DE1099764B - Adressenauswahlsystem fuer Magnetkernspeicher - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Adressenauswahlsystem für Kernauswahl mittels Wechselstromes mit matrizenförmig angeordneten Magnetkernen. Zur Auswahl eines bestimmten Magnetkernes in einer Matrix sind die verschiedensten Einrichtungen bekanntgeworden. Für die Art der Einspeicherung einer Information in einen Kern einer solchen Matrix gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten. Die eine Möglichkeit, die bei den meisten bisher bekannten Auswahlsystemen angewendet wurde, besteht darin, den durch den auszuwählenden Kern hindurchgeführten Leitungen bzw. den diesen Kern umfassenden Wicklungen gleichzeitig Impulse zuzuführen, die in. ihrer Gesamtheit eine Ummagnetisierung des Kernes und damit die Einspeicherung der gegebenen Information bewirken.

Eine zweite Möglichkeit, die insbesondere in letzter Zeit bei der Entwicklung des Parametrons als binärem Element bekanntgeworden ist und die insbesondere für die Steuerung der Auswahlsysteme mittels Parametron geeignet ist, ist die Auswahl eines Kernes mittels Wechselstromes. In diesem Zusammenhang sind bereits Adressenauswahlsysteme bekanntgeworden, bei denen dem Spaltendraht einer zweidimensionalen Matrix ein Strom bestimmter Frequenz und Amplitude sowie bestimmter Phasenlage und dem Reihendraht ein Strom der halben Frequenz und gleicher Anfangsphasenlage zugeführt wird. Die Auswahl des Magnetkernes erfolgt dann durch entsprechende Überlagerung der Wechselströme aus dem ausgewählten Magnetkern. Bei einem anderen Auswahlsystem, bei dem die Auswahl mittels Wechselstromes erfolgt, werden dem Reihen- und Spaltendraht einer zweidimensionalen Matrix Ströme gleicher Amplitude, Frequenz und Phasenlage und einem allen Magnetkernen gemeinsamen Draht ein Strom der doppelten Frequenz und gleicher Änfangsphasenlage zugeführt.

Gegenüber den bekannten Auswahlsystemen mit Impulsauswahl haben die Auswahlsysteme mit Wechselstromauswahl allgemein den Vorteil, daß sie direkt mit einer mit Hilfe von Parametrons aufgebauten, datenverarbeitenden Anlage zusammenarbeiten können.

Das erstgenannte bekannte Auswahlsystem für Wechselstromauswahl hat den Nachteil, daß entweder jedem Spaltendraht oder jedem Reihendraht ein Parametron zur Steuerung zugeordnet sein muß und daß weiterhin der diesen Parametrons zugeführte Strom relativ groß sein muß, weil der Wirkungsgrad derselben nur etwa 30 % beträgt. Das als zweites genannte bekannte System zur Auswahl mittels Wechselstromes, bei dem dem Reihen- und Spaltendraht des auszuwählenden Kernes Ströme gleicher Amplitude, Frequenz und Phasenlage zugeführt werden, hat den Nachteil, daß an die charakteristischen Eigenschaften der Magnetkerne, insbesondere deren Toleranz hinsichtlich der Sättigungsfeldstärke, beträchtliche Anforderungen gestellt werden müssen.

Adressenauswahlsystem
für Magnetkernspeicher

Anmelder:
International Standard Electric

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

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

Beanspruchte Priorität:
Japan vom 22. Februar 1957

Takashi Ishidate, Tokio,
ist als Erfinder genannt worden

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist der Aufbau eines Adressenauswahlsystems, bei dem die Auswahl mittels Wechselstromes erfolgt und bei dem die Nachteile der bekannten Wechselstromauswahlsysteme, insbesondere des letztgenannten, beseitigt sind.

Erfindungsgemäß wird daher bei einem Adressenauswahlsystem für Kernauswahl mittels Wechselstromes mit matrizenförmig angeordneten Magnetkernen, durch die je ein Reihendraht und ein Spaltendraht sowie ein weiterer, allen Magnetkernen gemeinsamer Draht hindurchgeführt ist, zur Kernauswahl dem Reihen- und Spaltendraht des ausgewählten Magnetkernes je ein Wechselstrom von gleicher Amplitude und Frequenz, jedoch unterschiedlicher Phasenlage, insbesondere einer

Phasenverschiebung von —, und dem allen Magnetkernen

gemeinsamen Draht aus einem Parametron ein weiterer Wechselstrom von gegenüber den genannten beiden Wechselströmen niedrigerer Amplitude und doppelter Frequenz zugeführt, welcher je nach der die beiden binären Zustände kennzeichnenden positiven oder negativen Schwingungsphase des Parametrons eine derartige Phasenlage aufweist, daß entweder eines seiner positiven Maxima oder eines seiner negativen Maxima phasengleich mit einem positiven Maximum der Überlagerung der genannten beiden Wechselströme ist.

Der wesentliche Vorteil erfindungsgemäßer Anordnungen gegenüber den bekannten liegt darin, daß die Anforderungen an die Material eigenschaften der benutzten Magnetkerne beträchtlich verringert werden können, weil beim Auslesevorgang die Phase der in der Leseschleife erzeugten Spannung nur bei dem ausgewählten Kern in Phase oder Gegenphase mit dem von dem Parametron

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gelieferten Strom ist, während bei den nicht ausgewählten ■ Die bei einem solchen bekannten Adressenauswahlsystem Kernen, die eine Spannung in der Leseschleife erzeugen, an die Magnetkerne zu stellenden Anforderungen hineine Phasenverschiebung auftritt, die im Optimalfalle sichtlich ihrer Materialeigenschaften, insbesondere Mn-1 ich — it sichtlich der Toleranz der Sättigungsfeldstärke und des ° 2 5 Remanenzfmsses, weiterhin aber auch hinsichtlich der Ein weiterer Vorteil Hegt darin, daß trotz dieser Kurvenform der Hysteresekurve, sind beträchtlich. Im

verringerten Anforderung an die Materialeigenschaften ., j _x ·, , · _P. I₇- <*> ^ , , ,

J₁,?,, ·τ> j. oj. einzelnen darf durch emen Strom — Ifi, cos — t, der durch

der Magnetkerne nur em Parametron zur Steuerung 2 ^Jl2 2 '

benötigt wird. · ^{: v} - einen nicht ausgewählten Kern fließen kann, die in diesem

An Hand der Figuren-sind ein Ausführungsbeispiel io Kern gespeicherte Information weder verändert noch der Erfindung sowie bekannte Anordnungen zum Ver- gelesen werden. Andererseits muß aber der Schreibgleich näher erläutert. Es zeigen - und Lesevorgang unter der Steuerung des Parametrons P

Fig. 1 und 2 eine schematische Darstellung bekannter ... _c, _r ω,,,,, ..,,,

Adressenauswahlsysteme mit Wechsebtromauswahl,. ^{mit emem Strom 1}^ ^cos T *· ^{der durch den} ^gewählten

Fig. 3 ein Auswahlsystem nach der Erfindung, 15 Magnetkern fließt, durchgeführt werden können. Es ist

Fig. 4 ein Stromdiagramm, "zur Erläuterung des erfin- leicht einzusehen, daß die Toleranz der Materialeigendungsgemäßen Auswahlsystems. schäften um so geringer werden muß, je größer die

Zur Erläuterung sei zunächst die Wirkungsweise und Amplitude des z. B. zum Einschreiben vom Parametron

der Aufbau eines Parametrons beschrieben. abgegebenen Stromes J/ cos ω t wird.

Ein »Parametron« ist ein Resonanzelement aus Induk- 20 Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel eines tivität und Kapazität, von dein die eine, gewöhnlich die erfindungsmäßen Adressenauswahlsystems treten diese Induktivität, periodisch variiert wird. Ein Parametron Nachteile nicht auf. Trotzdem wird gegenüber dem in mit veränderlicher Induktivität kann aus zwei Ferrit- Fig. 1 gezeigten Adressenauswahlsystem von dem Vorteil kernen hergestellt werden, von denen jeder eine einzelne Gebrauch gemacht, nur ein Parametron P zur Steuerung Windung als Primärwicklung, die ihrerseits in Serie 25 vorzusehen. Um die Anforderungen an die Materialhintereinandergeschaltet sind, und eine Sekundärwicklung eigenschaften der Speicherkerne zu verringern, werden aus zehn Windungen trägt, die gegensinnig hinterein- bei dem erfindungsgemäßen Adressenauswahlsystem der andergeschaltet sind, und zwar unter Zwischenschaltung X-Reihe und Y-Spalte des auszuwählenden Magneteines Kondensators. Die Primärwicklung wird durch kernes zwei Wechselströme gleicher Amplitude und einen Wechselstrom erregt, und der Kreis aus Sekundär- 30 Frequenz, jedoch unterschiedlicher Phasenlage, zugeführt, wicklungen und Kondensator'ist auf die halbe Frequenz In Fig. 3 wird also z. B. zur Auswahl eines Magnetkernes dieses Erregerstromes abgestellt. Sobald der Erreger- einer der X-Reihen der Strom strom an die Primärwicklung gelegt wird, wird der ^ / π Resonanzkreis in Schwingungen mit der halben Frequenz J₁ = -η=- IfJ₂ cos I -=- t + des Erregerstromes versetzt, die mit einer der beiden um 35 |/2 V^ 180° getrennten Phasen beginnen, je nach der vorher- und einer der Y-Reihen der Strom gehenden Erregung. · ₁ I ω π\

Fig. 1 zeigt ein bekanntes System, bei dem die Adressen- J₂ = —==■ I//₂ cos — t — J

auswahl dadurch erfolgt, daß einerseits zur Auswahl einer M^ ^ '

der Spalten Y₁ bis Y₄ einem der Parametrons P₁ bis P₄ 40 zugeführt. In dem ausgewählten Magnetkern addieren

ein Strom J₂/ cos 2 ω t zugeführt wird und das aus- sich die Wirkungen beider Ströme derart, als ob durch

gewählte Parametron zufolge dieser Erregung einen diesen Magnetkern ein Strom der Größe

Strom If cos ω t an die mit ihm verbundene Spalte

abgibt und daß andererseits zur Auswahl einer der j 1 / __ τ _cos 2L. t

ω 45 ^{1 2} 2 '

Reihen X₁ bis X₄ ein Strom I_fi_z cos -=-1 zugeführt wird. _. _n .. ,

¹⁴ j/2 2 b fließen wurde.

Dadurch wird der Magnetkern, der im Schnitt der Es fließt also bei einem Auswahlvorgang durch einen

angesteuerten X- und Y-Achse liegt, ausgewählt. nicht ausgewählten Kern einer der folgenden drei Ströme:

Dieses bekannte System hat den Nachteil, daß der ,

Strom, der den als Steuerelementen verwendeten Para- 50 j _ JL j_f, _cos (^L j \ ^π

metrons zugeführt werden muß, also J₂/ cos 2 ω t, ¹ 2 ² \ 2 4

wesentlich größer als der einer X-Reihe zugeführte 1 /

Strom IfJ₂ cos -^-1 sein muß, weil der Wirkungsgrad der ² ~2 ^'^{2 C S} I ~2~ 4

Parametrons nur etwa 30% beträgt. Bei dem in Fig. 2 55 j _ q

gezeigten bekannten Adressenauswahlsystem, das als 3 — »

eine Verbesserung des in Fig. 1 gezeigten Systems an- während durch den ausgewählten Kern der Strom

gesehen werden kann, erfolgt die Adressenauswahl

folgendermaßen: Durch die X-Reihe und die Y-Spalte Z_t = I₁ + I₂ = If_!2 cos -^-1

des auszuwählenden Magnetkernes fließt zur Kern- 60

„ ,„„10 -^ ™- c+ ™ * r ^ω * τ α -u^ fließt. Mit diesen Strömen ist zunächst die Auswahl des

auswahl je em Strom -=■ if/₂ cos — t. In dem ausgewählten .. ,. .. , ., ,. _v\ ., , ,, . .

2 ·"·=. 2 ° Magnetkernes und damit die Vorbereitung der Matrix

Magnetkern addieren sich die Wirkungen dieser Ströme, zum Einschreiben oder Auslesen unter der Steuerung des

so daß der wirksame Gesamtstrom bei dem ausgewählten Parametrons P getroffen. Es muß jedoch erwähnt werden,

Magnetkern I_m cos £ t ist. Bej den nicht ausgewählten ^6s ^f keiner der Ströme J₁ bis J₄ zunächst, also ohne

" ^J'² 2 , ⁵ .- . Steuerung durch das Parametron P, die gespeicherte Magnetkernen dagegen ist der Gesamtstrom entweder Information verändern kann.

O oder \ If₁₂ cos £ t. Der iinschreib- und Lesevorgang . ^Unte5 ^der Voraussetzung, daß infolge der Hysterese-

2 "^Δ 2 ^{ö ö} eigenschaften des fur die Magnetkerne verwendeten

erfolgt dann unter der Steuerung des Parametrons P. 70 Materials der in der Lesewicklung eines Magnetkernes

erzeugte Leseimpuls proportional dem Wechselstromanteil des Quadrates des Stromes ist, der den in dem Magnetkern fließenden Magnetfluß erzeugt, also proportional dem Quadrat der Summe der Auswahlströme ist, und daß weiterhin der Proportionalitätsfaktor K ist, ergeben sich als mögliche Leseimpulse bei den nicht ausgewählten Kernen die im folgenden definierten Spannungen U₁ bis U₃.

I₁ ² = -j I)_n (1 - sin ω t) -+■ U₁ = -^- I)_n (- sin ω t),

+sin coi)

__ K

~ ΊΓ

= 0.

Der Proportionalitätsfaktor K ist dabei abhängig von dem Kopplungsfaktor, der Windungszahl der Lesewicklung und dem Koeffizienten der quadratischen Kennlinie des Magnetmaterials. Es ist ersichtlich, daß die von nicht ausgewählten Kernen gelieferten Leseimpulse gegenüber der Schwingungsphase ± cos co ί des

Parametrons P eine Phasendifferenz von -y haben. Aus

diesem Grunde können diese Leseimpulse keine Information an das Parametron P abgeben bzw. dessen Schwingungsphase nicht beeinflussen. (Die in einem Parametron gespeicherte Information ist von der Schwingungsphase des Parametrons abhängig. Beispielsweise kann der Schwingungsphase + cos co t die binäre Eins, der Schwingungsphase —cos ω t die binäre Null zugeordnet sein.) Dagegen ergibt sich als Leseimpuls, der von dem ausgewählten Magnetkern geliefert wird, die im folgenden definierte Spannung (J₄:

(I₁ + I₂)² = ~ I)_n (1 + cos co t) -» U₁ = § I)_n cos ω t.

Dieser Leseimpuls liegt also in Phase bzw. Gegenphase mit der Schwingungsphase des Parametrons P und kann dementsprechend bei genügender Höhe die Schwingungsphase des Parametrons verändern und somit eine Information an das Parametron abgeben.

