DE1186509B - Magnetspeicher mit einem mit zueinander senkrechten Bohrungen versehenen Magnetkern - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche KL: 21 al-37/06

Nummer: 1186 509

Aktenzeichen: J 23925IX c/21 al

Anmeldetag: 22. Juni 1963

Auslegetag: 4. Februar 1965

Die Erfindung betrifft einen insbesondere als Magnetkern-Matrixspeicher elektronischer Rechenmaschinen und andere Geräte zur automatischen Datenverarbeitung verwendbaren Magnetspeicher mit mindestens einem mit zueinander senkrechten Bohrangen versehenen Magnetkern aus einem Material mit nahezu rechteckiger Hystereseschleife.

Die bisher bekannten derartigen Magnetspeicher, bei denen normale Ringkerne zum Ermöglichen einer zerstörungsfreien Ablesung mit einer Quer- ία bohrung versehen sind, haben, wie alle Magnetspeicher mit diskreten Speicherelementen, den Nachteil, daß ihre Herstellung durch das erforderliche Auffädeln der Speicherelemente schwierig und daher teuer ist und ihr Raumbedarf durch die Tatsache, daß durch die Bohrung jedes Magnetkernes mehrere Leiter in verschiedenen Richtungen führen und dieser daher eine bestimmte Mindestgröße aufweisen muß, kaum mehr verringert werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist ein Magnetspeicher der eingangs genannten Art, der diese Nachteile nicht aufweist, der einfach und platzsparend aufgebaut werden kann und es dadurch ermöglicht, die Speicherkapazität gegenüber bisher bekannten Speicheranordnungen um mindestens eine Größenordnung zu erhöhen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Magnetkern röhrenförmig ausgebildet und neben seiner Längsbohrung mit einer Anzahl von Querbohrungen versehen ist, deren Achsen senkrecht oder nahezu senkrecht auf der Achse der Längsbohrung stehen, und weiterhin dadurch, daß durch diese Bohrungen Leiter verlaufen, die derart erregbar sind, daß bei koinzidenter Erregung des durch die Längsbohrung verlaufenden Leiters sowie jeweils eines der durch die Querbohrungen verlaufenden Leiter ein wellenförmig um die entsprechende Querbohrung herum verlaufender ringförmiger Teil der Rohrwand des Magnetkernes ummagnetisiert wird.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles eines wortorientierten Magnetkern-Matrixspeichers näher beschrieben.

F i g. 1 a, Ib und 1 c zeigen ein Schema des Magnetspeichers nach der Erfindung, dessen länglicher Kern 10 aus magnetischem Material eine nahezu rechteckige Hysteresekurve aufweist. Der Kern 10 hat eine Hauptöffnung 12, und entlang seiner Längenausdehnung besitzt er einen abgegrenzten Teil mit zwei Sekundäröffnungen 14 und 16. Die Sekundär-Öffnungen 14 und 16 liegen einander so gegenüber, daß die Mittellinie der Öffnungen quer zur Längs-Magnetspeicher mit einem mit zueinander
senkrechten Bohrungen versehenen Magnetkern

Anmelder:

International Business Machines Corporation,
Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen (Württ.), Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Robert Frederick Elf ant, Yorktown Heights, N. Y.; Kurt Rudolph Grebe, Beacon, N.Y. (V.StA.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 29. Juni 1962 (206 356)

achse des Kerns 10 verläuft. Der abgegrenzte Teil des Kerns 10 besteht aus dem Material, das sich direkt neben und zwischen den Sekundäröffnungen 14 und 16 befindet. Die Sekundäröffnungen 14 und 16 können entweder zentral angeordnet sein, wie es der Querschnitt des Kerns 10 in F i g. 1 b zeigt, oder sie können versetzt liegen, wie es der Querschnitt in Fig. Ic zeigt. Ein erster Leiter W ist durch die Hauptöffnung 12 gefädelt und ist so mit dem ganzen Material des Kerns 10 gekoppelt. Ein zweiter Leiter B geht durch beide Sekundäröffnungen 14 und 16 hindurch und ist so mit dem abgegrenzten Teil des Kerns 10 gekoppelt. Das eine Ende des ersten Leiters W ist geerdet, und das andere Ende ist an einen Impulsgenerator 18 zum Lesen und Rückstellen und einen Wortimpulsgenerator 20 angeschlossen. Bei dem zweiten Leiter B ist das eine Ende an eine zweipolige Schaltvorrichtung 22 und das andere Ende an eine ähnliche Schalteinrichtung 24 angeschlossen. Der Schalter 22 verbindet den Leiter B entweder mit der Erde oder mit einem Bitimpulsgenerator 26, und der Schalter 24 verbindet den Leiter B entweder mit der Erde oder mit einem Lastwiderstand 28. Die Schalter 22 und 24 sind funktionell miteinander verbunden, derart, daß entweder der Schalter 22 den Leiter B an den Impulsgenerator 26 anschließt und der Schalter 24 den Leiter B

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erdet oder der Schalter 24 den Lastwiderstand 28 an 16 das durch die Erregung des Leiters W-entstandene

den Leiter B legt und der Schalter 22 den Leiter B magnetische Feld das ^FeId'verstärkt, das durch die

erdet. Erregung des Leiters B entsteht. Im rechten Teil des

Im Betriebszustand wird zunächst der Impuls- _sKerns 10 verstärkt angrenzend an die., öffnung_Λ14 generator 18 betätigt, um den Leiter W. mit einem 5 das "durch die Erregung des Leiters W- entstehende negativen Impuls einer solchen Größe zu erregen, magnetische Feld das durch die Erregung des Leidaß der Kern in eines Bezugs-Remänenzzustand ge- ters B erzeugte magnetische Feld, während angrenbracht wird, wie es Fig. 2a zeigt. Dort ist die rema- zend an die öffnung 16 das durch die Erregung des nente Flußverteilung in dem Kern 10 durch mit Pfei- Leiters W gebildete magnetische Feld dem durch die len versehene Linien 30, 32, 34 und 36 dargestellt. io Erregung des Leiters B erzeugten magnetischen Feld Zur Erleichterung der Darstellung wird immer dann, entgegengerichtet ist. Die durch die Erregung der wenn der Leiter W durch den Impulsgenerator 18 Leiter W und B erzeugten Felder heben also einerregt wird, um den Kern 10 in den Bezugszustand ander im linken Teil des Kerns 10 an der öffnung 14 von Fig. 2a zu bringen, dieser Vorgang nachstehend und im rechten Teil des Kerns 10 an der öffnung 16 als »Auslesen« des Kerns 10 bezeichnet. 15 auf. Diese Felder verstärken einander im rechten Teil

Wenn nun der Kern 10 im Bezugszustand ist, wird des Kerns 10 an der Öffnung 14 und im linken Teil

bei Erregung des Impuisgenerators 20 der Leiter W des Kerns 10 an der öffnung 16. Dort wo diese FeI-

durch. einen positiven. Strom erregt. Dieser erzeugt der einander verstärken, wird die Magnetisierung des

ein magnetisches Feld, das um den Umfang des Materials nicht umkehrbar umgeschaltet, und die

Kerns 10 herum verläuft und dem remanenten Fluß, 20 remanente Fluß verteilung entspricht der in Fig. 2 b

der durch die Linien 30 bis 36 definiert ist, entgegen- dargestellten, die willkürlich als gespeicherte binäre

gerichtet ist. Die Größe des vom Impulsgenerator 20 »1« bezeichnet wird.

gelieferten Stromimpulses wird so gewählt, daß die Aus Fig. 2b, die eine Abwicklung des Kems 10 Größe des· an den Kern 10 angelegten Feldes allein darstellt, geht hervor, daß die remanente Flüßvernicht ausreicht, um eine vollständige nicht umkehr- 25 teilung in dem Kern 10 gegenüber der von Fig. 2a bare Änderung der remanenten Magnetisierung des insofern verändert ist, als das an die öffnung 14 anKerns gemäß F i g. 2 a zu bewirken. Bei Beendigung grenzende Material im rechten Teil des Kems und des Impulses aus dem Impulsgenerator 18 bleibt das an die öffnung 16 angrenzende Material im linalso der Kern 10 remanent magnetisiert, wie es ken Teil des Kems entgegengesetzt magnetisiert sind F i g. 2 a darstellt. 30 und so eine Flußverteilung definieren, wie sie durch

Es sei angenommen, daß die Schalter 22 und 24 die mit Pfeilen versehenen Linien 30, 35, 38, 40 dar-

so betätigt sind, daß das eine Ende des Leiters B gestellt ist. Man sieht, daß die Flußverteilung be-

mit dem Impulsgenerator 26 und das andere Ende züglich der Linien 30 und 36 etwa dieselbe bleibt,

init der Erde verbunden ist und daß der Impuls- aber bei den Linien 38 und 42 eine gebogene und

generator 26 betätigt ist. Der Leiter B wird durch 35 bei der Linie 40, die mit dem Material gekoppelt ist,

den Impulsgenerator 26 mit einem positiven Impuls das angrenzend an die öffnungen 14 und 16 umge-

erregt. Der Leiters koppelt einen abgegrenzten Teil kippt wird, eine geknickte Form annimmt. Bei gleich-

des Keims 10 und erzeugt ein magnetisches Feld, zeitiger Anlegung der magnetischen Felder enthält

welches um die Sekundäröffnungen 14 und 16 des der zwischen den öffnungen 14 und 16 befindliche

Kerns herum im Uhrzeigersinne verläuft. Im linken 40 Teil des Kems 10 eine die remanente Flußverteilung

Teil des Kerns 10 verläuft das Magnetfeld des Lei- darstellende Linie 40, die anzeigt, daß dieser Teil des

ters B angrenzend an die öffnung 14 in Richtung des Kems 10 eine nicht umkehrbare Flußänderüng

remanenten Flusses indem Material und sättigt da- durchmacht.

her das Material weiter, während das an die Öffnung Beim Auslesen des Kerns 10 werden die Schalter 16 im linken Teil angrenzende Material ein Feld er- 45 22 und 24 jeweils so betätigt, daß Leiter B an Erde hält, das dazu neigt, den Magnetfluß in den entgegen- und an den Lastwiderstand 28 gelegt wird. Wenn im gesetzten Zustand umzuschalten. Im rechten Teil des Kern 10 eine binäre »1« gespeichert ist (Fig. 2b) Kerns 10 wird an das an die öffnung 14 angrenzende und dieser ausgelesen wird, um den in Fig. 2a geMaterial ein Feld angelegt, das dazu neigt, den Ma- zeigten Bezugszustand herzustellen, findet eine nicht gnetfluß umzuschalten, während das an die öffnung 5° umkehrbare Flußänderung in dem Kern statt. So-16 angrenzende Material weiter in die Sättigung ge- wohl das an die öffnung 14 des rechten Kernteils antrieben wird. Der von dem Impulsgenerator 26 ge- grenzende Material als auch das an die öffnung 16 lieferte Stromimpuls wird jedoch so gewählt, daß die des linken Kernteils angrenzende Material werden Größe des durch den Leiter B an den Kern 10 aage- umgeschaltet, und es entsteht in dem Leiter B eine legten Feldes allein nicht ausreicht, um eine wahr- 55 Spannung, welche diese Flußänderung anzeigt,
nehmbare Änderung in der remanenten Magnetisie- In F i g. 3 ist ein Impulsprogramm der verschierung des Kerns zu bewirken. In der Praxis wird denen Impulsgeneratoren 18, 20 und 26 gezeigt, zuallerdings auch hier eine geringe Flußmenge umge- sammen mit den Ausgangsspannungen, die im Leischaltet, die aber hier außer acht gelassen wird. ter B während einer Ausleseoperation für die ver-

Es sei nun angenommen, daß der-Kem 10 rema- 60 schiedenen angelegten Felder induziert wird. Wenn

nent magnetisiert ist, wie es F i g. 2 a zeigt, und daß der Leiter W durch den Generator 20 erregt wird

die Impulsgeneratoren 20 und 26 beide betätigt sind, (W20), entsteht im Leiter B während des Auslesens

um gleichzeitig die Leiter W bzw. B zu erregen. In ein kleines positives Ausgangssignal (528). Wenn

dem Unken Teil des Kems 10 ist angrenzend an die nur der Leiter B erregt wird (526), entsteht während

öffnung 14 das durch die Erregung des Leiters W 65 des Auslesens ein weit kleineres Signal (B 28). Wenn

gebildete magnetische Feld dem magnetischen Feld jedoch die Leiter W und B gleichzeitig erregt wer-

entgegengerichtet, das durch die Erregung des Lei- den, wird im Leiter B während des Auslesens des

ters B entsteht, während angrenzend an die öffnung Kems 10 ein Ausgangssignal induziert, das viel grö-

ßer als dasjenige ist, das bei alleiniger Erregung des Leiters W erzeugt wird (Zi 28). In der Praxis verhalten sich diese beiden Ausgangssignale mindestens wie 10:1.

In F i g. 4 ist ein Matrixspeicher mit dem Magnetspeicher nach der Erfindung schematisch dargestellt. Der Speicher ist wortorientiert und enthält mehrere Wort-Spaltenleiter Wl bis W 3 und mehrere Bit-Zeilenleiter Bl bis B 3. Jedem Wortleiter Wl bis W 3 ist ein röhrenförmiger Kern 10.1 bis 10.3 zugeordnet. Entlang jedes röhrenförmigen Kerns 10.1 bis 10.3 sind mehrere getrennte Sekundäröffnungen paarweise ebenso angeordnet wie die in F i g. 1 a gezeigten Sekundäröffnungen 14 und 16. Jeder Bit-Zeilenleiter koppelt einen anderen Teil eines Kerns 10.1 bis 10.3. Bei den Wort-Spaltenleitern ist das eine Ende geerdet, während das andere Ende mit einem Worttreiber 44 verbunden ist, der eine Adressenauswahl einer bestimmten Wortleitung Wl bis W 3 und die den Impulsgeneratoren 18 und 20 von Fig. la entsprechende Impulserzeugung vornehmen kann. Die Bit-Zeilenleiter B1 bis B 3 sind mit einem Bittreiber 46 über zugeordnete Schalter 22.1 bis 22.3 sowie über Schalter 24.1 bis 24.3 mit Lastwiderständen 28.1 bis 28.3 verbunden. Der Treiber 46 erfüllt die Funktion der Bitadressierung und Impulserzeugung entsprechend dem Impulsgenerator 26 von F i g. 1 a, während die Schalter 22.1 bis 22.3 und 24.1 bis 24.3 den Schaltern 22 und 24 von F i g. 1 a entsprechen. Die Wirkungsweise dieses Speichers gleicht derjenigen der Vorrichtung von Fig. la. Während der Schreibzeit eines Speichertaktes werden eine bestimmte Wortleitung Wl bis W 3 und gleichzeitig damit diejenigen Bit-Zeilenleiter Bl bis B 3 erregt, bei denen eine binäre »1« gespeichert werden soll. Für diejenigen Bitstellen der Kerne 10.1 bis 10.3, in denen entweder der zugehörige Bit-Zeilenleiter oder der entsprechende Wortleiter nicht erregt ist, findet keine wahrnehmbare Rußänderung statt. Für das Auslesen wird ein ausgewählter Wortleiter Wl bis W 3 durch einen negativen Impuls erregt, während die Schalter 22 und 24 so betätigt werden, daß sie die Lastwiderstände 28 mit den Bit-Zeilenleitern B verbinden.

Während die in F i g. 1 a gezeigte Speichervorrichtung den Leiter!? durch entsprechendes Betätigen der Schalter 22 und 24 sowohl als Informations-Eingabeleiter als auch als Ausgangsleiter verwendet, kann auch ein weiterer dem Leiter JB entsprechender Leiter für das Ausgangssignal vorgesehen werden, wodurch die Schalter 22 und 24 unnötig werden. Weiter dürfte es, obwohl in F i g. 4 ein wortorientierter Speicher dargestellt ist, dem Fachmann ohne weiteres verständlich sein, daß in gleicher Weise auch ein bitorientierter Speicher aufgebaut werden kann, wenn lediglich noch ein Inhibitleiter verwendet wird, der parallel zum Leiter W verläuft und mit allen Bitstellen einer Ebene gekoppelt ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Magnetspeicher mit mindestens einem mit zueinander senkrechten Bohrungen versehenen Magnetkern aus einem Material mit nahezu rechteckiger Hystereseschleife, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkern (10) röhrenförmig ausgebildet und neben seiner Längsbohrung (12) mit einer Anzahl von Querbohrungen (14,16) versehen ist, deren Achsen senkrecht oder nahezu senkrecht auf der Achse der Längsbohrung stehen und daß durch diese Bohrungen Leiter verlaufen (W, B), die derart erregbar sind, daß bei koinzidenter Erregung des durch die Längsbohrung verlaufenden Leiters (W) sowie jeweils eines der durch die Querbohrungen verlaufenden Leiter ein wellenförmig um die entsprechende Querbohrung (14,16) herum verlaufender ringförmiger Teil (40) der Rohrwand des Magnetkernes (10) ummagnetisiert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Längsbohrung verlaufende Leiter (Wl) einer der Spaltenleiter und die durch die Querbohrungen verlaufenden Leiter (Bl bis B 3) einige der Zeilenleiter eines Magnetkern-Matrixspeichers sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der durch die Querbohrungen verlaufenden Leiter (B) durch eine Umschaltvorrichtung (22, 24) wahlweise an einen Impulsgenerator (26) oder an einen Lastwiderstand (28) anschließbar ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der durch die Querbohrungen verlaufenden Leiter an einen Impulsgenerator und je ein weiterer parallel verlaufender Leiter an einen Lastwiderstand angeschlossen ist.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem durch die Längsbohrung verlaufenden Leiter ein weiterer Inhibitleiter vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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