DE1119017B

DE1119017B - Magnetische Datenspeichermatrix

Info

Publication number: DE1119017B
Application number: DEN17949A
Authority: DE
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1959-03-03
Filing date: 1960-02-27
Publication date: 1961-12-07
Also published as: CH366854A; FR1255127A; BE588219A; GB870108A; NL248973A; US3134965A

Description

Die Erfindung betrifft magnetische Datenspeichervorrichtungen, insbesondere eine dreidimensionale magnetische Datenspeichermatrix, die dadurch gekennzeichnet ist, daß fadenförmige magnetische Datenspeichervorrichtungen, die jeweils zur Speicherung mehrerer Informationsbits örtlich umschaltbar sind, sich durch zugeordnete, in Form einer dreidimensionalen Matrix angeordnete, in sich konzentrische Wicklungssätze jeder Matrixebene senkrecht zu einer Achse der Matrix hindurch erstrecken und daß jeweils eine von in Reihe geschalteten, auf jeder fadenförmigen magnetischen Datenspeiehervorrichtung voneinander beabstandet aufgebrachten Wicklungen von einem Wicklungssatz umschlossen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine stark vergrößerte Darstellung eines einzelnen magnetischen Datenspeicherelements, bei dem zur Veranschaulichung bestimmte Abmessungen nicht maßstabgetreu wiedergegeben sind,

Fig. 1 a eine noch stärker vergrößerte Darstellung einer Ausführung einer bei dem Element nach Fig. 1 verwendeten Wicklung,

Fig. 1 b eine der Fig. 1 a ähnliche Darstellung einer bei dem Element nach Fig. 1 verwendbaren Wicklung in etwas geänderter Ausführung,

Fig. 2 eine stark vergrößerte Darstellung einer aus mehreren Elementen bestehenden magnetischen Datenspeichervorrichtung,

Fig. 3 eine stark vergrößerte Draufsicht einer aus einer in sich geschlossenen Einbettung bestehenden zweidimensionalen matrixförmigen Anordnung von Wicklungssätzen,

Fig. 4 eine ebenfalls vergrößerte Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 3,

Fig. 5 eine stark vergrößerte und schematische Darstellung einer Datenspeichermatrix,

Fig. 6 a und 6 b Kurven zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung.

Es wurde bereits vorgeschlagen, eine Kombination aus mindestens einer Wicklung sehr kleinen Durchmessers und einem Wicklungsträger mit einem dünnen Überzug oder Film aus bistabilem magnetischem Stoff, der mit allen zugeordneten Wicklungen induktiv verkoppelt ist, zu verwenden. Dieser dünne Überzug oder Film aus magnetischem Stoff besteht, wie nachstehend noch beschrieben, am zweckmäßigsten aus einer dünnwandigen zylindrischen Form und ist so beschaffen, daß er ein magnetisches Element mit möglichst niedriger Koerzitivkraft und möglichst rechteckiger Hysteresisschleife bildet und als magnetisches Datenspeicherelement verwendbar ist. Die das dünne

Magnetische Datenspeichermatrix

Anmelder:

The National Cash Register Company,
Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter: Dr. A. Stappert, Rechtsanwalt,
Düsseldorf, Feldstr. 80

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 3. März 1959 (Nr. 796 892)

magnetische Filmelement umgebenden Wicklungen dienen zur Umkehrung des remanenten Flußzustandes des Films und ferner bei Umkehr des Flußzustandes zur Abgabe eines induzierten Ausgangssignals.

Als Weiterbildung solcher Speicherelemente werden erfindungsgemäß mehrere voneinander beabstandete, aber axial ausgerichtete einzelne Wicklungen zu einer einzigen, eine Einheit bildenden Vorrichtung zusammengebaut, in der die genannten Wicklungen alle in Reihe liegen und jeweils einen entsprechenden Teil des dünnen magnetischen Überzugs der genannten Art umgeben. Bei jeder der genannten Ausführungen weisen die Wicklungen sehr kleine Abmessungen auf, und der aktive Teil des dünnen magnetischen Überzugs, der mit einer bestimmten Wicklung induktiv verkoppelt ist, bildet nur einen Teil des Flußweges des durch die Wicklung erzeugten magnetischen Feldes. Es sei bemerkt, daß der magnetische Überzug keine besondere magnetische Orientierung oder Vormagnetisierung aufweisen muß. Für den Fall jedoch, daß eine Vormagnetisierung vorgesehen ist, so sollte diese axial oder längs und nicht geneigt in bezug auf die Mittelachse des Films verlaufen. Über die physikalischen Eigenschaften des magnetischen Überzuges und seine Verstellung sowie über die Anordnung der erforderlichen Wicklangen wird im nachstehenden noch näher berichtet.

Zweckmäßig ist es, bei der Herstellung des dünnen

magnetischen Überzugs oder Films und bei der Her-

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stellung der magnetischen Datenspeichervorrichtun- Ordnung von 0,1 bis 0,8 mm möglich, der mehrere gen, in denen die aus Film und Wicklungen be- Zentimeter lang ist. Die Länge hängt hierbei hauptstehende Kombination als eine Einheit verwendet sächlich von der Anzahl und den Abmessungen der wird, den magnetischen Stoff auf einem geeigneten auf dem Träger anzuordnenden Wicklungen 10 ab. nichtmagnetischen, stabförmigen Träger abzulagern, 5 Zumindest auf die von den Wicklungen bedeckten der entsprechend genau toleriert ist, um innerhalb Teile der zylinderförmigen Oberfläche des stäbchender (den) Wicklung(en) eingefühlt werden zu können. förmigen Trägers 15 ist ein dünner Überzug 12 aus So kann beispielsweise ein solcher stabförmiger Trä- bistabilem magnetischem Stoff mit den bereits vorger im wesentlichen aus einem genau tolerierten* stei- stehend genannten Eigenschaften aufgebracht. Es fen Faden oder Glasstäbchen od. dgl. bestehen und io können jedoch auch gute Ergebnisse mit voneinander einen Durchmesser in der Größenanordnung von 0,3 beabstandeten Firmstreifen erzielt werden, die dann bis 0,4 mm aufweisen. Die Ablagerung des dünnen jeweils von einer Wicklung umgeben sind und mit magnetischen Films kann zweckmäßig z. B. galva- diesen zusammenwirken. Eine Anzahl Wicklungen 10 nisch erfolgen. Ein hiermit hergestellter Träger besitzt sind um den stäbchenförmigen Träger 15 und den dann eine dünne leitfähige Metallschicht auf dem 15 bzw. die dünnen Überzüge 12 gelegt; diese Reihe von Stäbchen oder Faden, die durch den magnetischen Wicklungen wird entweder durchlaufend gewickelt, Stoff überdeckt ist. Zweckmäßig ist es auch, daß auf so daß die Wicklungen in Reihe geschaltet sind, oder dem stäbchenförmigen Träger mit dem an ihm haf- die einzelnen Wicklungen werden nachträglich zu tenden dünnen Film aus magnetischem Stoff eine oder einer Reihenschaltung verbunden. Wie gezeigt, sind mehrere in Reihe geschaltete Wicklungen gewickelt 20 die Wicklungen 10 entlang des Trägers 15 mit Absind, so daß dadurch das Wickeln um einen Dorn stand voneinander angeordnet, so daß sie eine Anwegfällt und gleichzeitig eine stabiler aufgebaute, eine zahl einzelner, voneinander beabstandeter Daten-Einheit bildende Vorrichtung entsteht. speicherelemente 13 bilden, die alle zu einer Einheit

An Hand von Fig. 1 wird nun ein Ausführangs- 14 der Datenspeichervorrichtung zusammengefaßt beispiel eines Elementes einer Datenspeichervorrich- 25 sind. Der Abstand der Elemente 13 voneinander ist, tung beschrieben, die aus einem hüllenartigen dün- wie anschließend beschrieben wird, bedingt struktunen Überzug 12 aus bistabilem magnetischem Stoff rell. Falls erwünscht, kann ein geeignetes Schutzauf einem Träger und einer aus mehreren eng neben- mittel, wie beispielsweise eines der im Handel erhälteinanderliegenden Windungen eines elektrischen Lei- liehen »Plastiksprühmittel«, dazu verwendet werden, ters 11 gebildeten Wicklung 10 besteht. Die eine Ein- 30 den Überzug 12 zu schützen. Ein solches Sprühmittel heit bildende Kombination besitzt die wesentlichen kann entweder vor und/oder nach dem Aufbringen Bestandteile eines elementaren Datenspeicherelemen- der Wicklungen 10 aufgetragen werden. Hierdurch tes, das ganz allgemein mit der Bezugszahl 13 be- wird dem Überzug ein ausreichender Schutz gegen zeichnet sei. Die Wicklung kann je nach den ver- Oxydation oder andere chemische Einwirkungen soschiedenen Anwendungen des Elementes eine ver- 35 wie gegen Beschädigung gegeben. Weder der Plastikschieden große Anzahl Windungen des Leiters 11 be- schutz noch die dünne Schicht aus leitendem Stoff, sitzen; in dem gezeigten Ausführangsbeispiel sind die unter dem magnetischen Überzug 12 liegt, ist in zehn Windungen dargestellt. Vorzugsweise besteht den Zeichnungen dargestellt, da beide durchsichtig die Wicklung 10 aus einem Leiter mit flachem Quer- sind und keiner von beiden für die Darstellung der schnitt und ist eng gewickelt, um dadurch bei klein- 40 Arbeitsweise für absolut wesentlich gehalten wird,
stern Außendurchmesser einen hohen Wirkungsgrad Es versteht sich, daß bei den im vorstehenden bezu erzielen; demgemäß kann ein mehrfacher Leiter, schriebenen Vorrichtungen der dünne magnetische wie beispielsweise der mit lla in Fig. la bezeich- Überzug 12, obzwar dieser in zylindrischer Form darnete, oder ein einzelner abgeflachter Draht, wie bei- gestellt ist, den Träger 15 jedoch nicht unbedingt auf spielsweise Ub in Fig. Ib, Verwendung finden. Der 45 seinem ganzen Umfang bedecken muß, d. h., der mehrfache Leiter 11 α besieht aus mehreren einzel- Überzug kann in seiner Längsausdehnung Unternen dünnen Drähten a, b und c, die als eine Gruppe brechungen oder Unregelmäßigkeiten aufweisen, ohne isoliert sind und nebeneinanderliegen. In jedem der daß seine Arbeitseigenschaften dadurch beeinträchbeiden Fälle ist der Leiter, wie in Fig. 1 gezeigt, vor- tigt werden. Ein solcher dünner magnetischer Überzug zugsweise flachgewickelt, und es ergibt sich beispiels- 50 kann beispielsweise in einem galvanischen Bad auf weise eine Wicklung mit zehn Windungen mit einem einem Träger abgelagert werden. Ein solcher dünner Außendurchmesser in der Größenordnung von weni- Überzug oder Film kann eine Durchschnittsdicke von ger als 0,5 mm und einer Länge von etwa 1,5 mm. 0,05 bis 0,5 μ aufweisen, die durch indirekte Ver-Die Dicke sowie andere dimensionale und physika- fahren gemessen werden. Der Überzug darf jedoch lische Eigenschaften des dünnen Überzugs können 55 eine eine hinreichende Rechteckigkeit der Hysteresisinnerhalb der Grenzen variiert werden, die noch die schleife noch gewährleistende Durchschnittsdicke richtige Koerzitivkraft und die erforderliche Recht- nicht überschreiten.

eckigkeit der Hysteresisschleife für magnetische Für die Herstellung einer Speichereinheit 14 werden

Datenspeicheroperationen gewährleisten. beispielsweise folgende Arbeitsgänge notwendig:

Fig. 2 zeigt eine Einheit der Datenspeichervorrich- 60 Ein Glasfaden mit einem Durchmesser von

tung, die aus mehreren Elementen gebildet wird. In 0,38 ± 0,005 mm wird sorgfältig gereinigt und dann

dieser Figur ist ein langer, dünner, stäbchenförmiger gleichzeitig mit einer Silbersalz- und einer Reduzier-

Träger 15 aus Glas gezeigt, der aus einem oder meh- lösung besprüht, um dadurch eine dünne, elektrisch

reren Fäden bestehen kann. Der gezeigte Träger, der leitende Schicht chemisch reduzierten Silbers zu er-

normaierweise einen sehr kleinen Durchmesser hat, 65 halten, die über die Oberfläche mindestens eines

kann trotzdem verhältnismäßig ziemlich lang sein. So Teiles des Stäbchens gleichmäßig verteilt ist. Die zur

ist z. B. ein aus einem Glasfaden bestehender Träger Versilberung des Stäbchens verwendeten Stoffe und

mit einem gleichmäßigen Durchmesser in der Größen- die Art und Weise, in der die Versilberung erfolgt,

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sind an sich bekannt. Zur Erhöhung der Gleich- wendet werden, und weitere Informationen können förmigkeit der Silberschicht kann das Stäbchen, wäh- aus der einschlägigen Literatur über Ferromagnetisrend es ein oder mehrere Male durch die Sprühzone mus entnommen werden. Als Beispiel hierzu wird das gezogen wird, gedreht werden, wobei nach jedem von der D. Van Nostrand Company veröffentlichte Durchziehen mit destilliertem Wasser nachgespült 5 Buch »Ferromagnetism« von Bozorth angegeben, wird. Schichtdicken, die elektrische Widerstände bei- Aus der vorangehenden Beschreibung geht hervor, spielsweise von 0,15 bis 0,5 Ohm/cm der Schichtlänge daß eine magnetische Datenspeichervorrichtung, wie darstellen, ergeben eine Unterlageschicht mit aus- sie in Fig. 2 gezeigt ist, sehr kleine Abmessungen aufreichender Leitfähigkeit für eine einwandfreie Ab- weisen kann. Wenn beispielsweise zehn Windungen lagerung dünner magnetischer Überzüge mit annehm- io eines abgerundete Kanten aufweisenden Flachdrahtes baren magnetischen Eigenschaften. Ub mit 0,04 · 0,15 mm Querschnitt oder zehn Win-Der Glasfaden mit der an ihm haftenden Silber- düngen eines aus drei Drähten mit 0,08 mm Durchschicht wird galvanisiert. Dies erfolgt vorzugsweise messer bestehenden Leiters 11 α für jede Wicklung 10 innerhalb einer Wendelanode von beispielsweise sowie ein Glasstäbchen von 0,3 mm Durchmesser 2,5 cm Durchmesser und 2,5 cm Länge. Die Strom- 15 verwendet werden, kann die Vorrichtung 14 einen dichte ist vorzugsweise nicht höher als 0,03 A/cm², maximalen Durchmesser haben, der in eine Bohrung und die Galvanisierungszeit beträgt etwa 35 bis von 0,5 mm paßt. Die beschriebene und in Fig. 2 ge-37 Sekunden. Das galvanische Bad besitzt folgende zeigte Datenspeichervorrichtung 14, die aus einem Eigenschaften: Glasstäbchen 15 besteht, das den dünnen magne-

T₇ ^ 1,1 ^j /τ- /-ί λ υ r\\ αϊ< „η »ο tischen Überzug 12 trägt und um das eine Reihe ein-

Ferrochlond (r e CL · 4 H₉ O) ... 315 g/i . .. . ^b, ^j -η_Τ· 11 -m.

Nickelchlorid (NiCl -6H O) 10 g/l ^zelner' ^mitemander verbundener Wicklungen 10 eng

ν 1 · ™ ui ·λ /·/-> £1 ■» ² 1 on S/i gewickelt und an ihm durch eine sehr dünne Schutz-

Kalziumchlond (CaCL) loü g/l ⁶, . ,. . , . . . „, , „, , _c ... . ,

WasserzurHerstellunsderLösune schicht aus nicht gezeigtem Klebefilm befestigt sind,

