. Sie ändern ihren Magnetisierungszustand stets dann, wenn ihnen die Inf ormation »1« angeboten wird. Arbeitet man z. B. mit verhältnismäßig großer Windungzahl (entsprechend einem in der deutschen Patentschrift 956 240 beschriebenen Verfahren), so besteht eine solche Information »1« aus einem Pilgerschritt, der aus einem positiven und einem negativen Spannungs-Zeit-Integral gebildet wird.

Der Informationsinhalt eines Zählkernes in derartigen Ziffernspeichern ist zwar größer als beim gewöhnlichen Speicherkern, der nur ein bit aufnimmt, ist aber im Hinblick auf die Anwendung in datenverarbeitenden Anlagen nicht sonderlich geeignet. Die Form, in der die gespeicherte Information vorliegt, ist der Struktur der auf der zweiwertigen Logik beruhenden Datenverarbeitung nicht angepaßt. Auch der Gewinn an Informationskapazität ist beim Zählkern nicht besonders groß, wenn man z. B. einem Zählkern für die Ziffern 1 bis 5 ein 5-bit-Register gegenüberstellt, das ja zweiunddreißig verschiedene Informationen aufnehmen kann.

Die Erfindung geht nun von der Erkenntnis aus, daß bei teilweiser Umsättigung eines Speicherelementes in Hysteresespeichern in diesem Element getrennte Bereiche positiver bzw. negativer Remanenz zurückbleiben. Die Erfindung betrifft ein Verfahren, das unter Ausnutzung dieses Effektes die Speicherung mehrerer binärer Informationselemente eines Wortes in einem einzelnen Speicherelement ermöglicht. Erfindungsgemäß wird das Verfahren in Verfahren zur Speicherung

mehrerer binärer Informations elemente

eines Wortes in einem Speicherelement

eines Hysteresespeichers

Anmelder:
International

Standard Electric Corporation,
New York, N. Y. (V, St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. C. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str, 42.

Beanspruchte Priorität: r'

Großbritannien vom 13. Juli 1956

Desmond Sydney Ridler, London,
ist als Erfinder genannt worden

der Weise durchgeführt, daß dem Speicherelement aufeinanderfolgende Umsättigungsimpulse verschiedener Intensität so zugeführt werden, daß es bereichsweise in den Zustand positiver bzw. negativer Remanenz entsprechend den binären Informationselementen des Wortes versetzt wird. Dieses Verfahren wird zweckmäßig so ausgeführt, daß dem Speicherelement als Umsättigungsimpulse gleichzeitig Steuerimpulse mit im Pilgerschritt abnehmender Intensität und Informatiönsimpulse mit konstanter Intensität derart zugeführt werden, daß ein Informationsimpuls jeweils mit dem kleineren' Impuls des einen Pilgerschritt bildenden Steuerimpulspaares koinzidiert. Dabei werden die Intensitäten der Impulse günstig in der Weise bemessen, daß die Intensität der Informationsimpulse höchstens gleich der Intensitätsdifferenz zweier aufeinanderfolgender Steuerimpulse entgegengesetzter Polarität ist.

. Als Speicherelemente werden im folgenden insbesondere Ferritkerne oder die umgebenden Gebiete einzelner Bohrungen in einem Ferr'itblock betrachtet. Besonders vorteilhaft wird "das Verfahren derart durchgeführt, daß die Umsättigungsimpulse einem toroidförmigen Magnetspeicherkern -so zugeführt werden, daß die binären Informationen in ringförmigen einander umschließenden Bereichen dieses Kernes in von außen nach innen fortschreitender Reihenfolge gespeichert werden.

909 637/274

Das Wesen der Erfindung sowie der erzielte technische Fortschritt geht deutlich aus einer Gegenüberstellung mit einer bekannten Zähldrossel und deren Betriebsweise hervor. Im Gegensatz zu einem Speicherelement, daß gemäß dem Verfahren nach der Erfindung betrieben wird, ist eine solche Zähldrossel nicht in der Lage, ein beliebiges Wort zu speichern, das sich aus aufeinanderfolgenden Informationselementen »1« und »0«· zusammensetzt.

Folge der Steuerimpulse bildet also Pilgerschritte mit abnehmender Intensität.