Da der Proportionalitätsfaktor K mit steigendem Strom ansteigt, zumindest jedenfalls in dem Bereich, in dem die Kerne als Speicherelemente benutzt werden, ergibt sich noch eine unterstützende Wirkung für die Adressenauswahl, denn der durch den ausgewählten Kern fließende größere Strom bewirkt automatisch ein größeres K.

Im folgenden soll der Fall des Einschreibens behandelt werden. Angenommen vom Schaltelement geht ein Strom I₀ =± I/cos ω t aus. Dann fließt durch die nicht ausgewählten Kerne einer der drei Ströme

I₀ = ± If cos ω t,

Auf der anderen Seite fließt ein Strom

I₁ +I₂ +I₀= If₁₂ cos ~ t ± I/cos ω t

durch den ausgewählten Magnetkern, durch den eine neue Information eingeschrieben werden kann. Zum klaren Verständnis dieser Beziehungen zeigt Fig. 4 die Überlagerung der verschiedenen Wellenformen. Es bedeutet

ίο 1 ein Strom mit der Frequenz fß, der durch den ausgewählten Kern fließt, oder I₁ + I₂, del· gleich

. ω

... .. ist cos -=- t;

(+ sm cot), 2

2 ein Strom der Frequenz f oder I₀ (=0,4 cos ω t), den das Schaltelement P abgibt;

3 die Überlagerung der Wellenform 1 und 2 oder den Einschreibstrom, der durch den ausgewählten Magnetkern fließt und gleich ist I₁ + I₂ + I₃ oder

cos -=- t + 0,4 cos co t;

4 ein Beispiel des Stromes, der durch einen nicht ausgewählten Magnetkern fließt und der gleich I₁ + I₀ ist oder

—=- cos (-^- t + -j-J + 0,4 cos co t.

Diese Figur zeigt, daß in den nicht ausgewählten Kernen keine Information eingeschrieben noch zerstört wird, da die maximale Amplitude des Schreibstromes 4 durch diesen Kern in positiver und negativer Richtung gleich ist und die maximale Amplitude der Wellenform 1 oder den Lesestrom nicht übersteigt. Andererseits wird in dem ausgewählten Kern eingeschrieben, da der Schreibstrom durch diesen Kern unregelmäßig wird, und die Amplitude von 1 übertroffen. Das Verhältnis von /_//a: I_f = 1: 0,4 kann von diesem Wert um einen gewissen

Betrag abweichen. Auch die Phasendifferenz kann von -5-um einen geringen Betrag abweichen.

τ τ

¹I + ¹O =

της

COS

T ± I/COS CO t,

^cos H=T * — χ) ± J/cos ω t.

Wenn I₀ so gewählt wird, daß die Beziehung besteht: I_fl2: If = 1:0,4,

dann wird die Information, die vor dem Einschreibevorgang gespeichert wurde, nicht verändert.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Adressenauswahlsystem für Kernauswahl mittels Wechselstromes mit matrizenförmig angeordneten Magnetkernen, durch die je ein Reihendraht und ein Spaltendraht sowie ein weiterer, allen Magnetkernen gemeinsamer Draht hindurchgeführt ist, dadurch

   gekennzeichnet, daß zur Kernauswahl dem Reihen- und Spaltendraht des ausgewählten Magnetkernes je ein Wechselstrom von gleicher Amplitude und Frequenz, jedoch unterschiedlicher Phasenlage, insbesondere einer Phasenverschiebung von -^-, und dem

   allen Magnetkernen gemeinsamen Draht aus einem Parametron ein weiterer Wechselstrom von gegenüber den genannten beiden Wechselströmen niedrigerer Amplitude und doppelter Frequenz zugeführt wird,

   welcher je nach der die beiden binären Zustände kennzeichnenden positiven oder negativen Schwingungsphase des Parametrons eine derartige Phasenlage aufweist, daß entweder eines seiner positiven Maxima oder eines seiner negativen Maxima phasengleich mit

   einem positiven Maximum der Überlagerung der genannten beiden Wechselströme ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen