DE1139304B - Magnetisches Geraet zur Speicherung, Verschiebung oder Weiterleitung von Rechengroessen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein auf magnetischer Grundlage arbeitendes Gerät zur Speicherung, Verschiebung oder Weiterleitung von Rechengrößen.

Magnetische Geräte finden in erheblichem Umfange in automatischen Rechnern Anwendung, die nach dem Stellenprinzip arbeiten. Sie dienen dort als Verzögerungsstrecken und als Schieberegister. Die Rechengrößen werden, wie bei Rechnern der betrachteten Art üblich ist, in der Regel in binärer Form verarbeitet. Dies gilt auch für die Verarbeitung in einem Schieberegister. Entsprechend finden auch bistabile Speicherelemente vielfach zur Verarbeitung binärer Rechengrößen Verwendung. Wegen ihrer großen Einfachheit bedient man sich häufig magnetischer Kerne, um Rechengrößen entweder zu verschieben oder in der Weiterleitung zu verzögern. Ordnet man zur Bildung eines Schieberegisters mehrere solcher Kerne an, um die Rechengrößen unmittelbar durch das Register in einer gegebenen Richtung schieben zu können, so muß man einseitig wirkende Impedanzen, etwa in Form von Dioden, vorsehen, um zu verhindern, daß die Rechengrößen rückwärts, also entgegen der gegebenen Richtung fließen. Diese in den Übertragungsschaltungen befindlichen einseitigen Impedanzen, die mit anderen Schaltungselementen zwischen den einzelnen Kernen des magnetischen Registers angeordnet werden müssen, verzehren beträchtliche Energie. Darin liegt der Grund dafür, daß beträchtliche Leistungen aufgewendet werden müssen, um Rechengrößen durch Magnetkerngeräte zu schieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetisches Schieberegister zu schaffen, das ohne Übertragungsschaltung und ohne einseitige Impedanzen und zugehörige Elemente auskommt, dennoch aber die Verschiebung der Rechengrößen in nur einer Richtung gewährleistet. Sie beruht auf der Erkenntnis, daß ein derartiges Register nicht, wie bisher üblich, aus mehreren einzelnen Magnetkernen bestehen muß, daß man vielmehr die binären Rechengrößen in einem zusammenhängenden Stück magnetischen Materials als Schieberegister speichern kann.

Magnetisches Material in Form eines einzigen Stückes ist zwar in verschiedener Gestalt bei Rechnern als Verzögerungselement oder Speicher verwendet worden. Die Einfachheit des magnetischen Kernregisters wurde jedoch damit nicht annähernd erreicht. Außerdem bedient man sich bei diesen bekannten Methoden der dynamischen Fortpflanzung der binären Daten in dem magnetischen Medium.

Gemäß der Erfindung ist es möglich, ein zusammenhängendes kontiunuierliches Stück aus magne-

Verschiebung oder Weiterleitung

von Rechengrößen

Anmelder:

Hughes Aircraft Company,
Culver City, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. G. Eichenberg

und Dipl.-Ing. H. Sauerland, Patentanwälte,

Düsseldorf, Cecilienallee 76

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 28. Februar 1957 (Nr. 643 107)

Kent Dastrup Broadbent, San Pedro, Calif,
ac (V. St. Α.),

ist als Erfinder genannt worden

tischem Material als Verzögerungsstrecke oder Schieberegister zu benutzen und dabei die Einfachheit des magnetischen Kernregisters zu erreichen. Eine Wirkung, die der des Schieberegisters gleichkommt, wird gemäß der Erfindung dadurch erhalten, daß man die Verschiebung einer diskreten Zone in dem magnetischen Material steuert. Dazu ist es notwendig, die jeweilige Rechengröße in das Material hineinzubringen, also gewissermaßen »hineinzuschreiben«, sie sodann in dem Material gesteuert zu verschieben und sie schließlich wieder nach außen zu führen, also gewissermaßen »herauszulesen«.

Mit der gesteuerten Verschiebung eines diskreten Volumenbereiches in einem zusammenhängenden Stück aus magnetischem Material erhält man die Wirkung, die von einem Schieberegister verlangt wird. Die zu verschiebende Zone, wie der genannte Bereich nachstehend heißen soll, repräsentiert die eingegebene binäre Rechengröße. Dabei ist es von wesentlicher Bedeutung, daß beim Gerät nach der Erfindung die Zone mit Sicherheit nur in einer Richtung durch das Material verschoben wird und daß die Kräfte, die die Verschiebung der Zone bewirken, keine Schwingung der Zone verursachen. Von Bedeutung ist ferner, daß die Zone, wenn ihre Verschiebung einmal eingeleitet ist, so gesteuert wird, daß sie während der einzelnen Intervalle der Verschiebung weder verkleinert wird, noch womöglich verlorengeht, was gleich-

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bedeutend mit dem Verschwinden der Rechengröße wäre.

Ziel der Erfindung ist mithin die Schaffung eines Schieberegisters, das ohne Dioden oder entsprechende Netzwerkkomponenten zwischen den einzelnen Speicherpositionen auskommt. Insbesondere soll dieses Schieberegister es gestatten, die Rechengröße mit irgendeiner beliebigen Geschwindigkeit einzugeben und ebenso mit beliebiger, nicht notwendig der gleichen Geschwindigkeit wieder nach außen zu geben. Um dies zu erreichen, nutzt die Erfindung gewisse Energiebeziehungen aus, wie nachstehend erläutert werden wird.

Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es ist

Fig. 1 eine vergrößerte, perspektivische Ansicht eines magnetischen Gerätes, das die Erfindung verkörpert; einzelne Teile sind abgebrochen gezeichnet; die zugehörige Schaltung ist als Blockdiagramm wiedergegeben;

Fig. 2 ist ein zwecks Verdeutlichung verzerrter und vergrößerter senkrechter Schnitt durch das Gerät nach der Linie 2-2 in Fig. 1,

Fig. 3 ein verzerrter und vergrößerter Schnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte und verzerrte Ansicht einer die Verschiebung bewirkenden Elektrode, getrennt von den übrigen Teilen des Gerätes, Fig. 5 ein Diagramm, das den Aufbau des Gerätes Abgriff in Form einer Ausgsangselektrode vorbeilaufen läßt. Diese Elektrode kann in irgendeiner beliebigen, geeigneten Stelle an dem magnetischen Material angeordnet sein. Beim Vorbeilaufen der Zone entsteht dann ein elektrischer Puls in der Elektrode.

In der nachstehenden Beschreibung wird von Fig. 5 ausgegangen, in der schematisch ein magnetisches Medium 10 gezeigt ist, das über seine ganze Länge in

ίο einer bestimmten Richtung vormagnetisiert ist. Diese Magnetisierung ist durch die beiden langen Pfeile angedeutet, die von links nach rechts weisen. Das magnetische Medium 10 hat eine diskrete Zone 10 a, in der die Magnetisierung entgegengesetzt zur Magnetisierung im übrigen Material, also von rechts nach links gerichtet ist. Zwei Elektroden, die das magnetische Material umgreifen und, je als Ganzes betrachtet, mit 12 und 14 bezeichnet sind, sind mit dem Körper 10 verkettet und in Längsrichtung nebeneinander angeordnet. Ferner sind Eingangselektroden 16 und 18 mit dem magnetischen Medium 10 verkettet, von denen die erste sich am linken Ende des Mediums befindet, während die zweite gegenüber der Zone 10 a liegt. Eine Ausgangselektrode 20 ist an dem der Eingangselektrode 16 entgegengesetzten Ende des magnetischen Mediums angeordnet. Es handelt sich, wie nebenbei bemerkt sei, nicht um Elektroden im Wortsinn. Streng genommen sind die Teile 12, 14, 16 und 18 stromdurchflossene Teilwindungen zur Erregung

nach Fig. 1 in Verbindung mit einer die Verschiebung 30 des Materials 10, während Teil 20 eine Windung bewirkenden Pulsverteilung schematisch verdeutlicht, bildet, in der durch die Magnetisierung des Materials

Fig. 6 eine graphische Darstellung der magnetischen Kräfte, die durch Erregung der in Fig. 4 gezeichneten Elektrode entstehen,

Fig. 7 ein Schema der steuernden Schaltung, mittels deren die Pulsverteilung nach Fig. 5 erzeugt wird, und

Fig. 7 a eine Tafel, aus der die einzelnen Zustände der bistabilen Elemente nach Fig. 7 hervorgehen.

Grundsätzlich beruht die Erfindung auf der Über-10 eine Spannung induziert wird. Die Bezeichnung »Elektroden« soll einfachheitshalber nachstehend beibehalten werden.

Die Elektroden 12 und 14 bewirken die Verschiebung der Zone 10 α und werden hier daher kurz als Schiebeelektroden bezeichnet.

Die Schiebeelektrode 14 ist gegen die Schiebeelektrode 12 in Längsrichtung versetzt und so ange

legung, eine diskrete Zone in einem magnetischen 4° ordnet, daß sich beide Elektroden überlappen, so daß

Material zu schaffen und diese Zone oder Fläche in dem magnetischen Material unter der Wirkung der Koerzitivkräfte eines angelegten magnetischen Feldes zu verschieben. Das magnetische Medium ist anfangs in einer gegebenen Richtung magnetisiert. Eine diskrete Zone kann dann innerhalb des Mediums so hergestellt werden, daß ihre Magnetisierung derjenigen im übrigen Teil des Materials entgegengesetzt ist. Dies kann dadurch geschehen, daß man die Eingangsenergie einer mit dem Material verketteten Eingangselektrode geeignet bemißt. Die genannte Zone kann entlang dem magnetischen Material verschoben oder fortgepflanzt werden, indem man ein Feld magnetischer Koerzitivkräfte zur Einwirkung bringt, das genügend stark ist, die Zone innerhalb des magnetischen Mediums zu verlagern, aber wiederum nicht stark genug, um eine neue Zone in dem Material zu erzeugen. Die Verschiebung oder Fortpflanzung der genannten Zone ist die Folge der magnedas gesamte magnetische Material 10 von diesen Elektroden umschlossen ist. Die beiden Elektroden 12 und 14 sind in Fig. 5 so wiedergegeben, als beständen sie aus einzelnen, voneinander getrennten Elektrodenstücken. Diese Darstellung ist nur zur Vereinfachung der weiteren Erläuterung gewählt worden. In Wirklichkeit bestehen beide Elektroden je aus einem Stück. Ein in die Elektrode 12 geleiteter Strom fließt daher hintereinander durch die einzelnen Elektrodenstückel2a, 12Z)... 12«. Entsprechend fließt ein in die Elektrode 14 geleiteter Strom nacheinander durch die Elektrodenstücke 14a, 14Z>...14w. In dem gezeichneten Beispiel haben die Elektroden 12 und 14 je neun solcher Elektrodenstücke. Es ist also η = 9, und die letzten Elektrodenstücke heißen demgemäß 12/ bzw. 14/.

Die Eingangselektroden 16 und 18 sind mit dem Material 10 außerhalb der Schiebeelektroden 12 und 14 magnetisch verkettet. Die Ausgangselektrode 20

tischen Verkettung mit einem treibenden elektrischen 60 ist dagegen mit dem magnetischen Material 10 un

Strom, dessen Wirkung schwächer ist als diejenige des Stromes in den Eingangselektroden. Dieser Strom wird mit dem magnetischen Medium in solcher Weise verkettet, daß eine bestimmte Verteilung der Koerzitivkräfte entsteht, die so gewählt ist, daß die Zone in Längsrichtung innerhalb des magnetischen Materials verschoben wird. Nach außen kann die Zone wirksam gemacht werden, indem man sie an einem mittelbar anliegend verkettet, befindet sich also innerhalb der Elektroden 12 und 14 und wird von den entsprechenden Elektrodenstücken 12/ und 14/ umschlossen.

Wenn das Gerät als magnetisches Schieberegister zur Verschiebung von elektrischen Daten dient, die in binärer Form gegeben sind, so kann die anfängliche Magnetisierung des Materials 10 als der Null-

zustand oder die Nullbedingung der binären Information angesehen werden. Die Magnetisierung einer diskreten Zone des Materials 10 wird nur geändert, wenn die an die Eingangselektroden 16 oder 18 gelegten binären Daten dem anderen möglichen Zustand; also der Eins-Bedingung der binären Rechnung, entsprechen. Die Wiedergabe einer binären Eins innerhalb des magnetischen Materials 10 umfaßt die Zone 10 α in Verbindung mit der folgenden be-

Verteilung gemäß Fig. 5, die durch Einleiten von Strömen in die Elektroden 12 und 14 erzeugt werden, und zwar unter Beachtung des oben Gesagten bei der Bemessung dieser Ströme. Dabei werden die Elek-5 troden 12 und 14 abwechselnd erregt, um die ververlangte Form des Koerzitivkraftfeldes zu erhalten. Die in Stromrichtung aufeinanderfolgenden Stücke der Elektroden 12 und 14 sind so gerichtet, daß sie im Material 10 magnetische Kräfte entgegengesetzter

nachbarten parallelen Zone. Die Zone 10 α soll nach- io Richtung erzeugen. Wird beispielsweise zur Verschiestehend als antiparallele Zone bezeichnet werden, bung der Zone ein treibender Strom in die Elektrode während die übrigen Zonen parallele Zonen heißen. 12 geleitet, so erzeugt das Elektrodenstück 12 c eine Die parallele Zone, die in die Wiedergabe der binären Kraft, die bestrebt ist, die Bereiche des magnetischen Eins eingeschlossen ist, heißt 10 ft und folgt der Zone Materials nach rechts auszurichten, während der 10« unmittelbar. Die Zone 10 a hat eine Breite, die 15 gleiche Strom beim Fließen durch das Elektrodengleich dem Abstand benachbarter Elektrodenstücke stück 12 d eine gleich große, aber entgegengesetzte (oder Polschuhe) der beiden Elektroden 12 und 14 ist. Kraft erzeugt, die die Bereiche nach links ausrichten Bevor dargelegt wird, wie eine antiparallele Zone will. Die Abstandsverhältnisse der Schiebeelektroden im Material 10 verschoben werden kann, sei erläutert, 12 und 14 und ihrer Stücke oder Polschuhe sind sowas theoretisch für die anfängliche Erzeugung einer 20 wohl in Fig. 5 als auch in Fig. 6 deutlich gemacht, solchen Zone gilt. Um eine antiparallele Zone nebst Die Zwischenräume zwischen den Elektrodenstücken ihren Trennwänden zu schaffen, ist eine Energie er- 12 a, 12 ft ... 12/ sind demgemäß so gewählt, daß das forderlich, die sich im wesentlichen aus der magne- ihnen zugeordnete Magnetmaterial nicht aktiviert tischen Energie, der Wandenergie und der durch wird. Dies ist im Kräftediagramm nach Fig. 6 daran Hysteresisverluste absorbierten Energie zusammen- 25 erkennbar, daß das resultierende Feld Null wird. In setzt. Für die magnetische Energie gilt der Ausdruck diesem Diagramm ist die genannte Kräftebeziehung über der Längsausdehnung des magnetischen Mediums 10 dargestellt. Die Punkte c, e, g und i geben die Stellung der nicht aktivierten Elektrode an. 30 Die Koerzitivkräfte, die mittels der Elektrodenstücke 12 a, 12 ft . .. 12 z erzeugt werden, wirken auch auf die Randbereiche der Zone 10 α und suchen die den Randbereichen benachbarten Dipole in ihre Richtung zu drehen. Diese einander gleichen, aber entgegen-

HBdV,

wo H die magnetische Feldstärke, B die magnetische
Induktion und V das Volumen bedeutet und das
Integral über das gesamte Volumen der Zone und
deren Wände zu nehmen ist. Die Wandenergie umfaßt Energiegrößen, die außer der eigentlichen 35 gesetzt gerichteten Koerzitivkräfte haben die Wirkung, magnetischen Energie im Wandvolumen enthalten die Zone 10 a innerhalb des Materials 10 in Längssind, beispielsweise die Austauschenergie, sowie richtung zu verschieben, wenn sie die Zone erfassen. Hysteresisverluste. Die Summe aller dieser Energien Bei genauerer Betrachtung der Pulsverteilung, wie ergibt den Energiebetrag, der zur Schaffung einer sie in Fig. 5 gezeichnet ist, erkennt man mehrere diskreten antiparallelen Zone in dem magnetischen 40 Diagonalen, die strichpunktiert wiedergegeben sind. Material nötig ist. Er wird so bemessen, daß er die Diese Diagonalen erstrecken sich durch die elemen-Magnetisierung des Materials lediglich in der un- taren Koerzitivkräfte, die während der Zeitintervalle mittelbaren Umgebung der Eingangselektrode ändert, T₁ bis T₄ auftreten. Eine zu verschiebende Zone, die die übrigen Teile aber ungeändert läßt. in eine Diagonale fällt, wird von den Koerzitivkräften

Bekanntlich sind die magnetische Energie und die 45 erfaßt und verschoben. Wenn vorstehend vom Er-

Wandenergie wiedergewinnbar. In der oben ange- fassen der Zone die Rede ist, so bezieht sich dies

führten Energiesumme ist daher der Hysteresisverlust lediglich auf die Phasenbeziehung, die zwischen einer

die einzige Verlustenergie. Das bedeutet, daß eine in das magnetische Medium 10 hineingeschriebenen

antiparallele Zone innerhalb des Materials einen Zone und dem die Zone verschiebenden Feld der

höheren Energieinhalt hat als die übrigen Bereiche 5° Pulse bestehen muß. Die fortgesetzte Verschiebung

des magnetischen Materials. Demgemäß ist der einer Zone wird leicht verstanden werden, wenn man

Energiebedarf zur Verschiebung einer Zone kleiner bedenkt, daß eine aktivierte Schiebeelektrode die

als die Energie, die man zur Erzeugung der Zone Zone unter einer nicht aktivierten Schiebeelektrode

anfänglich aufwenden muß. Läßt man daher auf eine vorbewegt, und wenn man des weiteren die abwech-

einmal hergestellte Zone richtig bemessene Energie- 55 selnde Erregung der Schiebeelektroden beachtet,

mengen wirken, so wird die Zone in Reaktion darauf Haben die Kräfte, die während des Intervalls T₄ die

verschoben. Diese theoretischen Erwägungen sind Zone verschieben, ihre Wirkung beendet, so befindet

durch die praktische Erfahrung bestätigt worden. sich die Zone in einer Stellung, in der sie von dem

Es sei nunmehr erörtert, wie die Verschiebung folgenden Diagonalkraftfeld erfaßt wird, das nun einer antiparallelen Zone 10 a zustande kommt. Aus 60 wieder im Intervall T_x entsteht, der Technik der auf dem Stellenprinzip beruhenden Der Grund für die Anordnung zweier Schiebe-Rechner ist bekannt, daß bei magnetischen Schiebe- elektroden ergibt sich aus der nachstehenden Überregistern der bisher verwendeten Art die in binärer legung. Wie dargelegt, erzeugen die aufeinander-Form eingebrachten Daten nur in einer Richtung ver- folgenden Elektrodenstücke einer einzigen Elektrode schoben werden dürfen, um Konfusion auszu- 65 Kräfte, die auf die Randgebiete einer jeden Zone in schließen. Dies gilt auch für das Gerät nach der Er- entgegengesetzter Richtung wirken. Diese Koerzitivfindung. Zur Verschiebung der Zone 10 a im Material kräfte haben zur Folge, daß die Zonenfläche vermin-10 nach rechts dienen Koerzitivkräfte in bestimmter dert wird oder sogar vollständig verschwindet, ein

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Effekt, der von den relativen Breiten der Zone einer- Richtung dann erzeugt, wenn die treibende Quelle seits und des wirksamen Teiles der Schiebeelektrode negative Strompulse liefert und während dieser Interandererseits abhängt. Ordnet man nun eine zweite valle abwechselnd mit den Elektroden 12 und 14 verElektrode in der angegebenen Weise an, so bewirkt bunden wird.

diese, daß die einzelnen Dipole an der Vorderkante 5 Im allgemeinen wird es notwendig sein, eine spon-

der wandernden Zone, also an der vorwärts wandern- tane Zerstörung der Zone als Folge übermäßig

den rechten Grenze, sich reorientieren, wenn sie von starker magnetischer Feldstärke H durch geeignete

den Pulsen der zweiten Elektrode erfaßt werden, so Maßnahmen zu verhindern. Solche starken Felder

daß die Zone keine Verminderung in der Breite er- können infolge der benachbarten, entgegengesetzt fährt. ίο magnetisierten Flächen gelegentlich auftreten. Der

E sei angenommen, daß die Zone 10 a an der- spontanen Zerstörung der Zone kann durch geeignete

jenigen Steile des magnetischen Materials 10 herge- geometrische Gestaltung oder auch durch die Anwen-

stellt worden ist, die der Stellung der Eingangs- dung magnetischer Nebenschlüsse begegnet werden,

elektrode 18 entspricht. Die Zone 10 a wird dann von wenn sich dies als nötig erweist. An sich soll die der dritten Diagonalen von links her in einem Zeit- 15 magnetische Feldstärke H, die in der oben ange-

punkt erfaßt, der dem Intervall T₈ entspricht. Wäh- gebenen Energiesumme auftritt, so hoch wie möglich

rend des Intervalls T₂ wird die Elektrode 14 erregt sein und dicht an der Grenze liegen, bei der Zer-

und erzeugt eine Koerzitivkraft, die bewirkt, daß die störung der Zone auftritt. Diese Forderung folgt aus

linke Grenze der Zone 10 a in eine Stellung unterhalb der Tatsache, daß die magnetische Energie der Zone des Elektrodenstückes 12/ geschoben wird. Sie fällt _ao mit H wächst.

dann im wesentlichen mit der gestrichelten Linie zu- In Fig. 1 ist eine geeignete Schaltung 22 skizziert, sammen, die durch die vorerwähnte Diagonale im die den Ausgang einer antreibenden Quelle 24 an die Intervall T₂ geht. Diese Verschiebung der linken Elektroden 12 und 14 legt und so steuert, daß das die Grenze der Zone 10 a kommt dadurch zustande, daß Verschiebung bewirkende Feld im magnetischen die Zonengrenze auf die vom Elektrodenteil 14 e er- 25 Material 10 entsteht. Der Stromantrieb 24 besteht aus zeugte Koerzitivkraft reagiert. Diese Kraft dreht jeden einem positiven Stromantrieb 26 und einem negativen Dipol in ihre Richtung. Entsprechend richtet die von Stromantrieb 28 (Fig. 7). Die Bezeichnung dieser Andern Elektrodenstück 14/ gelieferte Koerzitivkraft die triebe als positiv und negativ bezieht sich auf das mit diesem Teil verketteten Dipole in die antiparallele Vorzeichen der Ausgangsströme, die in die Eingangs-Richtung und bewirkt, daß die rechte Grenze der 30 klemmen der Elektroden 12 und 14 geleitet werden. Zone 10 a in die Mitte des Elektrodenstückes 12 g Demgemäß sind Klemme 26 a des Stromantriebes 26 rückt. Die so verschobene Zone 10 a wird erneut von und Klemme 28 a des Stromantriebes 28 mit den dem Schiebefeld erfaßt, wenn das Intervall T₃ be- Schiebeelektroden 12 und 14 über das steuernde Netzginnt. Während des Intervalls T₃ sind die Elektroden- werk 22 verbunden. Die entgegengesetzten Klemmen stücke 12/ und 12 g wirksam und verschieben die 35 der Antriebe 26 und 28 und der Elektroden 12 und 14 Grenzen der Zone unter Stücke der gerade nicht sind geerdet. Die von den Antrieben 26 und 28 geaktivierten Elektrode 14. In entsprechender Weise lieferten Ströme sind im wesentlichen gleich groß, wird im Intervall T₄ die erneut verschobene Zone 10 a Das steuernde Netzwerk 22 enthält zwei bistabile durch die Koerzitivkräfte erfaßt, die durch die nun- Elemente 30 und 32. Sie werden ihrerseits durch mehr erregten Elektrodenstücke 14 g und 14 h ge- 40 einen uhrwerkgetriebenen Pulsgenerator gesteuert, liefert werden. Die Zone 10 a befindet sich dann am Die Stromantriebe 26 und 28 sind mit den bistabilen Ende des Intervalls T₁ mit ihrer linken Grenze im Elementen 30 und 32 durch eine Schaltung verbunwesentlichen unterhalb der Mitte des Elektroden- den, die bewirkt, daß die Ausgänge der Antriebe Stückes 12 g, während die rechte Grenze sich im richtig an die Elektroden 12 und 14 weitergegeben wesentlichen unter der Mitte des Elektrodenstückes 45 werden. Die Elemente 36 bis 44 der Schaltung und 12 h findet. Bei Erregung der Elektrode 12 entsteht, die Schaltung selbst entsprechen dem, was bei den wie sich hieraus ergibt, ein Feld von Koerzitivkräften mit binären Werten arbeitenden automatischen Rechin solcher Verteilung, daß die Zone 10 α immer wie- nern verwendet wird. Die dem Element 40 vorgeder erfaßt und in den Einflußbereich der Elektrode schalteten Elemente 36 und 38 sind sogenannte »Und-14 geschoben wird. Das zuletzt erwähnte Verschie- 50 Glieder« oder Tore, während das Element 40 selbst bungsintervall hat die gleiche Charakteristik wie das ein sogenanntes »Oder-Glied« darstellt und die Elek-Intervall T₁ und fällt mit der vierten Diagonale von trode 12 steuert. Einem Element 46, das die Eleklinks zusammen. Die Feldverteilung, die die Verschie- trode 14 steuert und wie das Element 40 ein »Oderbung der Zone bewirkt, setzt ihre Wirkung in der Glied« darstellt, sind Elemente 42 und 44 vorgeschal-Weise fort, daß die Zone 10 α in Richtung auf die 55 tet, die wie die Elemente 36 und 38 »Und-Glieder« Ausgangselektrode 20 zu bewegt wird, solange die oder Tore sind. Die Ausgangsklemme 26 a des Elektroden 12 und 14 in der beschriebenen Weise positiven Stromantriebes 26 ist an je eine Eingangsabwechselnd erregt werden. klemme der Elemente 36 und 42 angeschlossen. Ent-Die Schiebeelektroden 12 und 14 müssen nicht nur sprechend ist die Ausgangsklemme 28 a des negativen abwechselnd erregt werden; notwendig ist ferner, 60 Stromantriebes 28 mit je einer Eingangsklemme der daß die Quelle, der die erregende Energie entnom- Elemente 38 und 44 verbunden. Die übrigen Einmen wird, jeweils die richtige Polarität hat, um Ko- gangsklemmen der Elemente 36, 38, 42 und 44 sind erzitivkräfte vom richtigen Vorzeichen zu erzeugen. mit bestimmten Ausgangsklemmen der bistabilen Diese Bedingung ist dann erfüllt, wenn während der Elemente 30 und 32 verbunden, wie sich noch näher Intervalle T₁ und T₂ die Elektroden 12 und 14 ab- 65 ergeben wird.

wechselnd durch eine Quelle erregt werden, die posi- Die nur als Blöcke gezeichneten bistabilen EIe-

tive Strompulse liefert. Während der Intervalle T₃ mente 30 und 32 können von üblicher Bauart sein,

und T₁ werden Koerzitivkräfte der vorgeschriebenen Geeignet ist beispielsweise die Eccles-Jordansche

Schaltung. Die Ausgänge dieser Schaltungen sind in Fig. 7 mit Q und <§ bezeichnet. Q bedeutet die binäre Eins und Q~ ihr binäres Komplement. Der Q-Ausgang des bistabilen Elementes 30 wird in je eine Eingangsklemme der »Und-Glieder« oder Tore 36 und 38 geleitet und steuert über eine direkte Querverbindung außerdem den Zustand des bistabilen Elementes 32. Der QVAusgang des Elementes 30 geht direkt in je eine Eingangsleitung der »Und-Glieder« 42 und 44. Der Q-Ausgang des bistabilen Elementes 32 wird direkt in je eine weitere Eingangsklemme der »Und-Glieder« 38 und 42 geleitet, während sein (^-Ausgang direkt in je eine weitere Eingangsklemme der »Und-Glieder« 36 und 44 geht. Der Eingang des bistabilen Elementes 30 ist direkt mit dem uhrwerkgesteuerten Pulsgenerator 34 verbunden, so daß sein Zustand unmittelbar durch diesen Generator bestimmt ist. Dagegen steht das bistabile Element 32 unter der Einwirkung des Q-Ausganges des Elementes 30.

An Hand der Tabel Fig. 7 a sollen die Beziehungen zwischen den Zuständen der bistabilen Elemente 30 und 32 während der Intervalle T₁ bis T₄ erläutert werden. Daraus wird sich ergeben, wie die Verteilung und Folge der die Zone verschiebenden Pulse zustande kommt. Die in der Tafel angegebenen Zustände der bistabilen Elemente stellen nur den jeweiligen Zustand des Q-Ausganges d_ar. Die Tafel läßt also erkennen, ob der Q-Ausgang der Eins oder Null entspricht. Die Angabe des jeweiligen Q"-Ausganges erübrigt sich, da er lediglich das Komplement zum Q-Ausgang bildet. Intervalle T₁ bis T₄ sind bereits oben bei Behandlung der Fig. 5 definiert worden. Sie ergeben sich durch die aufeinanderfolgenden Pulse des uhrwerkgetriebenen Pulsgenerators 34.

Als Anfangszustand sei angenommen, daß die Elemente 30 und 32 im Null-Zustand sind. Das bedeutet, daß die beiden Q-Ausgänge im niederen Spannungsbereich liegen. Der erste Puls vom Generator 24 erfolgt in T₁, wirkt auf das Element 30 und versetzt es in den Eins-Zustand. Der Q-Ausgang geht daher in den Bereich hoher Spannung, und diese hohe Spannung liegt an den »Und-Gliedern« 36 und 38. Der Stromantrieb 26 ist ebenso wie der QVAusgang des bistabilen Elementes 32 ebenfalls mit dem »Und-Glied« 36 verbunden. Da aber der Zustand des Elementes 32 sich in T₁ nicht geändert hat, so liegt der Q~-Ausgang im Bereich hoher Spannung. Dieser Q"-Ausgang in Verbindung mit der hohen Spannung am Q-Ausgang desi Elementes 30 versetzt das »Und-Glied« oder Tor 36 in die Lage, Strom vom Antrieb 26 zum »Oder-Glied« 40 und durch dieses zur Elektrode 12 durchzulassen. In T₂ wird beim nächsten Puls vom.Generator 34 das Element 30 in den Null-Zustand zurückgeführt. Zugleich wird der erste Uhrpuls auf. das Element 32 gegeben, um 6s in- den Eins-Zustand zu versetzen. Damit ist erreicht,, was Fig. 7 a für das Intervall T₂ angibt. Während dieses Intervalls soll der positive Stromantrieb 26 auf die· Elektrode 14 wirken; Die dafür nötigen Bedingungen sind am »Und-Glied« 42 erfüllt. Denn es stehtunter der Wirkung des im hohen SpannungSr:. bereich; liegenden Q-Ausganges des Elementes 32 und des_;im: gleicher! Bereich liegenden ^-Ausganges des Elementes 30, läßt also'den Strom vom Antrieb 26 zum »Oder-Glied« 46 und damit zur Elektrode 14 durchtreten. Im nächstfolgenden Intervall T₈, soll der negative Stromantrieb 28 an der Elektrode 12 liegen.

Der nächste Uhrpuls versetzt das bistabile Element 30 in den Eins-Zustand, so daß die Q-Ausgänge beider Elemente 30 und 32 während des Intervalls T₃ im hohen Spannungsbereich liegen. Beide Ausgänge wirken auf das »Und-Glied« 38 und versetzen es in die Lage, den Strom vom Antrieb 28 durchzulassen und damit über das »Oder-Glied« 40 zur Einwirkung auf die Elektrode 12 zu bringen. Das letzte Intervall T₄ beginnt mit der Umschaltung der beiden Elemente 30

ίο und 32 in den Null-Zustand durch den vierten Puls vom Generator 34. Die beiden Q~-Ausgänge der Elemente 30 und 32 liegen nunmehr im hohen Spannungsbereich. Da sie beide auf das »Und-Glied« 44 wirken, so versetzen sie dieses Glied in die Lage, Strom vom negativen Stromantrieb 28 durch das »Oder-Glied« 46 hindurch in die Elektrode 14 zu leiten. Der fünfte Puls vom uhrwerkgesteuerten Generator 34 versetzt das bistabile Element 30 wieder in den Eins-Zustand und läßt das Element 32 im NuIl-Zustand, stellt also wieder die im ersten Intervall T₁ geltenden Bedingungen her, unter denen der Stromantrieb 26 auf die Elektrode 12 wirkt, wie oben für das Intervall T₁ beschrieben wurde. Die Folge der die Zone verschiebenden Pulse wiederholt sich zyklisch in der vorstehend geschilderten Weise und schiebt so eine jede Zone im magnetischen Medium in jede gewünschte Stellung. Die Geschwindigkeit der Verschiebung der Zone hängt von der Pulsfrequenz ab.

Die Pulsverteilung kann auf andere Weise als mittels der oben beschriebenen Schaltung erzeugt werden. Auch ist es nicht notwendig, für diesen Zweck rein elektrische Systeme zu benutzen. Ein mechanisch rotierendes System kann verwendet werden, um die richtige Pulsverteilung zu erhalten. Ferner hängt die bauliche Ausbildung der Schiebeelektroden nebst der Steuervorrichtung zur Erzeugung der schiebenden Pulse und ihre Verteilung von der relativen Ausrichtung der Zone gegenüber der Ausrichtung des Feldes im übrigen magnetischen Material ab. So kann z. B.

das magnetische Material eine Vormagnetisierung haben, die quer zu der Längsachse des magnetischen Körpers gerichtet ist. Dann wird die Zone gleichfalls quer, jedoch in umgekehrter Richtung magnetisiert.

In Fig. 1 ist eine bauliche Gestaltung des Gerätes wiedergegeben, die es geeignet macht, in der vorstehend beschriebenen Weise zu arbeiten. Dabei sei hervorgehoben, daß ein Gemäß der Erfindung gestaltetes Gerät andere Zwecke erfüllen kann als den eines magnetischen Schieberegisters. Es kann beispielsweise als Verzögerungsstrecke oder als Torelement benutzt werden. Als· Element in einem geschlossenen Kreis kann es ferner zur Bildung eines magnetischen Speichers dienen, ähnlich wie. die: be-

55· kannte magnetische Trommel, von der es sich indessen dadurch unterscheidet,, daß die binären Daten in dem Material umlaufen, während das Material selbst im Gegensatz zur rotierenden Trommel in Ruhe bleibt. . ..-·■■'

6o; Das magnetische Schieberegister, das in den Fig. 1 bis 4 als Beispiel gezeichnet ist, "kann durch übliche Aufdampfverfahren hergestellt werden, wie sie zur Schaffung elektrischer und magnetischer Filme durch Niederschlag benutzt werden. Ebensowohl können jedoch andere Verfahren und andere Werkstoffe verwendet werden. Ferroelektrische Stoffe können beispielsweise ebenso wie andere Stoffe verwendet werden, die die Eigenschaft haben, Bereiche von be-

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stimmter Form oder Gestalt aufzunehmen. Werden Aufdampfverfahren im Vakuum benutzt, so kann man sich der bekannten Technik bei der Herstellung dünner Filme oder Überzüge bedienen.

Die Beschreibung des Aufbaues des magnetischen Schieberegisters, wie es in Fig. 1 bis 4 dargestellt ist, lehnt sich an das Schema nach Fig. 5 an. Die einzelnen Schichten und Niederschläge werden von einem Träger 50 gehalten. Der Träger 50 besteht aus Glas elektroden beträgt. Die Elektroden 16 und 18 sind an Eingangsquellen 54 und 42 angeschlossen, die dem Gerät die zu verarbeitenden Daten liefern und als Blöcke wiedergegeben sind. Sie sind den oben angegebenen Strombedingungen entsprechend gestaltet. Die Ausgangselektrode 20 befindet sich in Fig. 3 am rechten Ende des Gerätes in dichter Anlage an der magnetischen Schicht 10. Diese Elektrode ist schmaler als die Schiebeelektroden 12 und 14, so daß

oder anderem Isoliermaterial. Die in Fig. 1 bis 4 ge- ίο sie ein scharfes Ausgangssignal liefert, wenn eine wählte Darstellung gestaltet sich notwendigerweise Zone an ihr vorbeiläuft.

verzerrt, da die einzelnen Schichten außerordentlich dünn sind und sich der maßstäblichen zeichnerischen Darstellung entziehen. Die Dicke der Schichten oder Filme liegt nämlich in der Größenordnung von 0,0125 mm. Die Dicke der leitenden Schichten, die die Schiebeelektroden 12 und 14 bilden, hat die Größenordnung von 10 000 Angstrom. Unter diesen Bedingungen vereinfacht sich die Beschreibung, wenn man die einzelnen Schichten abgelöst von dem Trägerkörper 50 betrachtet.

Eine der Schiebeelektroden, die Elektrode 12, ist in Fig. 4 abgelöst von den übrigen Teilen des magnetischen Schieberegisters dargestellt. Diese Elektroden umfassen den magnetischen Körper, wie oben bereits beschrieben wurde. Zu diesem Zweck können sie die Form eines zusammengefalteten Gitters gemäß Fig. 4 erhalten. Das Gitter besteht aus einem System paralleler und miteinander verbundener, gefalteter Elemente von U-Form, die das magnetische Material umschließen. Die Elektrodenstücke 12a, 12b ... 12i, auf die schon oben hingewiesen wurde, bilden die oberen und unteren Schenkel des gefalteten Gitters und liegen in zwei gemeinsamen Ebenen. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Elektrodenstücke 12 a, 12 b ... 12/ in Abstand voneinander liegen und so das magnetische Material umfassen.

Die zweite Schiebeelektrode 14 stimmt in ihrer Form mit der Elektrode 12 überein. Sie ist mit dem magnetischen Medium gleichfalls verkettet, jedoch 4& gegen die Elektrode 12 in Längsrichtung versetzt. Die zweite Elektrode 14 wirkt auf das magnetische Medium an Stellen, die zwischen den Elektrodenstücken 12 a, 12 b ... 12 i liegen. Die Elektrodenstücke 14 a, 146 ... 14/ sind also, anders ausgedrückt, zwischen den Stücken 12 a, 12 b ... 12 i angeordnet. Die magnetische Schicht 10 liegt gemäß Fig. 2 und 3 in der Mitte zwischen den Elektroden 12 und 14. Zwischen der magnetischen Schicht 10 und den Elektroden 12 und 14 liegen trennende Isolierschichten, die mit 52 bezeichnet sind. Aus Fig. 1 geht hervor, daß die Schiebeelektroden 12 und 14 mit der treibenden Stromquelle 24 über das steuernde Netzwerk 22 verbunden sind, wie dies im einzelnen oben beschrieben ist.

In Fig. 1 erscheinen endlich die beiden Eingangselektroden 16 und 18. Die Elektrode 16 Hegt am linken Ende des Gerätes, während die Elektrode 18 zwischen den Enden angeordnet ist, wie es der schematischen Darstellung nach Fig. 5 entspricht. Die beiden Eingangselektroden 16 und 18 bestehen gleichfalls aus leitendem Film ähnlich den Schiebeelektroden 12 und 14. Die Elektroden 16 und 18 sind so angeordnet, daß sie eine antiparallele Zone erzeu-

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Magnetisches Gerät zur Speicherung, Verschiebung oder Weiterleitung von Rechengrößen in automatischen Rechnern, gekennzeichnet durch einen über seine ganze Ausdehnung vormagnetisierten Körper (10) aus magnetischem Material, in dem durch Teilerregung eine die Rechengröße repräsentierende diskrete Zone (10 a) erzeugt wird, deren magnetische Daten von denen der Vormagnetisierung abweichen und die durch schrittweise fortschreitende Erregung innerhalb der Zone verschoben und dabei an einem Abgriff (20) vorbeigeführt wird.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der fortschreitenden, die Zone (10 a) schrittweise verschiebenden Erregung stromführende Elektrodenstücke oder Polschuhe (12a, 12b, ...; 14a, 14 b, ...) dienen, die mit dem vormagnetisierten Körper (10) magnetisch verkettet sind und bei Erregung in dem Körper Koerzitivkräfte erzeugen.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polschuhe oder Stücke (12 a, 12 b, 12 c, ...) einer stromführenden Elektrode (12) gegen die Polschuhe oder Stücke (14 a, 14 b, ...) einer zweiten Elektrode (14) in Richtung der Verschiebung gegeneinander versetzt sind, und daß die beiden Elektroden abwechselnd erregt werden.

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Erregung der die Verschiebung bewirkenden Elektroden (12, 14) niedriger ist als die Stärke der die Zone (10 a) verstellenden Erregung.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (10) aus magnetischem Material aus einem Film (10') besteht, der auf einen Träger (50) aus Isolierstoff aufgebracht ist.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Erzeugung und zur Verschiebung der Zone (10a) dienenden und die als Abgriff wirkenden Elektroden (12,14, 16, 18, 20) mindestens zum Teil aus Filmen bestehen, die auf einen Träger (50) aus Isolierstoff mittelbar oder unmittelbar aufgebracht sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Aufsatz von M. S. Blois, »Preparation of Thin Magnetic Firnis and their Properties«, Zeitschrift »Journal of Applied Physics«, 1955, S. 975 bis 980;

IRE-Transactions on Elektronic Computers, Degen, deren Länge das doppelte der Länge der Schiebe- 65 zember 1956, S. 184 bis 191.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 20? 680/301 10.