Durch den ersten Impuls eines Steuerimpulspaares wird in dem Kern ein bestimmter Bereich magnetisiert, 5 dessen Ausdehnung — und insbesondere bei Rotationssymmetrie dessen Radius — von der Amplitude dieses Impulses abhängt. Dabei wird die Magnetisierungsrichtung durch das Vorzeichen des Impulses bestimmt. Der nächstfolgende zweite Impuls des Steuerimpuls-

Würde man z. B. einer solchen Zähldrossel das io paares bewirkt eine Magnetisierung in entgegenWort 10 110 zuführen, so würde die Zählerstellung gesetzter Richtung, die jedoch wegen der geringeren »3« erreicht werden, wenn der Anfangszustand »0« Amplitude des zweiten Impulses nur einen kleineren ι war. Bereich erfaßt. Der Bereich mit dem kleineren Radius, Der grundsätzliche Unterschied zwischen Zähl- ist eingebettet in den zuvor in der entgegengesetzten drosseln und den gemäß der Erfindung betriebenen 15 Richtung magnetisieren Bereich mit größerem Radius. Speicherelementen besteht darin, daß die Zähldrossel Nach der Erfindung wird nun. das als Unterschied lediglich als Integrierglied mit Speichereigenschaft zwischen diesen beiden Bereichen verbleibende Ringwirkt, während der Erfindungsgegenstand eine echte gebiet zur Speicherung eines Informationselementes Speicherung binärer Informationselemente ermöglicht. dadurch ausgenutzt, daß der zweite Steuerimpuls als Eine Zähldrossel kann z. B. nicht die Worte 10110 20 Umsättigungsimpuls gemäß der zu speichernden In- -_; l:*»d 1110 0 unterscheiden, wie es bei einem nach der formation in seiner Intensität so verändert wird, daß Erfindung betriebenen Speicherelement möglich ist. dieses Ringgebiet in den der Information entsprechen-

Ein Ausführungsbeispiel und weitere Merkmale den Remanenzzustand versetzt wird, der Erfindung sowie der Lesevorgang werden an Hand Die Durchführung des Verfahrens nach der Erder Zeichnungen beschrieben. Es zeigt 25 findung wird im folgenden an Hand des in Fig. 1 dar-Fig. 1 eine Magnetspeichermatrix mit Zugriff- gestellten Matrixspeichers erläutert. Es sei voraus- ~~wähler, gesetzt, daß die Umsättigungsimpulse durch Koinzi-Fig. 2 Informations- und Steuerimpulsfolgen sowie denz von Steuerimpulsen und Informationsimpulsen das entsprechende Lesesignal, zustande kommen. Diese Aufteilung ist im Hinblick Fig. 3 verschiedene Verteilungen der Remanenz- 30 auf den Zugriff zu den einzelnen Speicherelementen bereiche in einen Kern bei Speicherung mehrerer eines Matrixspeichers besonders zweckmäßig. Es sei Binärziffern. jedoch bemerkt, daß, wenn die Frage des Zugriffs ent- -^ In Magnetspeichern ist jeder Kern mit Schreib-und fällt, also die Schreibleitung nur einen Kern erfaßt, Lesewicklungen versehen, die im einfachsten Fall " die Steuer- und Informationsimpulse schon im voraus . aus einem durch den Kern geführten Draht bestehen. 35 vereinigt und als Umsättigungsimpuls dieser Schreib-AIs Kern sei hier kurz, wie schon oben erwähnt, ein leitung zugeführt werden können. ... . \ --^einzelner Ferritkern oder bei Ferritblöcken mit In dem betrachteten Beispiel erfolgt die Auswahl mehreren Bohrungen das toroidförmig eine einzelne der einzelnen Speicherkerne dadurch, daß an Stelle Bohrung umgebende Speichermaterial bezeichnet. des Halbschreibimpulses über den betreffenden Zeilen-Fig. 1 zeigt einen Magnetspeicher mit mehreren 40 draht eine Steuerimpulsfolge gemäß Fig. 2 (a) und an Ferritblöcken 1, 2...» mit je einer Reihe von Boh- Stelle des Halbschreibimpulses über den betreffenden rangen 3. In jedem Block ist ein Zeilendraht 4 durch Spaltendraht die Informationsimpulsfolge gemäß dem alle Bohrungen geführt. Die Blöcke sind übereinander Beispiel nach Fig. 2 (b) zugeführt wird. ■ angeordnet, und durch einander entsprechende Boh- Die Informationsimpulsfolge nach Fig. 2 (b) besteht rungen sind die Spaltendrähte 5 geführt. Die Zeilen- 45 aus vier bits und stellt die Information 1010 dar.. Die drähte 4 sind mit einem Zugriffwähler, dem Zeilenwähler 6, verbunden, dem Schreib- und Leseimpulse
über die Klemme 7 zuführbar sind.

Eine solche Matrixanordnung kann in bekannter

einzelnen Informationsimpulse koinzidieren jeweils mit dem zweiten Impuls eines Steuerimpulspaares, ihre Wirkung erläutert Fig. 3 (α).

Der erste Steuerimpuls P1 ist von solcher Amplitude,

Weise mit Lese- und Halbschreibimpulsen betrieben 50 daß der Kern mit dem Bohrungshalbmesser r bis zu werden. Wie Fig. 1 zeigt, sind zur Einsparung eines einer Tiefe von 5 r, bezogen auf Kernmitte, positiv besonderen Lesedrahtes die Spaltendrähte 5 um- magnetisiert wird.

schaltbar auf Lesen R und Schreiben W. Wird einem Der zweite Steuerimpuls P2 allein würde an-

Zeilendraht ein voller Leseimpuls zugeführt, so werden schließend eine negative Magnetisierung bis zu einer alle Kerne dieser Zeile in den Zustand »0« gestellt, und 55 Tiefe 4 r bewirken. Da er jedoch mit dem Informationses tritt an den Spaltendrähten jeweils ein Lesesignal impuls für die Binärziffer »1« koihzidiert, erreicht die auf, wenn der betreffende Kern der abgefragten Zeile negative Magnetisierung die Tiefe 4r+r_t. Dabei ist vorher im Zustand »1« war, wenn also eine Um- r_t etwas kleiner als r, wenn die Intensität der Inforsättigung des Kernes erfolgt. Erneutes Einschreiben mationsimpulse etwas kleiner gewählt wird als der von Informationen »1« erfolgt, wenn über Zeilen- und 60 Intensitätsunterschied zwischen Pl und P 2. Spaltendrähte zugeführte Halbschreibimpulse koinzi- Der im nächsten Takt zugeführte Steuerimpuls P3

dieren.

Um nun g&m'iß der Erfindung in einem Kern mehr als bit zu speichern, ist es zweckmäßig, dem einzelnen Kern eine Folge von Steuerimpulsen zuzuführen, wie 65 sie beispielsweise Fig. 2 (a) zeigt. Die Steuerimpulsfolge besteht aus einer Folge von Impulspaaren, deren zwe'i Impulse von entgegengesetztem Vorzeichen und abnehmender Amplitude sind. Auch die Amplituden

bewirkt wieder eine positive Magnetisierung bis zur Tiefe 4 r, so daß das Ringgebiet zwischen 4 r und 4 r'+r_± im Zustand negativer Magnetisierung verbleibt. Je nachdem, ob entsprechend den Binärziffern »0« oder »1« der Informationsimpuls ausbleibt oder auftritt, wird durch die nachfolgenden Impulse das Innengebiet schrittweise umgesättigt, bis mit dem Impuls P8 die Speicherung der Information 1010 beendet ist.

aufeinanderfolgender Impulspaare nehmen ab. Die 70 Im einzelnen bewirken die Steuerimpulse unter Be-

rücksichtigung der Koinzidenz mit den Informationsimpulsen des hier betrachteten Beispiels folgende Magnetisierungen :

P4 negativ bis 3r,
P5 positiv bis 3r,

P6 negativ bis 2r+ rρ
P7 positiv bis 2r.

PS bleibt ohne Wirkung, da eine »0« geschrieben wird. Sollte eine »1« geschrieben werden, so würde P 8 mit einem Informationsimpuls koinzidieren und den Kern bis zur Tiefe r-\-r_t negativ magnetisieren.

Die Information. 1010 ist nun in verschiedenen Tiefen des die Bohrung umgebenden Speichermaterials in Form ringförmiger Magnetisierungsbereiche mit verschiedenem Radius gespeichert. Dabei entspricht einer »0« ein Gebiet durchwegs positiver Flußrichtung, während bei Speicherung einer »1« in ein Gebiet mit positiver ein breiter Ring mit negativer Flußrichtung eingelagert ist. Fig. 3 (b) und Fig. 3 (c) veranschaulichen die verschiedenen Magnetisierungsgebiete und ihre Fluß richtung bei Speicherung der Informationen 1111 und 0000.

Um die nach dem beschriebenen Verfahren gespeicherten Informationen wieder abzulesen, geht man nun zweckmäßig so vor, daß das Speicherelement durch aufeinanderfolgende Leseimpulse gleichen Vorzeichens und zunehmender Intensität so aufgerufen wird, daß es jeweils dann einen Leseimpuls abgibt, wenn mit zunehmender Ausdehnung des Rücksättigungsbereiches ein Bereich erfaßt wird, in dem zuvor ein Informationsimpuls gespeichert wurde.

In dem geschilderten Ausführungsbeispiel wird der Lesevorgang vorteilhaft dadurch bewirkt, daß einem toroidförmigen Speicherkern die Leseimpulse so zugeführt werden, daß die gespeicherten Informationselemente in von innen nach außen fortschreitender Reihenfolge durch zunehmende Rücksättigung des Kernes gelesen werden.

Fig. 2 (c) zeigt die Leseimpulse, die in der Anordnung nach Fig. 1 über die Klemmen 7 und den Zeilenwähler 6 den Zeilendrähten 5 zugeführt werden. Die Leseimpulse P 9 bis P 12 haben gleiches Vorzeichen und zunehmende Amplituden. Sie bewirken der Reihe nach positive Magnetisierung des Kernes bis zu den Tiefen 2r, 3r_: 4r und 5r. Infolge Umsättigung der Ringgebiete, in denen eine »1« gespeichert war, werden auf den Spaltendrähten, die jetzt als Lesedrähte über R geschaltet sind, Lesesignale auftreten. Wie Fig. 2 (d) zeigt, ist beim Lesesignal die Reihenfolge der Informationen gegenüber dem Einschreibvorgang umgekehrt. Die gespeicherte Information 1010 des betrachteten Beispiels wird deshalb in der Reihenfolge 0101 gelesen. Für die Amplituden der Leseimpulse sind verhältnismäßig grobe Toleranzen zulässig, da die gespeicherten Informationen»!« durch Ringgebiete positiver Magnetisierung voneinander getrennt sind.

Nach beendetem Lesevorgang bleibt der Kern im Zustand positiver Magnetisierung bis zur Tiefe 5 r, so daß der erste Steuerimpuls Pl nicht weiter notwendig ist und die Anordnung normalerweise ohne P1 betrieben werden kann.

Abschließend sei noch bemerkt, daß in dem vorliegenden Beispiel äquidistante Amplitudenstufen für die Steuer- und Leseimpulse gewählt wurden und entsprechend auch äquidistante Magnetisierungsbereiche angenommen wurden. Die tatsächliche Ausdehnung hängt jedoch auch von der Raumform des Speichermaterials ab. In der Praxis kommt es gar nicht darauf an, daß praktisch gleich breite Magnetisierungsbereiche erfaßt werden, sondern solche Bereiche, die bei ihrer Umsättigung ein möglichst konstantes Lesesignal liefern. Um die Konstanz des Lesesignals zu verbessern, können die Toleranzen durch Wahl des Amplitudenverhältnisses zweier aufeinanderfolgender Pilgerschritte ausgeglichen werden. In dem betrachteten Beispiel wurde der Einfachheit halber das Verhältnis

P'2:P3 = P4:P5 = P6:P7=1

gewählt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Speicherung mehrerer binärer Informationselemente eines Wortes in einem Speicherelement eines Hysteresespeichers, dadurch ge-

ao kennzeichnet, daß dem Speicherelement aufeinanderfolgende Umsättigungsimpulse verschiedener Intensität so zugeführt werden, daß es bereichsweise in den Zustand positiver bzw. negativer Remanenz entsprechend den binären Informationselementen des Wortes versetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Speicherelement als Umsättigungsimpulse gleichzeitig Steuerimpulse mit im Pilgerschritt abnehmender Intensität und Informationsimpulse mit konstanter Intensität derart zugeführt werden, daß ein Informationsimpuls jeweils mit dem kleineren Impuls des einen Pilgerschritt bildenden Steuerimpulspaares koinzidiert.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Informationsimpulse höchstens gleich der Intensitätsdifferenz zweier aufeinanderfolgender Steuerimpulse entgegengesetzter Polarität ist. ;

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsättigungsimpulse einem toroidförmigen Magnetspeicherkern so zugeführt werden, daß die binären Informationen in ringförmigen, einander umschließenden Bereichen dieses Kernes in von außen nach innen fortschreitender Reihenfolge gespeichert werden.

5. Leseverfahren für nach einem Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche gespeicherte Informationen, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement durch aufeinanderfolgende Leseimpulse gleichen Vorzeichens und zunehmender Intensität so aufgerufen wird, daß es jeweils dann einen Leseimpuls abgibt, wenn mit zunehmender Ausdehnung des Rücksättigungsbereiches ein Bereich erfaßt wird, in dem zuvor ein Informationsimpuls gespeichert wurde.

6. Leseverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß einem toroidförmigen Speicherkern die Leseimpulse so zugeführt werden, daß die gespeicherten Informationselemente in von innen nach außen fortschreitender Reihenfolge durch zunehmende Rücksättigung des Kernes gelesen werden. .

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentanmeldung S 24148 VIII a/21a¹ (bekanntgemacht am 9. 10. 1952); ^ cA

USA.-Patentschrift Nr. 2 736 880.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen