DE1192257B - Verfahren zum zerstoerungsfreien Lesen von elektrischen Zuordnern mit Lerncharakter - Google Patents
Verfahren zum zerstoerungsfreien Lesen von elektrischen Zuordnern mit LerncharakterInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
Deutsche Kl.: 21 al-3^/88· :V-,
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Stl9580IXc/21al
8. August 1962
6. Mai 1965
8. August 1962
6. Mai 1965
In der Patentanmeldung St 16 936 IX/43 a — (deutsche Auslegeschrift 1 179 409) ist ein elektrischer
Zuordner mit Lerncharakter beschrieben, bei dem in der sogenannten Lernphase binäre Eigenschaftssätze
den Spaltenleitungen angeboten und auf Grund dieser Eigenschaftssätze zeilenweise die Kreuzungspunkte formiert
werden. Als formierbare Medien können beispielsweise-Magnetkerne
verwendet werden, die in mehreren Schritten in ihre Sättigung gebracht werden. Die
Abfrage der so formierten Matrix in der Kannphase muß zerstörungsfrei vor sich gehen, damit die gelernten
Informationen auch beliebig oft zur Verfügung stehen.
In der Patentanmeldung St 16 936 IX/43 a ist ferner angegeben, daß die Abfrage von Speicherkernen
unter Ausnutzung der Abhängigkeit der Permeabilität vom Speicherinhalt erfolgen kann, beispielsweise in
bekannter Weise nach der Oberwellenmethode. Wird nämlich eine Kernwicklung mit einem Wechselstrom
genügend hoher Frequenz ω gespeist, so kann an einer zweiten Wicklung neben der induzierten Grundwelle ω
die durch die Nichtlinearität der Permeabilität des Kernes entstehende Oberwelle 2 ω entnommen werden.
Ihre Phasenlage <ρ(2ω) = 0 oder
<ρ(2ω) = 180°
hängt nun von dem Magnetisierungszustand des Speicherelementes ab, gibt also eine Aussage darüber,
ob eine binäre Null oder eine binäre Eins in dem betreifenden Kern gespeichert ist.
Durch Vergleich mit einem Phasennormal in einer entsprechenden phasenempfindlichen Leseanordnung
kann man dann den Speicherinhalt feststellen. Die Ablesung ist zerstörungsfrei, wenn die Frequenz ω
so groß gewählt wird, daß diese für sich allein nicht in der Lage ist, den Kern umzupolarisieren, bzw. wenn
bei relativ niedriger Frequenz, bei der normalerweise die Remanenzzustände der Speicherkerne Polaritätswechseln eines Speisewechselstromes noch zu folgen
vermögen, die Amplitude so klein ist, daß keine fortwährende Umpolarisierung des Kernes bewirkt wird.
Eine bekannte Möglichkeit der zerstörungsfreien Abfrage einzelner Magnetkerne besteht darin, einen
Kern mit zwei Wechselströmen unterschiedlicher Frequenz (O1 und ω2 auf einer Wicklung oder über zwei
getrennte Eingangswicklungen zu speisen, so daß sich infolge der Nichtlinearität der Äif-Kennlinie des Kernmaterials
Summen- und Differenzfrequenzen ((O1 + ω^)
und ((O1 — W2) bilden, deren Spannungen wieder in
Abhängigkeit von dem Kernzustand in einer Ausgangswicklung einen Phasenunterschied von 180° aufweisen.
Durch Bestimmung der Phasenlage der Ausgangsfrequenz kann daher festgestellt werden, ob eine
binäre Eins oder eine binäre Null in dem betreffenden Kern gespeichert war. Dieses bei 'Einzelkernaufruf
Verfahren zum zerstörungsfreien Lesen von
elektrischen Zuordnern mit Lerncharakter
elektrischen Zuordnern mit Lerncharakter
Zusatz zur Anmeldung: St 16936 LX c/43 a Auslegeschrift 1179 409
Anmelder:
Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42
Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Karl Steinbuch, Ettlingen (Bad.);
Dipl.-Ing. Hans Jürgen Hönerloh, Karlsruhe -
bekannte Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß es nur für kleine Kernmatrizen geeignet ist; die Lesesignale
sind nämlich sehr klein und deshalb schwierig auszuwerten, insbesondere bei großen Matrizen, da
dann die auftretenden Störsignale ebenfalls größer werden, während das nur in dem einzigen, aufgerufenen
Kern entstehende Nutzsignal von gleicher Größe bleibt, so daß das Verhältnis von Nutzsignal zu Störsignal
ungünstiger wird.
Die vorliegende Erfindung macht nun von diesem bekannten Prinzip zum zerstörungsfreien Auslesen
Gebrauch, geht aber von der Erkenntnis aus, daß dieses Verfahren mit Erfolg angewendet werden kann,
wenn es sich nicht um Einzelkernaufruf, sondern um den Aufruf mehrerer Kernzeilen handelt, wobei dann
noch die Zeile mit der größten Übereinstimmung festgestellt
werden muß, und wenn gewisse Abwandlungen gegenüber der bekannten Lesemethode vorgenommen
werden.
Der allgemeine Lösungsgedanke der vorliegenden Erfindung besteht nun darin, daß entsprechend dem
an den Spalten des Zuordners angebotenen (zu erkennenden) binären Eigenschaftssatz die Spaltenleitungen
mit einem Hochfrequenzstrom f(a)j) der
Phasenlage φ(Cu1) für die binäre Eins bzw. Co(Co1) + 180°
für die binäre Null bzw. umgekehrt beaufschlagt werden und über eine zweite, gegebenenfalls für alle
Kerne gemeinsame Wicklung gleichzeitig ein Hochfrequenzstrom ζ (Ct)2) unterschiedlicher Frequenz eingespeist
wird und auf der Zeilenleitung die sich bei Äquivalenz ergebenden Ausgangsspannungen der einzelnen
Kerne der Frequenz ω^ = O)1 + ω2 bzw.
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3 4
COd = CO1-COz aufsummiert und in einer Extrem- können. An Stelle der Tiefpässe können auch Resonanzwertschaltung
die Summenspannung mit der größten übertrager zur Selektion der Differenzfrequenz verAmplitude
festgestellt wird. wendet werden.
Es werden also bei der Erfindung nicht wie bei den Für die Einspeisung der Hochfrequenzströme mit
bekannten Anordnungen alle Spalten mit einem 5 der richtigen Phasenlage entsprechend dem binären
Strom gleicher Phasenlage beaufschlagt, sondern es Wert kann ein gemeinsamer Hochfrequenzgenerator
werden Ströme zweier verschiedener Phasenlagen ver- verwendet werden, wenn die Einspeisung über einen
wendet und entsprechend dem binären Wert der Symmetrierübertrager erfolgt. In diesem Falle kann
Strom mit der einen oder anderen Phasenlage in die man Schalter vorsehen, die die Spaltenleitungen je
Spalte gespeist. Es ergeben sich dann bei der Ein- io nach dem binären Wert der Ansteuersignale entweder
speisung eines Stromes unterschiedlicher Frequenz in mit der einen oder der anderen Seite der Sekundäreine
zweite Wicklung Spannungen der Kombinations- wicklung des Symmetrierübertragers verbinden. Diese
frequenzen mit unterschiedlicher Phasenlage, wobei Schalter können aus elektronischen Mitteln aufgebaut
die Phasenlage aber nicht nur von dem Zustand des sein.
Kernes, sondern auch von der Phasenlage des ein- 15 Die Erfindung wird im folgenden an Hand der
gespeisten Stromes auf den Spaltenleitungen abhängt. F i g. 1 bis 3 beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
Bei Übereinstimmung der binären Werte des ange- F i g. 1 schematisch eine Schaltungsanordnung für
legten Signals mit dem in dem Kern gespeicherten die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung,
Signal ergibt sich die Phasenlage ψ = 0 gegenüber der F i g. 2 einen Tiefpaß für die Selektion der Diffe-
Phasenlage φ — 180° bei Nichtübereinstimmung. Da- ao renzfrequenz con,
mit überwiegen bei derjenigen Zeile, in der die größte F i g. 3 eine Ausführungsform der Schalter für die
Ähnlichkeit mit dem angelegten Eigenschaftssatz vor- Umschaltung des Hochfrequenzstromes /(Co1) mit der
handen ist, die Ausgangssignale mit der Phasenlage Phasenlage ψ(ω1) auf den Hochfrequenzstrom i(co^)
φ — 0. Die Amplitude der Zeilensummenspannung mit der Phasenlage ψ(ω1) + 180°.
mit dieser Phasenlage erreicht ein Maximum, so daß 25 ~ F i g. 1 zeigt die zur Durchführung der Kannphase
diese Zeile mittels einer Extremwertschaltung ermittelt erforderliche Schaltung am Beispiel einer vereinfachten
werden kann. Matrix mit sechs Ringkernen, die an den Kreuzungs-
Bei der Anwendung dieses Verfahrens auf elektrische punkten von zwei Spalten und drei Zeilen angeordnet
Zuordner mit Lerncharakter treten die oben an- sind. Der Hochfrequenzgenerator G1 liefert an den
geführten Nachteile des Einzelkernaufrufs nicht auf, 30 beiden Ausgängen der Sekundärwicklung des Symme-
da die Nutzsignale der Kerne einer ganzen Zeile trierübertragers SÜ zwei Spannungen gleicher Ampli-
summiert werden, so daß einerseits das Gesamt- tudeMiw^mitdenPhasenlagen^co!) und 99((U1)+ 180°.
nutzsignal wesentlich größer und andererseits das Ver- Diese beiden phasenverschiedenen Spannungen werden
hältnis von Stör- zu Nutzsignal kleiner wird. Bei einer zur Kennzeichnung der beiden binären Werte 0 und 1
Vergrößerung der Matrix wächst das Nutzsignal 35 verwendet, d. h., bei Vorhandensein einer Eins in dem
linear mit der Spaltenzahl, während das Verhältnis angelegten Eigenschaftssatz wird ein Strom mit der
von Stör- zu Nutzsignal ungefähr konstant bleibt. Phase φ(ω1) und bei der binären Null ein Strom mit
Es ist nun zweckmäßig, nicht die Summenfrequenz, der Phase φ{ω-^ -f 180° in die betreffende Spalte einsondern
die Differenzfrequenz zur Auswertung heran- gespeist. Zu diesem Zwecke können die Spaltenzuziehen,
da durch geeignete Wahl der Frequenzen Ct)1 40 leitungen über die symbolisch dargestellten Schalter S
und (W2 die Differenzfrequenz cod immer so klein mit dem betreffenden Ausgang des Übertragers SÜ
gegen co2 bzw. W1 gemacht werden kann, daß eine verbunden werden. In der F i g. 1 sind die Schalter S
Auswertung der Differenzfrequenz am Zeilenausgang für die Eingabe des Eigenschaftssatzes »1,0« einmit
einfachen Siebgliedern erfolgen kann. Dieses Ver- gestellt.
fahren hat gegenüber dem Oberwellenverfahren, bei 45 Damit fließen über die Vorwiderstände Av1 Hoch-
dem die Ansteuerströme nur einen sehr kleinen Klirr- frequenzströme /(Co1) mit der gewählten Phasenlage
faktor aufweisen dürfen, da die erste Oberwelle 2 ω in die Spaltenleitungen. Der zweite Hochfrequenz-
das Nutzsignal darstellt, den weiteren Vorteil, daß generator G2 liefert über den Vorwiderstand Rv2
beim Differenzfrequenzverfahren beliebige Klirrfak- einen Hochfrequenzstrom /(Co2), der durch alle Kerne
toren gestattet sind, da das Nutzsignal der Frequenz«).» 50 fließt, da seine Phasenlage für alle Spalten gleich sein
nur durch die Nichtlinearitäten des magnetischen Kern- soll. Jeder Kern induziert in die ihn durchsetzende
materials entsteht und nicht von den Ansteuergene- Zeilenleitung eine Nutzspannung u(cod) mit gleicher
ratoren beeinflußt wird. Amplitude ü(cüd)% aber unterschiedlicher Phasen-
Eine von den bekannten Differenzfrequenzverfahren lage φ(ω£) bei Äquivalenz bzw. φ(ωΰ) + 180° bei
nicht ausgenutzte Möglichkeit ist die Auswertung der 55 Antivalenz zwischen den binären Werten des Spalten-Amplitude
der Nutzsignale, die mit Vorteil zur Fest- stromes und der remanenten Sättigungsinduktion ± Bs,
stellung des Betrages der remanenten Induktion der die in der Lernphase in den Kernen gespeichert wurde.
Kerne ausgenutzt werden kann. Zur phasenrichtigen Es ist hierbei nur die Differenzfrequenz cod angegeben,
Demodulation des Differenzsignals können in be- da nur diese ausgewertet werden soll, wie weiter unten
kannter Weise Ringmodulatoren verwendet werden. 60 beschrieben wird; die Summenfrequenz ist also außer
Ein zweckmäßiges Verfahren zur Demodulation be- Betracht gelassen.
steht jedoch darin, zu den Zeilenausgangsspannungen Wird die Anzahl der Spalten mit η und die Summe
eine zusätzliche Spannung mit einer derartigen der Antivalenzen einer Zeile mit i/(Hamming-Distanz)
Amplitude und Frequenz zu addieren; daß nur noch bezeichnet, so hat die Summen-Nutzspannung us, wie
die Spannungen mit der Phasenlage φ = 0 auftreten. 65 sich leicht beweisen läßt, am Zeilenausgang die
Dann genügt die Diskriminierung der Amplitude der Amplitude
Differenzfrequenzspannung, so daß an den Zeilenausgängen einfache Tiefpässe verwendet werden üs = \n — 2d\ - ü{<x>d)■
Differenzfrequenzspannung, so daß an den Zeilenausgängen einfache Tiefpässe verwendet werden üs = \n — 2d\ - ü{<x>d)■
Damit ergibt sich für die Zeile mit den meisten Äquivalenzen ein Summensignal mit der maximalen
Amplitude und der Phasenlage φ(α>ΰ), ebenso jedoch
für die Zeile mit der gleichen Anzahl von Antivalenzen,
in diesem Falle aber mit der Phasenlage φ(α»ο) -j-180°.
Man kann daher die Zeile mit der größten Übereinstimmung, d. h. mit den meisten Äquivalenzen,
nicht durch Amplitudendiskriminierung allein ermitteln, sondern muß noch eine Phasendiskriminierung
durchführen, um Zeilenspannungen mit der Phasenlage <f(co£) + 180° zu eliminieren. Hierfür
können in bekannter Weise Ringmodulatoranordnungen verwendet werden.
Die F i g. 1 zeigt jedoch eine zweckmäßigere Schaltungsanordnung zur Phasendiskriminierung. Zu
diesem Zwecke ist ein Vergleichskern V mit konstant festgelegter Remanzinduktion vorgesehen, der über
seine eine Eingangswicklung wie die Kerne der Matrix mit dem Strom i(co^ und über den Vorwiderstand Uv0
und die zweite Wicklung mit dem Strom /((U1) mit der
Phasenlage φ(ωα) gespeist wird. An seine Lesewicklung
ist ein selektiver Verstärker SV angeschlossen, der auf die Frequenz cod abgestimmt ist und über den
Anpassungsübertrager A Ü eine Zusatzspannung uz mit
der Amplitude η · «(cod) und der Phasenlage <p(pi£)
an den gemeinsamen Verbindungspunkt aller Zeilendrähte gibt. Die Gesamtnutzspannung einer Zeile
wird damit
= Us + UZ
30
und ihre Amplitude,
üges = 2 (n - d) · ύ(ωΏ) .
Es treten also hierbei Zeilennutzspannungen mit der Phasenlage φ(ω£) + 180° nicht mehr auf, so daß nur
noch die Amplituden auszuwerten sind und die Nutzsignale Uges durch einfache selektive Netzwerke SN
an den Zeilenausgängen von den induzierten Grundwellenspannungen und weiteren Störsignalen getrennt
werden können. Durch eine Extremwertbestimmungsschaltung bekannter Art (hier nicht dargestellt) kann
nun die Zeile mit der größten Gesamtnutzspannung Uges ermittelt werden. Die so festgestellte Matrixzeile
gibt damit die ähnlichste Bedeutung des angelegten binären Eigenschaftssatzes an.
Von den in der Zeilenausgangsspannung auftretenden Frequenzen ist die Nutzfrequenz cod die
niedrigste; es können daher für die selektiven Netzwerke SN Tiefpässe verwendet werden, wie in F i g. 2
dargestellt ist, deren Grenzfrequenz cog auf den Wert
der Differenzfrequenz cod eingestellt ist. Ist der Belastungswiderstand
Ra größer als der Nennwiderstand Z = ]/L: C, so kann die an der Kapazität C
auftretende Resonanzüberhöhung der Spannung zur Vergrößerung des Nutzsignals beitragen. In ähnlicher
Weise kann an Stelle des dargestellten Tiefpasses auch ein Resonanzübertrager verwendet werden. Derartige
selektive Netzwerke sind in der Technik bekannt und brauchen daher hier nicht näher erläutert zu werden.
Die in F i g. 1 symbolisch dargestellten Schalter S zur binären Eingabe der Eigenschaftssätze können
durch die in F i g. 3 dargestellte elektronische Anordnung realisiert werden. Die über die Vorwiderstände
JRv1 an je eine Spalte gehenden Leitungen liegen
an zwei gleich aufgebauten Torschaltungen T1 und T2,
die von der Kippschaltung KS gegensinnig angesteuert werden. Die z. B. aus einem Flip-Flop bestehende
Kippschaltung ist also mit ihrem O-Ausgang mit der Torschaltung T1 und mit ihrem 1-Ausgang mit der
Torschaltung T2 verbunden, so daß jeweils eines der
Tore geöffnet ist und die Spaltenleitung zu einem der beiden Ausgänge des Symmetrierübertragers S1 Ü durchgeschaltet
wird. Die Einstellung der Kippschaltung KS in die 0- oder 1-Lage erfolgt auf Grund des binären
Eingangssignals.
Befinden sich die Magnetkerne nach einer in mehreren Schritten vorgenommenen Lernphase nicht
in der Sättigungsremanenz ±BS, so muß neben dem
Vorzeichen auch der Betrag der Induktion B ausgewertet werden. Hierzu kann ebenfalls die Differenzfrequenz
herangezogen werden, da die Amplitude ü (cod) proportional dem Betrag | B | ist. Die Amplitude ü
erreicht für die Sättigungsremananz ±i?s ein Maximum. Die Zeilensummenspannung uges setzt sich damit
entsprechend dem Verlauf des Lernvorganges und der dadurch eingestellten Induktionswerte der Kerne aus
unterschiedlichen Anteilen ü (ω£) zusammen.
Claims (5)
1. Verfahren zur zerstörungsfreien Abfrage von aus magnetischen Bauelementen aufgebauten elektrischen
Zuordnern mit Lerncharakter, bei welchem die Abhängigkeit der Permeabilität vom Speicherinhalt
ausgenutzt wird, nach Patentanmeldung St 16 936 IXc / 43 a (deutsche Auslegeschrift
1 179 409), dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend dem an den Spalten des
Zuordners angebotenen (zu erkennenden) binären Eigenschaftssatz die Spaltenleitungen mit einem
Hochfrequenzstrom Z(Cu1) der Phasenlage φ(ωΊ) für
die binäre Eins bzw. 93(CO1) + 180° für die binäre Null bzw. umgekehrt beaufschlagt werden und
über eine zweite, gegebenenfalls allen Kernen gemeinsame Wicklung gleichzeitig ein Hochfrequenzstrom
i (Co2) unterschiedlicher Frequenz
eingespeist wird und auf der Zeilenleitung die sich bei Äquivalenz ergebenden Ausgangsspannungen
der einzelnen Kerne der Frequenz cos = cox + o>2
bzw. cod = (O1- coz aufsummiert und in einer
Extremwertschaltung die Summenspannung mit der größten Amplitude festgestellt wird.
2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
einen ersten Hochfrequenzgenerator (G1) mit der Spannung -E(Co1), der über einen Symmetrierübertrager
(S Ü) auf der Sekundärseite Ströme i (coj)
der Phasenlagen co(coj) und Cs(Co1) + 180° liefert,
die entsprechend den an den Spalten anliegenden binären Ansteuersignalen mittels des Schalters (S)
in die Spaltenleitungen eingespeist werden, sowie einen zweiten Hochfrequenzgenerator (G2) mit der
Spannung E(Co2), der in die zweite Wicklung aller
Kerne den Strom i(co2) einspeist, sowie durch Phasendiskriminatoren zur Trennung der Nutzsignale
mit der Phasenlage, die sich bei Äquivalenz ergibt, von denjenigen Nutzsignalen der Phasenlage,
die sich bei Antivalenz ergibt.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Phasendiskriminierung Ringmodulatoren
verwendet werden.
4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Phasendiskriminierung ein Vergleichskern
(V) mit konstant festgelegter Remanenzinduktion vorgesehen ist, dessen erste
Eingangswicklung mit dem Strom 1(Co1) mit der
Phasenlage φ(ω^) und dessen zweite Wicklung
mit dem Strom /(füg) beaufschlagt wird und dessen
Ausgangswicklung über einen Selektiwerstärker (SV) und einen Anpassungsübertrager (A U)
mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt aller Zeilenleitungen verbunden ist, so daß in die Zeilenleitungen
eine Zusatzspannung mit der Phasen-
lage φ(α>ΐ>) eingespeist wird und damit die Nutzsignale
mit der Phasenlage φ(ω£) + 180° eliminiert
werden.
5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter (S) elektronische
Torschaltungen verwendet werden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 568/18? 4.65 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (55)
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