η W rf 0 Q h' 1 0 *^{st em}^^ach ^und schnell herstellbar und zeichnet sich

Temöeratur ⁼ 75° C^{1 25 aus} ^^urc^ äußerst günstige Anwendungsmöglichkeiten

. ? Nickel ^m Datenspeichermatrizen zum Speichern binärer

Wörter, die jeweils aus einem bis hundert binären

Bei der Galvanisierung ist die Anordnung Vorzugs- Bits bestehen können. Diese Merkmale werden im weise so getroffen, daß das Stäbchen dem Bad nur nachstehenden noch näher beschrieben,
dann ausgesetzt wird, wenn es unmittelbar innerhalb 30 In den Fig. 3 und 4 ist eine matrixförmige zweider Wendelanode liegt. Bei diesem Verfahren wird dimensionale Anordnung von Datenspeichervorrichdas Stäbchen langsam durch eine an einem Ende der tungen gezeigt, von denen jede einen Satz Wicklungen Anode vorgesehene Dichtung geführt und am anderen aufweist, wodurch sich eine neuartige Weise, Daten-Ende der Anode aus dem Bad herausgezogen. Speichereinheiten auszuwählen und abzulesen, ergibt. Ein entsprechend dem soeben beschriebenen Ver- 35 Obwohl auch eine einzige solcher Wicklungsanordfahren gebildeter stäbchenförmiger Träger besitzt nungen mit einer Anzahl von Elementen nach Fig. 1 einen dünnen magnetischen Überzug, der sich aus (ein Element pro Wicklungssatz nach Fig. 3) ver-97^fl/i> Eisen und 3% Nickel zusammensetzt. Dieser wendet werden kann, wird nachstehend beschrieben, Überzug hat die gewünschten magnetischen Eigen- wie es noch vorteilhafter ist, wenn aus mehreren EIeschaften, nämlich eine niedrige Koerzitivkraft und 40 menten bestehende Vorrichtungen nach Fig. 2 in Verfast rechteckige Hysteresisschleife; seine durch in- bindung mit mehreren nebeneinanderliegenden zweidirekte Verfahren errechnete Dicke liegt in der dimensionalen Wicklungsanordnungen der in Fig. 3 Größenordnung von 0,2 bis 0,3 μ. Da jedoch die gezeigten Art benutzt werden. In Fig. 3 dient eine Dicke des Überzuges einfachen, direkten, genauen dünne, flache, blattförmige Grundplatte 20 aus nichtMessungen schwer zugänglich ist und erst durch ana- 45 magnetischem und vorzugsweise nichtleitendem Matelytische oder andere indirekte Rechenverfahren er- rial, ζ. B. imprägniertem Glasfasergewebe, als Träger, mittelt werden muß, ist es vorteilhaft, die Überzugs- mittels dessen eine Anordnung miteinander verbundicke aus der Koerzitivkraft und der Rechteckigkeit dener Wicklungssätze vorgesehen werden kann. Die der BH-Schleife zu bestimmen. Um eine schnelle An- Wicklungsanordnung kann z. B. nach der in der deutderung des magnetischen Zustandes von dem einen 50 sehen Auslegeschrift 1111245 allgemeinbeschriebenen in den anderen Zustand zu erreichen, ist eine hohe Arbeitsweise und durch in dieser beschriebene Mittel Koerzitivkraft erwünscht; für Datenspeicherfunktionen hergestellt werden. Wie in Fig. 3 in Draufsicht und sollte die Hysteresisschleife so rechteckig wie möglich in Fig. 4 im Querschnitt gezeigt, bestehen die Wicksein. Dies ist insbesondere dann erwünscht, wenn mit lungssätze, die mit der Bezugszahl 21 bezeichnet sind, Koinzidenzstromwahl gearbeitet wird. Es sei erwähnt, 55 jeweils aus mehreren, zehn Windungen aufweisenden daß im allgemeinen mit der Erhöhung der Dicke des einzelnen Wicklungen; im vorliegenden Falle sind magnetischen Überzuges über einen Optimalwert die drei solcher Wicklungen 21 s, 21b und 21 e, die kon-Rechteckigkeit der Magnetisierungsschleife B_s/B_r zentrisch gewickelt sind, vorgesehen. Jede Wicklungsmerklich kleiner wird und daß unterhalb eines Opti- gruppe ist so angebracht, daß sie mit einer entspremalwertes der Dicke des Überzuges die Koerzitivkraft 60 chenden, in der Grundplatte 20 vorgesehenen Öffnung ansteigt. Die günstigste durchschnittliche Dicke des 24« fluchtet, so daß ein Element 13 nach Fig. 1 mit magnetischen Überzuges oder Films ist demgemäß magnetischem Überzug und der darauf vorgesehenen von dem endgültigen Verwendungszweck abhängig, Wicklung in den Wicklungssatz eingefügt werden für den die stäbchenförmigen Vorrichtungen vorge- kann. Die aus konzentrisch angeordneten Wicklungen sehen sind, und von den Eigenschaften der elektro- 65 bestehenden Wicklungssätze sind in einer hierin als rüschen Geräte, in denen sie verwendet werden sollen. »zweidimensional« bezeichneten Anordnung vorge-Angaben über technische Fachausdrücke, die hierin sehen, die aus jeweils acht Wieklungssätzen in der im Zusammenhang mit magnetischen Stoffen ver- Breite und Höhe besteht. Die einzelnen Sätze sind,

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wie aus den Zeichnungen ersichtlich, in Reihen und Fig. 5 dargestellten Platten 23, 23 a, 23 b usw. der Spalten angeordnet. In der gezeigten Anordnung sind Matrix sind jeweils so hintereinander angeordnet, daß die innersten Wicklungen 21 j sämtlicher der vierund- jeweils die Rückseite der einen Platte auf der Vordersechzig Sätze der Anordnung elektrisch in Reihe ver- seite der folgenden Platte aufliegt und daß die in bunden. Vorzugsweise sind sie jedoch so gewickelt, 5 gleichen Abständen vorgesehenen Bohrungen und daß die Hälfte von ihnen, wie in Fig. 3 gezeigt, im Grundplattenöffnungen in den Platten 23, 23 a, 23 b Uhrzeigersinn und die andere Hälfte gegen den Uhr- usw. axial ausgerichtet sind. Die einzelnen Platten der zeigersinn verläuft. Die mittleren Wicklungssätze 21 e Matrix können, nachdem diese sorgfältig zusammenliegen ebenso alle in Reihe und sind alle in der glei- gebaut und ausgerichtet wurden, um dadurch gleichchen Richtung gewickelt. Die äußeren Wicklungen io liegende Bohrungen 24 in genaue axiale Ausrichtung 21 b sind in der gleichen Richtung wie die entspre- zueinander zu bringen und somit vierundsechzig einchenden Wicklungen 21 e gewickelt und ebenfalls in wandfreie Durchgänge durch die gesamte Anordnung Reihe verbunden. Die Wicklungen 21s bilden den zu schaffen, in geeigneter Weise aneinander befestigt »Leseleiter«, die Wicklungen 21 e den »Vorbereitungs- werden. Beispielsweise können die aneinanderliegenleiter« und schließlich die Wicklungen 21 b den »Vor- 15 den Vorder- und Rückseiten der Platten, die durch Spannungsleiter« der Anordnung. Die drei genannten sich durch mehrere entsprechende Sätze der Bohrun-Wicklungen enden in jedem Falle an bekannten gen erstreckende Führungsstäbe in Stellung gehalten Klemmen, wie beispielsweise 21j'-21s", 21e'-21e" werden, mit einem dünnen Klebstoff versehen und so bzw. 21 b'-21 b". Im Anschluß an die Herstellung der lange zusammengeklammert werden, bis sich der Wicklungssätze kann die Anordnung in einem geeig- 20 Klebstoff verfestigt hat. Alsdann können die Fühneten, vorzugsweise durchsichtigen Einbettungsmittel rungsstäbe wieder herausgezogen werden. Auf diese durch bekannte Verfahren eingebettet werden, so daß Weise kann eine dreidimensionale Matrix mit einsie zu einer flachen, aus einem Stück bestehenden gebetteten Wicklungssätzen hergestellt werden, in der Trägerplatte 22 wird, die mit Bohrungen versehen ist, jeder Wicklungssatz jeweils ein Bauteil einer entvon denen jede durch einen entsprechenden der Wick- 25 sprechenden Reihe und einer entsprechenden Spalte lungssätze verläuft und mit einer entsprechenden der von Wicklungssätzen sowie ein Bauteil eines entin der Grundplatte 20 vorgesehenen Öffnungen sprechenden »Stapels« axial zueinander ausgerichteter fluchtet, so daß in jedem Wicklungssatz ein entspre- Wicklungssätze ist. Wie nachstehend noch zu bechendes Element 13 untergebracht werden kann. Die schreiben, kann die Matrix vorzugsweise so gebaut Wicklungen, und zwar sowohl die auf dem stäbchen- 30 sein, daß diese aus so vielen Platten oder Wicklungsförmigen Träger 15 als auch die an der Grundplatte anordnungen besteht, wie Bits in einem »Speicher-20 befestigten, weisen jeweils' zehn Windungen auf. wort« enthalten sind. Dies bedeutet, daß bei einem In den Zeichnungen sind allerdings auch einige Wick- beispielsweise aus vierundvierzig Bits bestehenden lungen dargestellt, die eine andere Zahl von Windun- »Wort ernes Elektronenrechners« die Matrix vierundgen aufweisen, um anzuzeigen, daß auch hier andere 35 vierzig Wicklungsanordnungen oder Platten enthalten Wicklungszahlen möglich sind. müßte. Aus Gründen der Darstellungs- und Beschrei-

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, bungsvereinfachung hat die als Beispiel gewählte

daß die zweidimensionale Anordnung aus vierund- Matrix jedoch nur acht Wicklungsanordnungen oder

sechzig Sätzen mit je drei Wicklungen besteht. Es sei Platten.

erwähnt, daß diese Zahl und auch die geometrische 40 Wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt, erstreckt sich jede Form der Anordnung lediglich Beispiele sind und daß der von vorn nach hinten oder quer verlaufenden es innerhalb des Erfindungsbereiches liegt, die Anzahl Bohrungen, wie beispielsweise die Bohrungen 24 a der Sätze zu erhöhen oder zu verringern und auch für und 24 b, ganz durch die eine Einheit bildende Matrix, die Anordnung jede andere für bestimmte Zwecke Jede Bohrung kann eine entsprechende stäbchengeeignete geometrische Form zu wählen. Des weiteren 45 förmige Vorrichtung 14 (Fig. 2) mit acht genau vonkann auch die Art und Weise, wie die Lesewicklun- einander beabstandeten Datenspeicherelementen 13 gen 21 j verbunden sind, um einen Leseleiter zu bil- (Fig. 1) aufnehmen, die dann mit den entsprechenden den, je nach dem vorgesehenen Verwendungszweck acht Wicklungssätzen zusammenarbeiten. Die Wickder Anordnung beliebig verändert werden. Das lungssätze der einzelnen Anordnungen können beigleiche gilt auch für die anderen Wicklungen. Auch 50 spielsweise einen inneren Wicklungsdurchmesser von kann jeder Wicklungssatz mehr oder weniger als drei etwa 0,5 mm aufweisen, so daß eine aus einem stäb-Wicklungen enthalten. Die Anzahl von drei Wick- chenförmigen Träger 15 mit 0,3 mm und eine Wicklungen wurde lediglich als Beispiel gewählt und im lung 10 mit etwa 0,4 mm Außendurchmesser beste-Zusammenhang mit dem Arbeiten einer aus Wick- hende Vorrichtung 14 leicht in eine der Bohrungen lungsanordnungen und magnetischen Vorrichtungen 55 24, 24 a, 24 & usw. eingesetzt werden kann. Die Wickbestehenden dreidimensionalen Matrix bevorzugt, die lungen 10 der stäbchenförmigen Vorrichtung 14 sind nachstehend im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 so dimensioniert und voneinander beabstandet, daß, beschrieben wird. wenn die Vorrichtung 14 in einer entsprechenden

In Fig. 5 ist eine dreidimensionale Datenspeicher- Matrixbohrung eingesetzt ist, jede ihrer Wicklungen

matrix 30 gezeigt, in der magnetische Vorrichtungen 60 10 innerhalb eines entsprechenden Wicklungssatzes

nach der Erfindung verwendet werden. In dieser 21 einer der Anordnungen zu liegen kommt wobei

Figur sind einige der aus stäbchenförmigen magne- der dünne magnetische Überzug 12 (oder ein Teil

tischen Elementen und Wicklungen bestehenden Vor- davon) sowohl von dieser entsprechenden Wicklung

richtungen 14 der besseren Übersicht wegen teilweise 10 als auch von den entsprechenden Wicklungen 215,

oder ganz weggelassen. Die Matrix enthält acht 65 21 e und 21 & des entsprechenden Wicklungssatzes

»Speicherebenen« der in Fig. 3 gezeigten Art, die in umgeben wird, wie dies in der Schnittansicht der

dieser Figur mit der Bezugszahl 23 als selbständige Fig. 4 und auch in Fig. 5 dargestellt ist. Auch ragen

Anordnung oder »Platte« bezeichnet sind. Die in die äußersten Enden des Leiters 11, aus dem die ko-

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axial angeordneten Wicklungen 10 der Vorrichtung Pfades bildet, nicht, wie es bei einem ringförmigen Kern

14 gebildet sind, über die Enden der Matrixbohrung, der Fall ist, innerhalb der Grenzen des Elementes,

in der die Vorrichtung 14 untergebracht ist, hinaus, sondern verläuft längs des zylindrischen Über-

was in Fig. 5 mit den Bezugszahlen 11 m, Hn usw. zugs oder längs seiner Achse und kehrt von dem einen

an den Bohrungen 24 m, 24 η usw. angedeutet wird, 5 Ende einer ihn umgebenden Wicklung zum anderen

so daß es möglich ist, für einen im nachstehenden Ende durch die Luft oder den Einbettungsstoff zu-

noch näher beschriebenen Zweck geeignete elektrische rück. Demzufolge besteht in der vorliegenden Vorrich-

Verbindungen daran anzubringen. tung ein nichtmagnetischer Spalt mit einer Länge, die

Wie in Fig. 5 gezeigt, ragen die Klemmen der Vor- mindestens gleich der Länge der Wicklung 10 ist, der

bereitungsleiter der einzelnen Anordnungen oder io den magnetischen Teil des magnetischen Kreises um-

Platten aus der Matrix heraus; und das gleiche trifft gibt.

auch für die anderen, in Fig. 5 nicht sichtbaren Nachstehend werden zwei als Beispiel gewählte Klemmengruppen zu, so daß geeignete elektrische Arbeitsweisen der in Fig. 5 gezeigten Matrix in VerVerbindungen zwischen den einzelnen Wicklungen bindung mit in den Fig. 6 a und 6 b gezeigten Kurven und anderen Schaltungen eines Datenverarbeitungs- 15 kurz beschrieben. Bei der ersten Arbeitsweise wird gerätes hergestellt werden können. Das Datenverar- jedes bistabile Speicherelement 13 der Matrix durch beitungsgerät kann beliebigen und bekannten Typs einen konstanten Vorspannungsstrom in der ungesein und ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfin- fähren Größe von Vs / durch jede der Vorspannungsdung. Es ist auch möglich, geeignete Verbindungen wicklungen 21 b vorgespannt. Dieser Vorspannungsmit den entsprechenden Enden der einzelnen Leiter, 20 strom ist in Fig. 6 a durch die Kurve (&) dargestellt aus denen jeweils eine Reihe von Wicklungen 10 ge- und fließt von der Klemme 21 b' durch die Vorspanbildet werden, herzustellen, so daß ein elektrischer nungswicklungen 21 b zax Klemme 21 b" jeder Platte. Treiberimpuls in beiden Richtungen durch jeden ge- Die verwendeten Ströme sind entsprechend ihrer wünschten der Leiter 11 m, Hn, Ho usw. geschickt Treiberwirkung auf die magnetischen Elemente abgewerden kann. 25 stimmt. Es versteht sich, daß ein Strom V2 / beim

Aus den Fig. 3 und 4 ist ersichtlich, daß nur eine Durchfließen einer Wicklung den Zustand des ma-Vorrichtung, z. B. Vorrichtung 14, für jeden der gnetischen Elementes von »L« auf »0«, oder umge-Wicklungssätze einer gegebenen Anordnung erforder- kehrt, nicht umschalten kann. Ein Strom/ dagegen lieh ist und daß ein beliebiges der grundlegenden ist stark genug, den Remanenzzustand des magne-Datenspeicherelemente 13 innerhalb seines entspre- 30 tischen Elementes umzukehren. Der durch die Vorchenden Wicklungssatzes 21 untergebracht wird. Aus Spannungswicklungen fließende Vorspannungsstrom den genannten Figuren geht weiter hervor, daß so- kann deshalb von sich aus den Zustand eines wohl die von einem Stäbchen getragene Wicklung 10 Speicherelementes nicht ändern,
als auch der sie umgebende Wicklungssatz 21 den Soll ein Bit (L) in ein bestimmtes Speicherelement dünnen magnetischen Überzug 12 umgeben und mit 35 eingeschrieben werden, so wird ein mit »Vorbereidiesem induktiv verkoppelt sind. Der magnetische tungsimpuls« bezeichneter Strom von — ²/e / durch Überzug ergibt für seine entsprechenden Wicklungen alle Wicklungen 21 e der Platte geschickt, in der das einen unterbrochenen magnetischen Kreis, der sich Element liegt. Der Vorbereitungsimpüls ist dem Vorvon den herkömmlichen magnetischen »Toroiden« Spannungsstrom in seiner Treiberwirkung entgegen- oder Ringen klar unterscheidet, die bisher in stati- 40 gesetzt. Er wird während der »Schreib«-Zeit T₁-T₂ sehen magnetischen Datenspeichervorrichtungen weit- erzeugt und ist in Fig. 6 a durch die Wellenform (e) gehend verwendet wurden. Dieser deutliche Unter- dargestellt. Gleichzeitig fließt während der Zeit T₁-T₂ schied kommt insbesondere dadurch zum Ausdruck, ein Strom von — ²/s/ durch die Wicklungen 10 derdaß die magnetischen Kreise wesentlich billigere jenigen Vorrichtung 14, die das bestimmte Speicher-Wicklung der magnetischen Elemente zulassen und 45 element enthält. Dieser »Treiberstrom« ist durch die daß ferner einfache Bauweise, leichte Instandhaltung, negativen Impulse der Kurve (d) in Fig. 6 a dargestellt schnelles Auswechseln und Kosteneinsparung erzielt und wird in einer solchen Richtung angelegt, daß er werden, wenn solche Wicklungen in einer dreidimen- den »Vorbereitungsstrom« nach Kurve (e) verstärkt sionalen Speichermatrix nach Fig. 5 benutzt werden. und mit diesem zusammen die entgegengesetzt ge-Im Gegensatz zum Auswechseln ringförmiger Kerne 50 richtete Treiberwirkung des Vorspannungsstromes in bekannten statischen Datenspeichermatrizen, in beseitigt. Auf diese Weise wird das ausgewählte denen vor allem die Kerne sehr teuer, meist äußerst Speicherelement auf »L« umgeschaltet und damit ein empfindlich und leicht beschädigbar sind und bei Bit in das Element eingeschrieben. In derselben Art denen ein solches Auswechseln, falls überhaupt mög- und Weise kann jedes beliebige oder mehrere in einer lieh, sehr mühselig und zeitraubend ist, kann bei der 55 stäbchenförmigen Vorrichtung enthaltene Daten-Matrix nach Fig. 5 die billig und leicht herstellbare speicherelemente gleichzeitig ausgewählt und umgestäbchenförmige Vorrichtung 14 leicht ausgewechselt schaltet werden. Die Umschaltung der Elemente erwerden. Des weiteren werden, wie nachstehend noch folgt durch Koinzidenz eines Vorbereitungsimpulses erläutert wird, sehr bedeutende Verbesserungen beim und des einzelnen Treiberimpulses. Da die einzelnen Auswählen und Ablesen einzelner nur ein Bit ent- 60 Elemente 13 einer Vorrichtung 14 die entsprechenden haltender Datenspeichervorrichtungen in einzelnen Bitpositionen eines Wortes darstellen können, werden Anordnungen erzielt. Beim Auswählen und Ablesen alle Bits des Wortes somit »parallel« eingeschrieben, von aus mehreren Bits bestehenden Worten in Par- Es sei noch erwähnt, daß eine Vorrichtung 14 aus allel-Lesevorgängen sind sogar noch größere Verbes- so vielen Elementen besteht, als ein Wort Bits enthält, serungen erzielbar. 65 Bei einer Leseoperation werden die magnetischen

Wie bereits beschrieben, endet der magnetische Zustände aller jener Elemente 13 einer Vorrichtung

Kreis des magnetischen Feldes einer Wicklung 10, 14, in denen Bits gespeichert sind, wieder umgekehrt,

wobei der magnetische Überzug 12 einen Teil dieses Die bei der Umkehrung in den entsprechenden Lese-

wicklungen induzierten Impulse stellen die vorher in den Elementen eingespeicherten und nunmehr entnommenen Datenbits dar. Die Leseoperation unterscheidet sich von der Schreiboperation dadurch, daß für die erstere kein Vorbereitungsimpuls erforderlich ist. Wie durch die Kurven (d), {b) und (e) dargestellt, wird durch die Koinzidenz eines durch die Wicklungen 10 einer ausgewählten Vorrichtung 14 geschickten Treiberimpulses von +'²Iz I und des konstanten Vorspannungsstromes von + Vs/ der für die Umschaltung der im »L«-Zustand befindlichen Speicherelemente der Vorrichtung in den »O«-Zustand erforderliche Strom/ erzeugt. Der in der ZeItT₃-T₄ auftretende Leseimpuls ist in Fig. 6 a durch die positiv verlaufenden Impulse der Kurve (d) dargestellt.

Beim Einschreiben einer »0« in ein Element werden die Vorbereitungswicklungen der Platte, die dieses Element enthält, nicht mit Impulsen beschickt, wodurch sich der von der Treiberwicklung 10 gelieferte Strom von —-h I mit dem Strom von V3 / der Vorspannungswicklung 21 b algebraisch zu einem — Va-Z-Strom addiert, der nicht ausreicht, das bestimmte Element von »0« nach »L« umzuschalten. Dies ist durch die in der Fig. 6 a gezeigten Kurven (d), (b) und (e) für die ZeItT₅-Tg graphisch dargestellt. Beim Ablesen eines eine binäre »0« speichernden Elementes während der Zeit T₇-T₈ ergibt sich zwar die Koinzidenz von Treiberstrom +²h I und Vorspannungsstrom +Vs/; es tritt jedoch keine Umschaltung der eine »0« speichernden Elemente auf, da die Treiberwirkung nach »0« gerichtet ist. In dem Leseleiter der betreffenden Elemente wird daher kein Ausgangsimpuls erzeugt.

Die Ausgangsspannung in dem Leseleiter einer Platte ist entsprechend der jeweils vorstehend beschriebenen Schreib- und Leseoperationen in Kurve (o) in der Fig. 6 a dargestellt. Es sei bemerkt, daß in einem Leseleiter immer dann eine Spannung induziert wird, wenn das betreffende Element in den einen oder anderen Zustand umgeschaltet wird. Wie bereits beschrieben, sind die Polaritäten bei Schreib- und Leseoperationen jedoch verschieden und lassen dadurch eine leichte Auswahl lediglich der Leseimpulse zu. Wie ebenfalls bereits erwähnt, werden beim Schreiben oder Lesen einer binären »0« nur sehr unbedeutende »Störspannungen« in den Leseleiter induziert.

Die zweite Möglichkeit zur Auswahl von Datenspeicherelementen und Schreib-Lese-Operationen verwendet keinen Vorspannungsstrom, so daß die Vor-Spannungswicklungen 21 δ entf allen können. Es werden Schreibimpulse in der Größe von —-V2 / und Leseimpulse in der Größe von +/ verwendet, wie dies in der Kurve (d') der Fig. 6 b gezeigt ist. Die Auswahl zum Schreiben erfolgt wieder dadurch, daß sämtliche Vorbereitungswicklungen 21 e der das gewünschte Element enthaltenden Platte mit einem Strom von — V2 / und die Treiberwicklungen 10 der zugehörigen Vorrichtung 14 gleichzeitig mit einem Schreibimpuls von — V2 / beschickt werden. Die Leseoperation erfolgt durch Anlegen eines Treiberimpulses mit der Größe/ an die betreffende Vorrichtung 14. Bei dieser Arbeitsweise ist der entsprechende zeitliche Ablauf der Operationen derselbe wie bei der vorher beschriebenen, und die auf einem Leseleiter auftretenden Ausgangssignale besitzen die gleiche Kurve, genau wie dies in Fig. 6 b dargestellt ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Dreidimensionale magnetische Datenspeichermatrix, dadurch gekennzeichnet, daß fadenförmige magnetische Datenspeichervorrichtungen (14), die jeweils zur Speicherung mehrerer Informationsbits örtlich umschaltbar sind, sich durch zugeordnete, in Form einer dreidimensionalen Matrix angeordnete, in sich konzentrische Wicklungssätze (21) jeder Matrixebene senkrecht zu einer Achse der Matrix hindurch erstrecken und daß jeweils eine von in Reihe geschalteten, auf jeder fadenförmigen magnetischen Datenspeichervorrichtung (14) voneinander beabstandet aufgebrachten Wicklungen (13) von einem Wicklungssatz (21) umschlossen ist.

2. Dreidimensionale magnetische Datenspeichermatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine fadenförmige magnetische Datenspeichervorrichtung (14) an ihrem Schnittpunkt mit einer Matrixebene durch Koinzidenz eines an für jede Matrixebene in Reihe geschaltete und in jedem Wicklungssatz (21) vorgesehene Vorbereitungswicklungen (2Ie) der betreffenden Matrixebene gelegten Ebenenwählstroms (e' in Fig. 6 b) und eines an die erstgenannten in Reihe geschalteten, auf der Datenspeichervorrichtung (14) aufgebrachten Wicklungen (13) gelegten Wählstroms (d' in Fig. 6 b) örtlich umgeschaltet wird.

3. Dreidimensionale magnetische Datenspeichermatrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine fadenförmige magnetische Datenspeichervorrichtung (14) an ihrem Schnittpunkt mit einer Matrixebene durch Koinzidenz eines an für jede Matrixebene in Reihe geschaltete und in jedem Wicklungssatz vorgesehene Vorbereitungswicklungen (2Ie) der betreffenden Matrixebene gelegten Ebenenwählstroms (e in Fig. 6 a) und eines an die erstgenannten in Reihe geschalteten, auf der Datenspeichervorrichtung (14) aufgebrachten Wicklungen (13) gelegten Wählstroms (d in Fig. 6 a) durch Überwindung eines an für jede Matrixebene in Reihe geschaltete und in jedem Wicklungssatz (21) vorgesehene Vorspannungswicklungen (21 b) angelegten Vorspannungsstroms örtlich umgeschaltet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1111245.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen