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Nach Art eines Schieberegisters wirkende Speicheranordnung Die Erfindung
bezieht sich auf Schieberegister, deren speichernde Elemente Magnetkerne mit rechteckiger
Hystereseschleife sind, und zwar im besonderen auf solche Schieberegister, bei denen
die einzelnen Informationseinheiten nicht von einem Magnetkern zum folgenden weiterverschoben,
sondern mit Hilfe eines Taktverteilers durch zyklische Ansteuerung der Magnetkerne
nacheinander in je einen Magnetkern fest eingespeichert und durch wiederum zyklische
Ansteuerung dieser Magnetkerne in der ursprünglichen Zeitfolge ausgespeichert werden.
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Es ist bekannt, aus mehreren Informationseinheiten bestehende Informationen
mit Hilfe sogenannter Schieberegister zu verschieben bzw. um eine vorgegebene Anzahl
von Taktzeiten zu verzögern. Bei Schieberegistern, deren speichernde Elemente Magnetkerne
mit rechteckiger Hystereseschleife sind, werden die Informationseinheiten bekanntlich
in Form positiver oder negativer Remanenz gespeichert. Soll nun eine in einem solchen
Magnetkern gespeicherte Informationseinheit zum folgenden Magnetkem weiterverschoben
werden, so muß ein sogenannter Schiebeimpuls dem Magnetkern zugeführt werden. Der
Schiebeimpuls hat dabei die Aufgabe, den Magnetkern in eine bestimmte Richtung zu
magnetisieren. Durch diese Ummagnetisierung werden infolge der dabei auftretenden
Flußänderungen bekanntlich in allen Wicklungen eines Magnetkernes Spannungen induziert
und verursachen in den angeschlossenen Stromkreisen einen Stromfluß. Durch den Stromfluß
von der Ausgangswicklung eines ummagnetisierten Magnetkernes zur Eingangswicklung
des folgenden wird der folgende Magnetkern so magnetisiert, wie bisher der vorhergehende
Magnetkern magnetisiert war. Die Informationseinheit ist damit also um eine Stufe
des Schieberegisters weiterverschoben worden.
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Außer diesem seit langem bekannten Prinzip für Schieberegister aus
Magnetkernen ist eine Speicheranordnung bekanntgeworden, die die gleichen Eigen
schaften besitzt wie ein Schieberegister. Sie arbeitet aber nach einem völlig anderen
Prinzip. Im Gegensatz zu den bisher bekannten Schieberegistern wird nämlich in dieser
Speicheranordnung die einzelne Informationseinheit nicht mehr von Stufe zu Stufe
weiterverschoben, sondern in ein Speicherglied, z. B. einen Magnetkern, fest eingespeichert
und erst nach Ablauf der gewünschten Verzögerungszeit aus diesem Magnetkern wieder
ausgespeichert. Die einzelnen bei Serienbetrieb aufeinanderfolgenden Informationseinheiten,
die zu einer gesamten Information gehören, werden zyklische Ansteuerung der Magnetkerne
in einer solchen Speicheranordnung nacheinander fest eingespeichert und nach Ende
der Speicherzeit auch wieder stellenrichtig durch zyklische Ansteuerung der Magnetkerne
ausgespeichert. Der große Vorteil einer solchen Speicheranordnung mit den Eigenschaften
eines Schieberegisters gegenüber den bekannten Schieberegisterformen, bei denen
die Informationen von Kern zu Kern verschoben werden, ist, daß zur Speicherung einer
Informationseinheit nur ein Magnetkern ein einziges Mal ummagnetisiert werden muß.
Im Gegensatz dazu müssen bei den echten Schieberegistern für eine zu speichernde
In formationseinheit sämtliche Magnetkerne des Registers einmal ummagnetisiert werden.
Zur zykE-schen, d. h. zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuerung der Magnetkerne
ist bei der genannten Speicheranordnung ein Taktverteiler vorgesehen, der zumindest
eine der Zahl der Magnetkerne entsprechende Anzahl von Taktverteilerausgängen besitzt.
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Die oben beschriebene Speicheranordnung besitzt bei ihren wesentlichen
Vorteilen noch einen Nachteil. Wenn nämlich bei der zyklischen Ansteuerung der Magnetkerne
ein bestimmter Magnetkern zur Einspeicherung einer Informationseinheit angesteuert
werden soll, so müssen über zwei seiner Wicklungen Halbströme der Größe 1/2 fließen.
Es wird also von dem bekannten 1/2-Prinzip Gebrauch gemacht. Die Anwendung dieses
Prinzips bedeutet aber bei dem üblicherweise verwendeten Magnet kernmaterial, daß
eine saubere Arbeitsweise nur in einem beschränkten Temperaturbereich möglich ist.
Mit steigender Temperatur verändert sich nämlich
die Hystereseschleife
des Magnetkernmaterials derart, daß die einzelnen Halbströme einen größeren Remanenzabbau
verursachen als bei normaler Arbeitstemperatur. Das führt dazu, daß zunächst die
unerwünschten Störimpulse bei einer eingespeicherten Information »Null« unzulässig
groß werden und bei noch weiterer Steigerung der Temperatur sogar eine vollständige
Umm agnetisierung durch einen einzigen Halbstrom der Größe I/2 hervorgerufen werden
kann.
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Die Erfindung macht ebenfalls von dem Prinzip der festen Einspeicherung
Gebrauch. Ihr liegt aber die Aufgabe zugrunde, das fehlerhafte Arbeiten bei erhöhter
Temperatur zu vermeiden. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß jeweils
die Einspeicherwicklung eines Magnetkernes mit der Ausspeicherwicklung des folgenden
Magnetkernes parallel an einem Ausgang des Taktverteilers liegt, die Ausspeicherwicklungen
der Magnetkerne direkt und die Einspeicherwicklungen über mindestens einen, jeweils
entsprechend der zu speichernden Informationseinheit gesteuerten Schalter an ein
festes Potential angeschlossen und die geradzahligen sowie die ungeradzahligen Magnetkerne
mit je einer Lesewicklung verbunden sind. Bei der Schaltungsanordnung gemäß der
Erfindung werden die Magnetkerne nicht durch je zwei koinzidierte Ströme der Größe
I/2 beaufschlagt, wenn sie von der einen Remanenzlage in die andere ummagnetisiert
werden sollen. Die Ansteuerung der Magnetkerne sowohl bei der Einspeicherung einer
Informationseinheit als auch bei der Ausspeicherung erfolgt mit Strömen mindestens
der Größe 1. Damit fallen die an die Größe und Dauer der Ströme zu stellenden kritischen
Forderungen weg.
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An Hand der Fig.1 und 2 werden die Wirkungsweise sowie Ausführungsbeispiele
von Speicheranordnungen gemäß der Erfindung näher erläutert.
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Die in Fig.1 dargestellte Schaltungsanordnung besteht im wesentlichen
aus dem Taktverteiler TV und den Magnetkernen M 1 bis M4. Es ist zu erkennen,
daß die Einspeicherwicklung eines Magnetkernes parallel mit der Ausspeicherwicklung
des jeweils folgenden Magnetkernes parallel an einem Ausgang des Taktverteilers
TV liegt. Zur Entkopplung der einzelnen Einspeicher- und Ausspeicherwicklungen
der Magnetkerne M1 bis M4 ist jeweils mit der Einspeicherwicklung eines Magnetkernes
ein Richtleiter und mit der Ausspeicherwicklung eines Magnetkernes ein Widerstand
in Reihe geschaltet. Ein ; besonderes Merkmal der Anordnung gemäß der Erfindung
ist, daß sowohl die geradzahligen Magnetkerne, d. h. die Magnetkerne M 2 und M 4,
als auch die ungeradzahligen Magnetkerne, d. h. M 1 und M 3, mit je einer Leseleitung,
nämlich der Leitung L 1 ; bzw: der Leitung L 2, verbunden sind. Außerdem sind in
dem dargestellten Beispiel die Aus.speicherwicklungen aller Magnetkerne über den
Widerstand R 2 an Masse und die Einspeicherwicklungen aller Magnetkerne über den
Schalter S und den Wider- t stand R 3 an Masse gelegt. An den Ausgängen T 1 bis
T5 des Taktverteilers TV erscheinen in zyklischer Folge zeitlich nacheinander Taktimpulse.
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Die Wirkungsweise der dargestellten Schaltungsanordnung wird an Hand
des folgenden Beispieles c erklärt: Die als Schieberegister wirkende Schaltungsanordnung
gebe ihre gespeicherte Information 1101 an eine weitere Speicheranordnung, und erhalte
statt dessen die Information 1011. Durch einen Taktimpuls T wird der Taktverteiler
TV gestartet und weitergeschaltet. Zur Taktzeit T 1 wird die in dem Magnetkern
Ml gespeicherte Informationseinheit »Eins« durch einen auf dem Taktverteilerausgang
T 1 erscheinenden Impuls abgefragt. Dabei fließt ein Strom von Masse über den Widerstand
R 2, die Ausspeicherwicklung des Magnetkernes M 1 und den damit in Reihe liegenden
Widerstand R 11 zum Taktverteilerausgang T 1.
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Zur Taktzeit T 2 erscheint am Ausgang T 2 des Taktverteilers
TV ein Impuls. Zur gleichen Zeit wird der Schalter S entsprechend der in
den Magnetkern M1 einzuspeichernden neuen Informationseinheit, im vorgegebenen Beispiel
»Eins«, geschlossen. Dadurch ergibt sich ein Stromfluß von Masse über den Widerstand
R 3, den Schalter S, die Einspeicherwicklung des Magnetkernes M 1 und den Richtleiter
D 1 zum Taktverteilerausgang T 2 des Taktverteilers TV.
Dieser Stromfluß
über die Einspescherwicklung des Magnetkernes Ml verursacht eine Ummagnetisierung
des Magnetkernes M 1 und damit die Einspeicherung der Informationseinheit »Eins«.
Gleichzeitig fließt aber außerdem ein Strom von Masse über den Widerstand R 2, die
Ausspeicherwicklung des Magnetkernes M2 und den Widerstand R 12 zu dem gleichen
Taktverteilerausgang T2. Damit wird also zur gleichen Zeit der Magnetkern M2 in
seine Ruhelage zurückmagnetisiert und die in ihm gespeicherte Informationseinheit,
im vorliegenden Fall die Informationseinheit »Eins«, ausgespeichert.
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Zur Taktzeit T 3 spielen sich im wesentlichen die gleichen Vorgänge
ab wie zur Taktzeit T2. Dadurch, daß die nächste neu einzuspeichernde Informationseinheit
eine »Null« ist, wird aber der Schalter S gleichzeitig mit dem Auftreten des Taktimpulses
an dem Taktverteilerausgang T3 diesmal nicht geschlossen, sondern bleibt geöffnet.
Es kann also kein Strom von Masse über den Widerstand R3, den Schalter S und die
Einspeicherwicklung des Magnetkernes M 2 sowie den Richtleiter
D 2 fließen. Es fließt lediglich ein Strom von Masse über den Widerstand
R2, die Ausspeicherwicklung des Magnetkernes M 3 und den Widerstand R 13 zum Taktverteilerausgang
T3. Die im Magnetkern M 3 gespeicherte Informationseinheit wird damit ausgespeichert.
Da über die Einspeicherwicklung des Magnetkernes M2 zur Taktzeit
T 3 kein Strom fließen kann, bleibt der Magnetkern M2 in seiner Ruhelage,
d. h., er speichert bis zur Abfrage die Informationseinheit »Null«.
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Zur Taktzeit T 4 wird, entsprechend der neu einspeichernden Informationseinheit
»Eins«, der Schalter S wieder geschlossen, und es kann ein Strom über die Einspeicherwicklung
des Magnetkernes M3 fließen. Gleichzeitig wird durch einen Stromfluß über die Ausspeicherwicklung
des Magnetkernes M4 die in M4 gespeicherte Informationseinheit ausgespeichert.
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Zur Taktzeit T5 wird, da die beschriebene Schaltungsanordnung nur
zur Speicherung von insgesamt vier Informationseinheiten ausgelegt ist, nur die
letzte Informationseinheit der neu einzuschreibenden Information, d. h. die Informationseinheit
»Eins«, durch Schließen des Schalters S 1 eingespeichert.
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Soll eine Speicheranordnung gemäß der Erfindung für sogenannten rückgekoppelten
Betrieb vorgesehen
werden, d. h., soll die in der Anordnung gespeicherte
Information nach Abfragen wieder eingeschrieben werden, dann ist es notwendig, ein
Glied vorzusehen, das jede abgefragte Informationseinheit um eine Taktzeit verzögert.
Als Verzögerungsglied kann dabei ein Magnetkern mit rechteckiger Hystereseschleife
verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es, einen solchen als Verzögerungsglied
wirkenden Magnetkern mit in den Leseverstärker einzubeziehen und gleichzeitig noch,
in Verbindung mit einem Transistor, als Eingabeschalter zu verwenden.
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Eine solche gleichzeitig als Leseverstärker, Verzögerungsglied und
Eingabeschalter dienende Anordnung ist in Fig.2 dargestellt. Sie besteht aus den
beiden Transistoren Tr1 und Tr2 sowie einem Übertrager Ü und einem Magnetkern
M5. Die Primärseite des Übertragers tl ist mit einer Leseleitung verbunden.
Bei Auftreten eines Lesesignals auf dieser Leitung wird der Transistor Trl ausgesteuert
und verursacht einen Stromfluß über die Wicklung W 1 des Magnetkernes
M5. Dadurch wird der Magnetkern von seiner Ruhe- oder »Null«-Lage in seine
»Eins«-Lage ummagnetisiert. Durch einen danach über die Wicklung W 2 gegebenen
Taktpuls Ta wird der Magnetkern wieder in seine »Null«-Lage zurückmagnetisiert.
Dadurch tritt an der Wicklung W 3 eine Spannung auf, die den Transistor Tr
2 durchlässig steuert. Dieser Transistor führt dadurch einen Strom, der über
die Wicklung W 4 die Wirkung des in der Wicklung W 2 fließenden Stromes in bekannter
Weise unterstützt. Tritt auf der mit der Primärseite des Übertragers Ü verbundenen
Leseleitung kein Signal auf, dann wird auch keiner der beiden Transistoren Tr
1 und Tr 2 ausgesteuert. Der Transistor Tr2 wirkt also entweder als
durchlässiger oder als undurchlässiger Schalter.
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In Fig. 3 ist eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung dargestellt,
die für rückgekoppelten Betrieb vorgesehen ist und zwei Anordnungen nach Fig.2,
die gleichzeitig als Leseverstärker, Verzögerungsglied und Eingabeschalter dienen,
enthält. Die Anordnung der Ausspeicherwicklung der MagnetkerneMl bis M4 ist die
gleiche wie bei dem in Fig.l dargestellten Ausführungsbeispiel. Die Einspeicherwicklungen
sind dagegen in zwei Gruppen aufgeteilt, von denen die eine mit dem einen, LVS
1,
und die andere Gruppe mit dem zweiten gleichzeitig als Verzögerungsglied
und Schalter wirkenden Leseverstärker LVS 1 verbunden ist. Voraussetzung
für den einwandfreien Betrieb der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 ist, daß die in
den beiden Anordnungen LVS 1 und LVS 2 enthaltenen Magnetkerne abwechselnd
durch je einen Taktimpuls abgefragt werden. Bei der nachfolgenden Erläuterung der
Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Fig.3 wird angenommen, daß ebenfalls
wieder die Information 1101 gespeichert ist.
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Die Anordnung arbeitet wie folgt: Zur Taktzeit T 1 wird die Informationseinheit
»Eins« aus dem MagnetkernM1 abgefragt. Der der Informationseinheit entsprechende
Impuls erscheint auf der Leseleitung L 1 und wird in dem als Verzögerungsglied wirkenden
Magnetkern des Leseverstärkers und Schalters LVS1 für die Zeit eines Taktimpulses
gespeichert.
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Der zur Zeit T 2 abgegebene Taktimpuls tritt gleichzeitig mit dem
Impuls Ta 1 zur Abfrage des Magnetkernes im Leseverstärker und Schalter LVS1
auf. Durch diesen Taktimpuls Tal wird die zwischengespeicherte Informationseinheit
ausgespeichert und durch den damit geöffneten Transistor Tr2 wieder der Schaltungsanordnung
übermittelt. Dies wird, in 5 gleicher Weise wie bei der in Fig.1 dargestellten Schaltungsanordnung,
durch einen Stromfluß über den Widerstand R 3, den durchlässigen Leseverstärker
und Schalter LVS 1, die Einspeicherwicklung des Magnetkernes M1 und der Richtleiter
D 1 zum Taktverteilerausgang T 2 erreicht. Gleichzeitig wird die im Magnetkern M2
gespeicherte Informationseinheit abgefragt und über die Leseleitung L 2 in den Magnetkern
des Leseverstärkers und Schalters LVS 2 eingespeichert.
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Zur Taktzeit T 3 spielen sich grundsätzlich die gleichen Vorgänge
wie zur Taktzeit T2 ab. Die aus der Speicheranordnung zur Zeit T 2 herausgelesene
und im Magnetkern des Leseverstärkers und Schalters LVS 2 Informationseinheit
durch den Taktimpuls Z'a 2 ausgespeichert. Da es um eine Informationseinheit
»Eins« handelt, wird der Transitor TY2 wieder durchlässig gesteuert und dadurch
der Magnetkern M2 in die »Eins«-Lage magnetisiert. Es. wird gleichzeitig der Magnetkern
M3 abgefragt, dessen Nachricht wieder über die Leseleitung L 1 in den Magnetkern
des Leseverstärkers und Schalters LVS 1 eingegeben wird.
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Zur Taktzeit T4 erscheint am Taktverteilerausgang T 4 ein Impuls.
Da es sich bei der aus dem Magnetkern M 3 zur Zeit T 3 ausgespeicherten
Informationseinheit um eine »Null« handelte, wird zur Zeit T 4 aus dem Magnetkern
des Leseverstärkers und Schalters LVS1 mit Hilfe des Taktimpulses Tal
kein
Impuls weitergegeben. Lediglich die im Magnetkern M4 gespeicherte Informationseinheit
wird ausgespeichert. Diese Informationseinheit wird diesmal wieder in den Magnetkern
des Leseverstärkers und Schalters LVS2 eingegeben.
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Zur Taktzeit T 5 wird die im Magnetkern des Leseverstärkers und Schalters
LVS2 enthaltene Informationseinheit wieder in den Magnetkern M4 eingespeichert und
gleichzeitig die im Magnetkern M 1
enthaltene Informationseinheit ausgespeichert.
Die Taktzeit T5 fällt also in diesem speziellen Fall mit der Taktzeit T 1 zusammen.
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Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig.2 wurde an Hand
zweier in Fig.3 dargestellte, als Leseverstärker, Verzögerungsglied und Eingabeschalter
wirkende Anordnungen beschrieben. An Stelle dieser Anordnungen können aber auch
beliebige andere, z. B. speziellen Aufgaben angepaßte Anordnungen verwendet werden.