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Bistabiles magnetisches Speicherelement mit Vorzugsriditung der Magnetisierung
Zusatz zur Patentanmeldung I 13822 VIII a/ 21a 1 (Auslegeschrift 1081502) In elektronischen
Geräten zur Nachrichtenverarbeitung und insbesondere in elektronischen Rechenmaschinen
werden bistalbile magnetische Speicherelemente wegen ihres einfachen Aufbaus, ihrer
hohen Betriebssicherheit und ihrer langen Lebensdauer in zunehmendem Maße verwendet.
Wegen ihrer geringen Größe eignen sie sich besonders zum Aufbau von umfangreichen
Matrixspeichern, es sind aber auch schon Schaltungen zum Realisieren von logischen
Funktionen mit Magnetkernen bekanntgeworden. Häufig weisen die Speicherelemente
eine ausgesprochene Vorzugsrichtung der Magnetisierung auf, d. h. eine Richtung
besonders leichter Magnetisierbarkeit, und werden durch ein in dieser Vorzugsrichtung
wirkendes magnetisches Feld in einen von zwei entgegengesetzten Magnetisierungszuständeri
gebracht, wenn dieses einen bestimmten Schwellwert überschreitet.
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In der Patentanmeldung 113822 VIIIa/21a1 wird ein derartiges
Speicherelement beschrieben, das aus einem dünnen Film solcher Stärke (100 bis 10
000 Angström) besteht, daß das Auftreten von Blochwänden verhindert wird, so daß
das Ummagnetisieren des Speicherelementes durch im wesentlichen gleichzeitiges Drehen
aller seiner magnetischen Dipole erfolgt, und in welchem der Schwellwert des magnetischen
Feldes in der Vorzugsrichtung durch Anlegen eines senkrecht .dazu wirkenden Feldes
verringert wird. Dieses Speicherelement besitzt den Vorteil gegenüber den bisher
bekannten magnetischen Elementen, daß es schneller ummagnetisiert und - beispielsweise
nach dem Verfahren der gedruckten Schaltungen -einfacher hergestellt werden kann
und in vielen Fällen die Anwendung einfacherer Speichermethoden gestattet.
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Die vorliegende Erfindung erweitert den Anwendungsbereich des Speicherelementes
auf Schaltungen zum Realisieren logischer Funktionen. Das wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß in einem Speicherelement der beschriebenen Art das senkrecht zur Vorzugsrichtung
wirkende magnetische Feld durch zwei getrennt erregbare Wicklungen mit entgegengesetztem
Wickelsinn erzeugt wird, deren Ebenen parallel zueinander und senkrecht zur Ebene
des Speicherelementes und derjenigen der das Feld in der Vorzugsrichtung erzeugenden
Wicklung stehen. Diese Schaltung kann dann eine logische Funktion dreier binärer
Veränderlicher, und wenn man an .eine der beiden das Transversalfeld erzeugenden
Wicklungen zwei Veränderliche derart anlegt, daß sich ihre Wirkung in der angeschlossenen
Wicklung addiert, eine Funktion von vier binären Veränderlichen realisieren.
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Bei dem Aufbau von Schaltungen zur Du_chtührung von Schalt-
und Rechenaufgaben mit den bisher bekannten logischen Schaltungen mit Röhren, Transistoren,
Dioden und auch Magnetkernen trat eine Schwierigkeit auf. Will man eine komplizierte
Aufgabe in einem Schritt durchführen, so benötigt man in dem Gerät im allgemeinen
eine große Anzahl verschiedener logischer Elemente, verwendet man jedoch eine geringe
Anzahl derartiger Elemente, so muß man die meisten Aufgaben in mehreren Schritten
hintereinander durchführen. Bei beiden Möglichkeiten ist der Aufwand unnötig hoch.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist es daher, dadurch zu einer
wirtschaftlicheren und weniger störanfälligen Möglichkeit zum Aufbau komplizierterer
Schaltungen zu gelangen, daß man Schaltungen zum wahlweisen Realisieren mehrerer
logischer Funktionen verwendet. Eine solche Schaltung erhält man erfindungsgemäß,
wenn man in einem logischen Element mit einer Anzahl von Eingängen, die größer ist
als die Anzahl der binären Veränderlichen, nur an einen Teil der Eingänge die Veränderlichen
und an die restlichen Eingänge binäre Steuersignale zur Auswahl der zu realisierenden
Funktion anlegt.
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Um die Beschreibung zu vereinfachen, wird im folgenden für die logischen
Funktionen die Schreibweise der Algebra der Logik verwendet. Bei zwei Veränderlichen
gibt es acht verschiedene Funktionen und bei
einer Veränderlichen
nur eine nichttriviale Funktion. Diese sind in der folgenden Zusammenstellung mit
den in der Algebra der Logik üblichen Symbolen aufgeführt.
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Die logische Funktion hat nur dann den Wert Eins, wenn UND (-) beide
Veränderliche den Wert Eins haben, ODER (V) mindestens eine der Veränderlichen den
Wert Eins hat, ODER ABER (V) nur eine der Veränderlichen den Wert Eins hat, ÄQUIVALENT
(-) beide Veränderliche den gleichen Wert haben, WEDER-NOCH (@.) keine der Veränderlichen
den Wert Eins hat, NICHT BEIDE (@) nicht beide Veränderlichen den Wert Eins haben,
ABER NICHT (» die erste Veränderliche den Wert Eins und die zweite den Wert Null
hat, WENN-DANN (» nicht die erste Veränderliche den Wert Eins und die zweite den
Wert Null hat, NICHT (-) die Veränderliche den Wert Null hat.
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Mit Hilfe der Schaltung nach dem ersten Ausführungsbeispiel mit drei
Veränderlichen können in der beschriebenen Art die Funktionen UND, ABER NICHT, ODER
ABER und NICHT und mit Hilfe der Schaltung nach dem zweiten Ausführungsbeispiel
mit vier Veränderlichen alle genannten Funktionen bis auf WEDER-NOCH und.NICHT BEIDE
wahlweise realisiert werden.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Ausführungsbeispiele näher
beschrieben. Die Zeichnungen dienen zur Erläuterung der Beschreibung. Es zeigt Fig.
1 die Hystereseschleife des verwendeten Magnetmaterials, Fig. 2 das erste Ausführungsbeispiel,
Fig. 3 den mechanischen Aufbau einer Anordnung nach Fig. 2, Fig. 4 eine Kurve, die
das Verhalten eines dünnen magnetischen Films mit Transversalfeld, und zwar in der
Schaltung nach Fig. 2, zeigt, Fig. 5 das zweite Ausführungsbeispiel und Fig.6 eine
Kurve ähnlich der nach Fig.4, jedoch für die Schaltung nach Fig. 5.
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In Fig. 1 ist die Hystereseschleife eines dünnen Films aus dem verwendeten
Magnetmaterial gezeigt. Sie ist nahezu rechteckig und ähnelt derjenigen der bekannten
Magnetkerne. Das Material weist zwei stabile Remanenzzustände d und b auf, denen
hier willkürlich die binären Werte Eins und Null zugeordnet-werden.
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Die für das Umschalten des Elementes aus dünnem magnetischem Film
vom Punkt b zum Punkt a unter normalen Umständen erforderliche Feldstärke
ist auf der Abszisse bei --H und diejenige für das Umschalten von Punkt a
zum Punkt b bei -H abgetragen. Befindet sich das Element im
Punkt b, so kann eine Feldstärke, d_ ie geringer ist als die ,für die Umschaltung
nötige- Koerzitivkraft, das Element nicht von b nach a umschalten; jedoch- veranlaßt
ein Feld der Stärke +H das magnetische Element, die Haupt= hystereseschleife von
b nach E zu durchlaufen und nach dem Aufhören dieser Kraft in den stabilen Remanenzzustand
a zurückzukehren. Ähnlich erfolgt die Umschaltung von a nach b nur bei einer
Feldstärke, die mindestens den Wert -H besitzt.
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Bei einem dünnen magnetischen Film mit einachsiger Ahisotropie wird
jedoch durch das Anlegen eines Transversalfeldes die Breite der Hystereseschleife
und damit das für die Umschaltung nötige Schwellenfeld vermindert. Dabei wird die
Breite der Hystereseschleife auf beiden Seiten ohne Rücksicht auf die Richtung des
Transversalfeldes um nahezu gleiche Beträge verringert. Die Hystereseschleife in
Gegenwart eines Transversalfeldes ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet. Der Betrag
der Verringerung des Schwellwertes ist eine Funktion der Stärke des magnetischen
Transversalfeldes. Die für die Umschaltung eines Elementes aus dünnem Film unter
dem Einfluß eines Transversalfeldes erforderliche Feldstärke kann also wesentlich
kleiner sein als diejenige eines Magnetkernes mit identischer Hystereseschleife.
Die Schaltschwellen in Gegenwart eines Transversalfeldes sind durch die Punkte K
und Z. gekennzeichnet, welche auf der Abszisse durch die Punkte +H' und -H' dargestellt
sind.
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In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt.
Das Element 101, dessen Achse leichter Magnetisierung die durch den Pfeil angedeutete
Richtung hat, besteht aus einem rechteckigen Streifen aus dünnem magnetischem Film.
Es ist mit drei Eingangswicklungen versehen, welche an Impulsquellen angeschlossen
sind, die als Veränderliche P, Q und R gekennzeichnet sind. Eine vierte Wicklung
wird verwendet, um das Element in einen bestimmten magnetischen Zustand zurückzustellen.
In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Impulsquellen 103 und 111
(Veränderliche P und Q) über Schalter 107 und 115 an Wicklungen 109 bzw. 117 angeschlossen.
Die Wicklungen haben einen solchen Wickelsinn, daß sie einander entgegen gerichtete
Transversalfelder erzeugen. Jedes der beiden Felder verringert die Breite der Hystereseschleife
in der oben in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Weise. Wenn jedoch P und Q gleichzeitig
erregt werden, heben die dadurch entstehenden Felder einander auf, und die Hystereseschleife
bleibt in ihrem normalen Zustand.
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Die dritte als Impulsquelle 121 dargestellte Veränderliche R ist über
einen Schalter 125 an die Wicklung 127 angeschlossen und erzeugt bei ihrer Erregung
ein magnetisches Feld in einer Richtung entlang der Achse leichter Magnetisierung.
In der nachstehenden Beschreibung wird 'das Vorhandensein von Signalen auf den Veränderlichen
P, Q oder R als »1« und das Fehlen von Signalen darauf als »0« bezeichnet. Die Achse
leichter Magnetisierung liegt in der Ebene des Films in der durch den Pfeil gekennzeichileten
Richtung. Die beiden Richtungen leichter Magnetisierung entlang dieser Achse nach
rechts und links sind -willkürlich als 1 bzw. 0 bezeichnet. Die Wicklungen 109,
117 und 127 können entweder durch die Impulsquellen 103, 111 und
121 oder durch die Vorspannungsqüellen 105, 113 bzw. 123 wahlweise erregt
werden. In der vorliegenden Anwendung bezeichnet der Ausdruck »Vorspannung« entweder
ein Gleichstromsignal oder ein Impulssignal, das wahlweise in jedem Arbeitsschritt
der betreffenden logischen Operation angelegt wird. Eine Ausgangs-oder Abfühlwicklung
135 ist vorgesehen, um eine Zustandsumkehrung des Elementes festzustellen. Das
resultierende
Signal, das in der Wicklung 136 induziert wird, zeigt nach Verstärkung durch
den Ausgangsverstärker 139 eine Umkehrung des Zustandes des Elementes und
damit das Ergebnis der ausgeführten logischen Operation an.
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Die Wicklungen 109 und 117 erzeugen eine Feldstärke
von 0,1 bis 0,6 Örsted und die Wicklung 127
eine solche von 1 bis 2 Örsted.
Die Wicklung 132 muß das Element in seinen Nullzustand zurücksetzen. Als
Dimensionierungsbeispiel werden folgende Feldstärken angegeben: P- und Q-Feld 0,6
Örsted, R-Feld 1,4 Örsted und Rückstellfeld 3,0 Örsted.
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Wird eine der beiden Variablen P oder Q allein angelegt, so wird die
Hystereseschleife auf den in Fig. 1 gestrichelt gezeichneten Zustand verschmälert.
R erzeugt die Feldstärke +H' und die Rückstellwicklung mindestens die Feldstärke
-H. Die normale Operationsfolge wird durch einen Rückstellimpuls eingeleitet, dann
folgt die.. logische Operation, in der die drei Veränderlichen P, Q und R in zeitlicher
Koinzidenz angelegt werden. Die einzige Einschränkung besteht darin, daß das R-Signal
nicht vor P oder Q angelegt werden darf.
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Die Eingänge P und Q können jeder für sich entweder kein Signal (binäre
»0«) oder ein Signal bestimmter Stärke (binäre »1«) führen, so daß es vier mögliche
Kombinationen von P und Q gibt, deren Wirkung auf die Hystereseschleife in der Tabelle
aufgeführt sind:
| Hysterese- |
| schleife |
| 1 1 breit |
| 0 1 schmal |
| 1 0 schmal |
| 0 0 breit |
Die dritte Variable R erzeugt ein magnetisches Feld entlang der Achse leichter Magnetisierung
in einer Richtung, die -der durch die Rückstellwicklung erzeugten entgegengesetzt
ist.
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Wenn auch R entweder den Wert 0 oder den Wert 1
annehmen kann,
so wird das Element nach Fig. 2 nur dann in den Zustand 1 umgeschaltet, wenn sowohl
R den Wert 1 aufweist als auch die Hystereseschleife schmal ist, d. h. entweder
P oder Q den Wert 1 besitzt. Der Zustand des Elementes kann durch bekannte Mittel
abgefühlt werden. Das Element realisiert also die logische Funktion R
(P V Q) - R (PU V PQ) mit den drei binären Veränderlichen R, P und
Q.
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Durch Vorspannen eines oder zwei der drei Eingänge in den Zustand
0 oder 1 lassen sich mit diesem Element die folgenden Funktionen zweier oder einer
Veränderlichen realisieren:
| UND: R P für Q=Obzw. |
| R Q für P=0 |
| ABER NICHT: R>P=RP für Q=1 bzw. |
| R> Q=RQ für P=1 |
| ODER ABER: P > Q =PQ V PQ für R=1 |
| NICHT: P für R=Q=1 bzw. |
| Q für R=P=1 |
Man erhält also ,durch einfaches Vorspannen einzelner Eingänge aus der Anordnung
nach Fig. 2 ein logisches Element, welches mehrere logische Funktionen realisieren
kann.
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Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung nach Fig. 2, welche
mit Hilfe von gedruckten Schaltungen hergestellt ist. Hierfür eignet sich besonders
ein Verfahren, bei welchem die Verdrahtungs- und Isoliermaterialien als sehr dünne
Schichten auf mehrere übereinander angeordnete Platten aufgebracht werden. Auf die
Oberfläche einer geeigneten Unterlage 153 wird ein dünnes Filmelement
101 aufgedampft oder auf andere Weise aufgebracht. Das dünne Filmelement
kann 0,3 - 0,5 cm groß und etwa 1000 Angström dick sein. Die Richtung der Achse
leichter Magnetisierung ist neben dem Element angegeben. Die Unterlage
153 kann aus Glas bestehen, dessen Dicke nicht kritisch und lediglich durch
die gewünschte strukturelle Stärke bedingt ist. Die P- und Q-Wicklungen sind einzelne
Leiterstreifen 109 und 117, die gegeneinander durch eine Isolierschicht
161 und gegen das Filmelement 101 durch eine Isolierschicht
159 isoliert sind. Die R-Wicklung besteht aus einem Leiterstreilen 127, der
gegen die P-Leitung 109 durch eine Isolierschicht 163 und gegen die Abfühlleitung
135 durch eine Isolierschicht 165 isoliert ist. Die Rückstelleitung
132 ist gegen die Abfühlleitung 135 durch eine Isolierschicht 167 isoliert.
Die oberste Schicht der Vorrichtung besteht aus einem zweiten dünnen Filmelement
181 auf der unteren Fläche einer Glasunterlage 183, die gegen die
Rückstelleitung 132 durch eine Isolierschicht 169 isoliert ist. Die
P- und Q-Leitungen verlaufen parallel zu der Achse leichter Magnetisierung des dünnen
Films und erzeugen bei ihrer Erregung ein magnetisches Transversalfeld, während
die R- und die Rückstelleitung senkrecht zu der Achse leichter Magnetisierung verlaufen
und bei ihrer Erregung magnetische Felder entlang der Achse leichter Magnetisierung
erzeugen. Die Abfühlleitung verläuft senkrecht zu der Achse leichter Magnetisierung,
wodurch jede UFnkehrung der Magnetisierungseinrichtung in denn dünnen Film das größtmöglichste
Signal induziert. Die P-, Q-, R- und Rückstelleitttngen sind so breit, daß sie das
Filmelement überlappen, sie können z. B. 0,6 cm breit sein. Die Abfühlleitung
135 kann 0,2 cm breit sein und über der Mitte des Filmelements
101 liegen.
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Die beschriebene Vorrichtung kann nach den bekannten Verfahren zur
Herstellung gedruckter Schaltungen gefertigt werden. Die Filmelemente bilden die
oberste und die unterste Schicht der gedruckten Schaltung, und die zugeordneten
Leitungen und Isolationen die Zwischenschichten.
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Die Reihenfolge der Zwischenschichten spielt keine Rolle, es ist nur
erforderlich, daß die Leitungen in der angegebenen Richtung liegen und gegeneinander
und gegen die Filmelemente elektrisch isoliert sind. In dem Ausführungsbeispiel
werden zwei Filmstreifen verwendet, um die Entmagnetisierungseffekte zu vermindern,
welche für eine gegebene Filmgröße proportional zur Dicke des Films sind. Durch
die Verwendung von zwei Elementen kann die Dicke des-verwendeten Film= und damit
auch die Ausgangsspannung in der Abfühlwicklung erhöht werden. Die beiden Filmelemente
werden
entlang der Achse leichter Magnetisierung mit entgegengesetzten Magnetisierungsrichtungen
betrieben, damit der magnetische Fluß eine geschlossene Schleife bilden kann.
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Fig.4 ist eine graphische Darstellung zur Erklärung der Wirkungsweise
von logischen Elementen aus dünnem magnetischem Film. Es sei angenommen, daß zwei
magnetische Felder (H" und Hz,) zur Steuerung von logischen Operationen verwendet
werden: Hx ist ein magnetisches Feld entlang der Achse leichter Magnetisierung und
H., ein dazu senkrechtes magnetisches Feld. Werte von H" rechts und links von der
H,j-Ordinate stellen den Zustand 1 bzw. 0 dar. Werte von H., oberhalb und
unterhalb der Abszissen stellen den Zustand 1 dar, während der Zustand 0 aurch das
Fehlen eines Transvezsalfeldes dargestellt wird. Die Kombination der Hx und H,-Felder,
die zur Umschaltung des 'dünnen Filmelementes durch- Drehen der Elementardipole
führt, ist durch die folgenden Gleichungen gegeben:
Durch Lösen dieser Gleichungen. und Eliminieren von O wird der Ort der Punkte, die
die graphische Darstellung von Fig. 4 bilden, durch die folgende Gleichung bestimmt:
In den vorstehenden Gleichungen ist K die Anisotropiekonstante in Örsted2 (Energie
pro Volumeinheit) und M die Magnetisierung .in örsted. 0 ist der Magnetisierungswinkel,
d. h. die Winkelverschiebung der Orientierung des dünnen Films. in bezug auf die
Richtung 1 entlang der Achse leichter Magnetisierung.
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Die Kurve von Fig.4 stellt keine quantitativen Werte der Feldstärke
dar, sondern lediglich die qualitativen Veränderungen der Schaltschwelle- für die
Werte von 0 von 0 bis 360° in Einheiten von
Jedes an ein Filmelement angelegte magnetische Feld H liegt notwendigerweise entweder
innerhalb oder außerhalb der kritischen Kurve.
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Wenn sich das Element anfänglich in seinem Zustand 1 oder 0 befindet;
so kehrt es nach Wegnahme eines angelegten Feldes, dessen Vektor H innerhalb der
kritischen Kurve liegt, in seinen vorhergehenden Zustand zurück. Wenn jedoch die
angelegten Felder durch einen- Vektor H außerhalb der kritischen Kurve dargestellt
werden, so geht das Element in einen durch die Lage von H bestimmten Zustand über,
und zwar für Punkte rechts cer Ordinate in den Zustand 1 und für Punkte links der
Ordinate in den Zustand 0.
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Die graphische Darstellung von Fig.4 kann mittels einer Vorrichtung,
mit welcher die Stärke und Richtung eines einzigen magnetischen Feldes geändert
werden kann, experimentell bestimmt werden. Wenn man mit dem Zustand 0 beginnt und
allmählich die Stärke des an das -Filmelement q,-i--elegten magnetischen Feldes
für verschiedene Werte von 0 steigert, so bilden die Punkte, bei denen -das Elcrert
umschaltete, die rechte Seite der kritischen Kurve. Mai erhält die linke Seite -der
Kurve in derselben Weise, wenn man vom Zustand 1 ausgeht. Nach Fig. 4 ist die für
die Umschaltung des Filmelements erforderliche Stärke des magnetischen Feldes entlang
der Achse leichter Magnetisierung am größten, wenn kein Transversafeld vorhanden
ist und nimmt bei einer Verstärkung des Transversalfeldes bis zu dem (theoretischen)
Wert Null ab. Mit einer graphischen Darstellung der in Fig. 4 gezeigtem Art ist
es möglich, die Wirkungsweise solcher Vorrichtung unter bestimmten Magnetfeldbedingungen
vorherzusagen und diese Vorrichtungen so zu konstruieren, daß sie bei bestimmten
Feldstärken der einzelnen magnetischen Felder umgeschaltet werden.
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Als Beispiel für die Verwendung der Kurve nach Fig.4 zur Realisierung
logischer Funktionen wird die oben in . Verbindung mit Fig. 2 beschriebene logische
UND-Funktion verwendet. Spannt man in der Anordnung nach Fig. 2 die Eingänge P oder
Q mit dem Wert 0 vor, so entsteht das Verknüpfungsergebnis 1 nur dann, wenn Q und
R bzw. P und R beide im Zustand 1 sind. P und Q erzeugen bei ihrer Erregung Felder,
die senkrecht zur Achse leichter Magnetisierung verlaufen, aber um 180° gegeneinander
verschoben sind, während R ein Feld in der Richtung 1-entlang der Achse leichter
Magnetisierung erzeugt. Die von den Veränderlichen P und Q erzeugten magnetischen
Felder sind in Fig: 4 in entgegengesetzten Richtungen entlang der H,, Achse und
mit einer Verschiebung von 90° gegenüber dem von der Veränderlichen R erzeugten
magnetischen Feld dargestellt.
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Zuerst wird das Filmelement in den Zustand 0 gebracht (Vektor 211).
Wenn Q auf den Wert 0 vorgespannt und sowohl P als auch R gleich. 1 sind, wird die
Resultierende H=P+R durch den Vektor 215 dargestellt. Da der Vektor 215 über die
kritische Kurve in Richtung 1 hinausgeht, gelangt das Element in den Zustand 1.
Wenn P gleich 0 und R gleich 1 -ist, ist das resultierende H gleich R (Vektor 219),
und wenn P=1 und R=0 ist, gleich P (Vektor213). Da die Vektoren 219 und 213 innerhalb
der kritischen Kurve liegen, verbleibt das Filmelement im Zustand 0. Ähnlich ist,
wenn P und- R beide gleich 0 sind, der resultierende Vektor gleich 0, und das Filmelement
bleibt im Zustand 0.
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In ähnlicher Weise können die übrigen in Zusammenhang mit Fig.2 beschriebenen
Funktionen f und -) realisiert werden.
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Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel -einer Schaltung zum
wahlweisen Realisieren mehrerer logischer Funktionen, und zwar von vier Variablen
P, Q, R und S. Da diese Schaltung der in Fig. 2 gezeigten sehr ähnlich ist, sind
in beiden Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen-versehen. Die P-Impulsquelle
103 und ihre zugeordnete Vorspannungsquelle 105 zusammen mit der S-Impulsquelle
231 und deren zugeordneter Vorspannungsquelle 233 sind über Schalter 107
bzw. 234 mit der Wicklung 109 verbunden und erzeugen in dieser jeweils
gleiche und gleichgerichtete Transversalfelder. Bei gleichzeitiger Erregung von
P und S wird ein doppelt so starkes magnetisches Feld erzeugt. Die Q-Impulsquelle
111 und ihre zugeordnete Vorspannungsquelle 113 sind über Schalter 115 an die Wicklung
117 angeschlossen und erzeugen ein Transversafeld derselben Stärke, aber in einer
Richtung, die derjenigen des von P oder S erzeugten Feldes entgegengesetzt ist.
Die R-Impulsquelle 121 und ihre zugeordnete Vorspannungsquelle 123 sind über Schalter
125 an eine Wicklung 127 angeschlossen, die ein magnetisches Feld entlang der Achse
leichter Magnetisierung
erzeugt. Außerdem enthält die Vorrichtung
eine Rücks.tellimpulsquelle 131 und .eine Abfühlwickiung 135, die
an den Ausgangsverstärker 139 angeschlossen ist; alle diese Teile arbeiten
genauso wie diejenigen der in Fig. 2 gezeigten Ausführung.
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Fig. 6 zeigt die kritische Kurve des Elementes nach Fig: 5, die ähnlich
aufgebaut und zu verwenden ist wie die Kurve nach Fig. 4.
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Ihr kann man entnehmen, daß das Element nur dann vom Zustand 0 in
den Zustand 1 gebracht wird, wenn einmal R gleich 1 ist (Vektor
253) und
zum anderen von den übrigen Veränderlichen eine allein (Vektoren
255 bzw.
251) oder alle zusammen (Vektor
251) oder
nur P und
S (Vektor
257) gleich 1 sind. Die Schaltung realisiert also die Funktion
R IPQS
V PQS VPQS
V PQS
V PQS)
= R [Q
(PS V PS) V Q (P V S)]. Gibt man den Eingängen der Schaltung nach Fig. 5
passende Vorspannungen, so läßt sich mit ihr eine größere Anzahl von logischen Funktionen
realisieren, die in der folgenden Zusammenstellung aufgeführt sind. Für die meisten
Funktionen gibt es mehrere Möglichkeiten, einzelne Eingänge vorzuspannen, von denen
in der Zusammenstellung jeweils nur eine herausgegriffen ist.
| ODER ABER.- P'pLQ=PQ UPQ für S=0,R=1 |
| ÄQUIVALENT: P - S =PS \/ PS für Q=R=1 |
| WENN-DANN: Q>P=Q V P für S =R=1 |
| ODER: P vs für Q=0, R=1 |
| UND: P - R für Q=S=1 |
| ABER NICHT: R>P=RP für Q=1,5=0 |
| NICHT: P für Q=R=1, S=0 |
Bis auf die Funktionen WEDER NOCH
(F-0)
und NICHT BEIDE
(P V Q) sind
das alle überhaupt möglichen Funktionen einer oder zweier Veränderlicher. Spannt
man jeweils nur einen der Eingänge vor, so lassen sich weiterhin auch Funktionen
dreier Veränderlicher realisieren.
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Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß mit der Schaltung
nach Fig. 5 viele verschiedene logische Funktionen wahlweise realisiert werden könnte.
Die Anordnung selbst realisiert eine Funktion von vier binären Veränderlichen, durch
Veränd-erh der Amplituden der Veränderlichen lassen sich jedoch noch kompliziertere
Funktionen mit ihr realisieren Zum Beispiel können die Veränderlichen P, Q, R, und
S wiederum aus der Summe oder Resultierendeii zweier oder mehrerer Veränderlicher
bestehen. 1,y ach der Lehre der Erfindung läßt sich also eine ganze Klasse von Anordnungen
zum wahlweisen Realisieren mehrerer logischer Funktionen konstruieren.