DE1194907B - Magnetisches Speicherelement - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al - 37/60

Nummer: 1194 907

Aktenzeichen: J21913IXc/21 al

Anmeldetag: 9. Juni 1962

Auslegetag: 16. Juni 1965

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Speicherelement mit mehreren stabilen Betriebszuständen zur Verwendung in mehrdimensionalen Speichermatrizen.

In größeren Speicheranordnungen elektronischer Rechenmaschinen oder anderer Geräte zur Informationsverarbeitung werden die einzelnen Speicherelemente im allgemeinen zur Einsparung von Treibergeneratoren nicht unmittelbar durch je einen Treibergenerator, sondern durch das Zusammenwirken mehrerer, je einer Koordinatenrichtung zugeordneter Treibergeneratoren aufgerufen. Die bisher bekannten derartigen Anordnungen weisen den Nachteil auf, daß die Impulse der einzelnen Treibergeneratoren zumindest beim Einschreiben oder Rückschreiben koinzident oder mindestens überlappend angelegt werden müssen.

Es ist bereits ein magnetisches Speicherelement mit mehreren stabilen Betriebszuständen bekanntgeworden, das vier magnetische Flußpfade enthält, die durch drei in einer Gerade liegende Öffnungen getrennt sind. Durch Erregen von einer bzw. zwei Wicklungen durch die Öffnungen des Speicherelementes lassen sich den beiden Binärwerten entsprechende bzw. keinem Binärwert entsprechende Flußrichtungen in den Flußpfaden einstellen. Die 25" Ausgangswicklung ist hierbei mit einem der Flußpfade verkettet.

Die Erfindung geht von einem derartigen Speicherelement aus. Sie stellt sich die Aufgabe, bei einem derartigen Speicherelement das erzielbare Nutzsignal möglichst groß zu machen. Bei magnetischen Speichereinrichtungen, besonders bei solchen mit sehr vielen Speicherelementen, ist es von Wichtigkeit, sowohl die den beiden Binärwerten entsprechenden Ausgangssignale gut voneinander unterscheiden zu können als auch den Absolutbetrag eines Signals im Vergleich zu eingestreuten Störsignalen möglichst groß zu machen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Ausgangswicklung mit eine Flußquerschnitt verkettet wird, der etwa doppelt so groß ist wie bei der bekannten Einrichtung. Außerdem wurde die Zuordnung der Flußrichtungen zu den Binärwerten so gewählt, daß der mit der Ausgangs·^ wicklung verkettete, doppelte Querschnitt nur dann von einem Fluß durchsetzt wird, wenn in dem magnetischen Speicherelement Flußrichtungen eingestellt sind, die demjenigen Binärwert zugeordnet sind, der beim Auslesen ein Signal abgibt; bei allen anderen möglichen Betriebszuständen führt der mit der Ausgangswicklung verkettete Querschnitt keinen magnetischen Fluß.

Magnetisches Speicherelement

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:

Louis Allen Russell, Poughkeepsie, N. Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 12. Juni 1961 (116 411)

Gegenstand der Erfindung ist demnach ein magnetisches Speicherelement, mit dem Merkmal, daß die Remanenzflußrichtungen des einen Binärwertes mittels einer ersten, durch die mittlere und im Gegensinn durch eine erste äußere Öffnung verlaufende Wicklung und die Flußrichtungen des anderen Binärwertes mittels der ersten und einer zweiten, die andere äußere Öffnung durchsetzenden Wicklung eingestellt werden, daß die keinem Binärwert zugeordneten Flußrichtungen mittels einer dritten, die äußeren Öffnungen je im Gegensinn durchsetzende Wicklung eingestellt werden und daß die Ausgangswicklung die mittlere Öffnung durchsetzt.

Beim Speichern von Binärwerten hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dem Speicherwert L einen Betriebszustand des Speicherelementes zuzuordnen, welcher nur beim Erregen der ersten Koordinatenrichtung verlassen wird, da dann der beim Rückstellen entstehende Ausgangsimpuls stets die gleiche Amplitude besitzt.

Weitere Merkmale sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines in der Zeichnung erläuterten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, in welchem ein Transfluxor mit drei nebeneinander angeordneten Öffnungen gleichen Durchmessers als Speicherlement in einer zweidimensionalen wortorientierten Speichermatrix verwendet wird.

F i g. 1 zeigt einen Transfluxor 20, welcher durch die drei Öffnungen 28 bis 30 in die vier Schenkel 22

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bis 25 und die beiden Joche 26 und 27 geteilt wird. Der Transfluxor trägt eine Rückstellwicklung 32, welche durch die öffnung 30 in einer ersten Richtung und durch die Öffnung 28 in einer zweiten Richtung verläuft. Die Rückstellwicklung wird von einem Impulsgenerator 34 mit einem Stromimpuls in der angegebenen Richtung erregt und dient zum Rückstellen des Transfluxors 20 in seine Ausgangsstellung sowie zum Ablesen einer gespeicherten Information, wobei nur die Information L ein Ausgangssignal erzeugt. Daneben trägt der Transfluxor eine 0-Einstellwicklung 36, welche durch die öffnung 29 in einer ersten Richtung und durch die öffnung 30 in der entgegengesetzten Richtung verläuft. Diese Wicklung wird von einem Impulsgenerator 38 erregt und dient zum Einstellen des Speicherwertes O. Weiterhin trägt der Transfluxor eine Wicklung 40, welche in der genannten ersten Richtung durch die Öffnung 28 verläuft, von dem Impulsgenerator 42 erregt wird und zusammen mit der Wicklung 36 zum Einstellen des Speicherwertes L dient. Schließlich trägt der Transfluxor 20 eine Ausgangswicklung 44, welche durch die öffnung 29 verläuft und zum Abfühlen eines durch einen Strom in der Rückstellwicklung 32 verursachten Wechsels von dem dem Speicherwert L zugeordneten Betriebszustand in den Ausgangszustand und zum Weiterleiten des dabei auftretenden Spannungsimpulses an den Ausgangsverstärker 46 dient.

In Fig. 2 ist die Arbeitsweise der Anordnung nach F i g. 1 zum Einstellen, Aufrechterhalten und Abfühlen des Speicherzustandes L dargestellt. F i g. 2 a und 2 c zeigen zwei verschiedene Betriebszustände des Transfluxors 20 zusammen mit den angelegten Strömen, Fig. 2b und 2d die sich daraufhin einstellenden Betriebszustände. Fig. 2d gibt weiterhin die Richtung des beim Abfühlen einer gespeicherten L gemäß Fig. 2c entstehenden Ausgangssignales an.

In Fig. 3c bis 3h ist die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 1 zum Einstellen, Aufrechterhalten und Abfühlen des Speicherzustandes O dargestellt. Auch hier zeigen die linksstehenden F i g. 3 c, 3e und 3 g bestimmte Betriebzustände, die durch Anlegen der dargestellten Ströme in die rechts dargestellten Betriebszustände gemäß F i g. 3 d, 3 f und 3 h übergehen.

In F i g. 3 a wird der Transfluxor 20 durch einen Strom in der Rückstellwicklung 32 beeinflußt. Unabhängig von dem Zustand, in welchem der Transfluxor vor dem Anlegen dieses Stromes war, wird er hierdurch in seinen Ausgangszustand gemäß F i g. 3 b zurückgestellt. In diesem Zustand verläuft der die einzelnen Schenkel nahezu sättigende remanente Magnetfluß in den Schenkeln 22 und 25 nach unten und in den Schenkeln 23 und 24 nach oben, so daß um die öffnung 28 ein Magnetfluß im Gegenuhrzeigersinn und um die Öffnung 30 ein Magnetfluß im Uhrzeigersinn existiert. Hierdurch ist der Magnetfluß an beiden Enden des Transfluxors ausgeglichen, so daß in den beiden horizontalen Jochen 26 und 27 kein Magnetfluß existiert.

In Fig. 2a befindet sich der Transfluxor 20 in seinem Ausgangszustand. Er wird durch einen Strom in den Einstellwicklungen 40 und 36 beeinflußt, wodurch er wie folgt in den ZustandL gemäß Fig. 2b gebracht wird. Der Strom in der Wicklung 36 ist mit dem Schenkel 24 verkettet und trachtet danach, in diesem Schenkel einen nach unten gerichteten Magnetfluß zu erzeugen. Damit jedoch der Fluß in dem Schenkel 24 von oben nach unten umgeschaltet werden kann, muß in einem anderen Schenkel der Fluß von unten nach oben geschaltet werden können. Der Strom in der Einstellwicklung 40 ist mit dem Schenkel 22 in ganz ähnlicher Weise verkettet und trachtet danach, den Fluß in diesem Schenkel von unten nach oben umzuschalten. Die Ströme in den Wicklungen 40 und 36 wirken daher zusammen und schalten den Fluß in den Schenkeln 22 und 24 um, während der Fluß in den Schenkeln 23 und 25 bestehenbleibt. Hierdurch wird das Gleichgewicht des Flusses in dem Transfluxor gestört, da der Fluß in den beiden rechten Schenkeln 24 und 25 nach unten und in den beiden linken Schenkeln 22 und 23 nach oben verläuft. Es entsteht daher in dem Transfluxor ein Gesamtfluß in Uhrzeigerrichtung, dabei ist der Fluß in dem Joch 26 von links nach rechts und in dem Joch 27 von rechts nach links gerichtet. Dieser Fluß in den horizontalen Jochen 26 und 27 ist charakteristisch für den Zustand L, da in keinem der anderen Betriebszustände ein horizontaler Fluß existiert.

Dieser Zustand L ist durch keine weiteren Einstellströme zu stören, denn sowohl Ströme in den Einstellwicklungen 36 und 40 als auch in der Einstellwicklung 36 allein finden die entsprechenden Schenkel bereits in der Richtung gesättigt vor, in welcher sie den Fluß einzustellen trachten.

Der Transfluxor 20 wird gemäß Fig. 2c durch einen Strom in der Rückstellwicklung 32 zurückgestellt und gleichzeitig ausgelesen. Dieser Strom trachtet danach, wie in F i g. 3 a und 3 b besonders gezeigt ist, in den Schenkeln 22 und 25 einen Fluß nach unten und in den Schenkeln 23 und 24 einen Fluß nach oben zu erzeugen. Da jedoch die Schenkel 23 und 25 bereits in den entsprechenden Richtungen gesättigt sind, wird nur der Fluß in den Schenkeln 22 und 24 umgekehrt, so daß der Transfluxor in seinen Ausgangszustand gemäß Fig. 2d zurückkehrt. Hierdurch entsteht wieder eine ausgeglichene Flußverteilung in dem Transfluxor, d. h., um die öffnung 28 entsteht ein Fluß im Gegenuhrzeigersinn und um die Öffnung 30 ein Fluß im Uhrzeigersinn. Der horizontale Fluß in den Jochen 26 und 27 kann nicht mehr aufrechterhalten werden. Er fällt von seinem remanenten Wert auf einen unbedeutenden Rest ab, und es entsteht in der Ausgangswicklung 44, welche mit dem Joch 26 und mit dem Joch 27 verkettet ist, eine Ausgangsspannung, welche in beiden Fällen so gerichtet ist, daß sie einen Strom in der angedeuteten Richtung durch die Ausgangswicklung 44 treibt.

In F i g. 3 c ist das Einstellen des Zustandes O durch Anlegen eines Stromes an die Einstellwicklung 36 gezeigt. Dieser Strom trachtet danach, den nach oben gerichteten Fluß im Schenkel 24 nach unten umzuschalten. Hierzu muß jedoch der Fluß in einem weiteren Schenkel von oben nach unten umgeschaltet werden. Da der Schenkel 23 bereits nach oben gesättigt ist, können höchstens die Schenkel 22 und 25 umgeschaltet werden. Der Schenkel 22 ist weiter vom Schenkel 24 entfernt als der Schenkel 25. Daher ist auch der magnetische Widerstand des Pfades mit den Schenkeln 22 und 24 größer als derjenige des Pfades mit den Schenkeln 25 und 24, so daß der Schenkel 25 leichter umschalten kann als der Schenkel 22. Es wird also der Fluß in den Schenkeln 24 und 25 umgekehrt, und der Transfluxor nimmt den Zustand O nach F i g. 3 d ein.

Claims (5)

1. 5 6

   Die Anordnung nach der Erfindung ist unemp- in den Zustand O nach F i g. 3 d gelangen. Wenn findlich gegen weitere Versuche, den Zustand des später in dem Register für Wort 2 der Wert LL ge-Transfiuxors zu ändern, wenn er sich bereits in speichert werden soll, so muß dieses Register zueinem der Zustände L oder O befindet. Dies wurde nächst durch Anlegen eines Stromes an die Rückfür den Zustand L bereits gezeigt. Im folgenden soll 5 Stellwicklung 32-3 rückgestellt werden, wie es im Zunun dargelegt werden, daß dies auch für den Zu- sammenhang mit F i g. 3 a beschrieben wurde, wostand O gilt. In F i g. 3 e wird im Zustand O des durch die Transfluxoren 20-21 und 20-22 in ihren Transfluxors ein Strom an die Einstellwicklungen36 Ausgangszustand nach Fig. 3b gebracht werden, und 40 angelegt. Der Schenkel 24' ist bereits nach Anschließend wird durch Anlegen eines Stromes an unten gesättigt, so daß der Strom in der Einstell- io die Einstellwicklungen 36-1 und 40-1 der Transwicklung 36 keinen Einfluß hat. Dagegen vermag der fluxor 20-21 und durch Anlegen eines Stromes an Strom in der Einstellwicklung 40 den Fluß in den die Einstellwicklungen 36-2 und 40-2 der TransSchenkeln 22 und 23 umzukehren. Die damit erhal- fluxor20-22 in den ZustandL nach Fig. 2d getene Flußverteilung nach Fig. 3f für einen Zu- bracht. Die Ströme in den Einstellwicklungen36-1 stand O unterscheidet sich von der Flußverteilung 15 und 40-1, 36-2 sowie 40-2 haben, wie bereits benach F i g. 3 d für den Zustand O dadurch, daß der schrieben, keinen Einfluß auf die Transfluxoren Fluß um die Öffnung 28 entgegengesetzt verläuft. Sie 20-11 und 20-12 des Registers für Wort 1, da einmal ist ihr aber insofern äquivalent, als in beiden Fällen der Transfluxor 20-11 sich bereits in dem Zustand L in den beiden horizontalen Jochen 26 und 27 kein befindet und zum anderen der Transfluxor 20-12, der Fluß existiert, so daß beim Zurückstellen durch einen 20 vorher im Zustand O war, durch den Strom in den Strom in der Wicklung 32 in beiden Fällen keine Einstellwicklungen 36-2 und 40-2 in der im Zusam-Ausgangsspannung in der Ausgangswicklung 44 ent- menhang mit F i g. 3 e beschriebenen Weise in den steht. Der Strom in der Rückstellwicklung 32 vermag Zustand O nach F i g. 3 f gelangt. Auf diese Weise nämlich im Zustand O gemäß F i g. 3 g lediglich den ist es also möglich, den Einfluß der Einstellwicklun-Fluß um die Öffnung 30 und im Zustand O nach 25 gen auf diejenigen Wortregister zu beschränken, F i g. 3 f lediglich den Fluß um die beiden Öffnungen welche vorher in ihren Ausgangszustand zurück-28 und 30 umzukehren, so daß in keinem der beiden gestellt wurden.

   Joche 26 und 27 eine Flußänderung stattfindet und Ein Arbeitszyklus der Speicheranordnung nach der

   in beiden Fällen der Ausgangszustand nach Fig. 3h Erfindung besteht wie bei den bekannten derartigen

   eintritt. Es sei noch besonders darauf hingewiesen, 30 Anordnungen aus dem Ablesen bzw. Rückstellen

   daß die Ausgangszustände nach Fig. 2a, 2d, 3b, eines Wortregisters und dem darauffolgenden Ein-

   3 h identisch sind. schreiben neuer Information bzw. Wiedereinschrei-

   Fig. 4 zeigt die Anwendung einer Anordnung ben der soeben abgelesenen Information. Während nach F i g. 1 in einer zweidimensionalen wortorien- nun bei den bisher bekannten Speicheranordnungen tierten Speichermatrix mit einer Kapazität von bei- 35 sowohl beim Rückstellen als auch beim Einschreiben spielsweise zwei Wörtern zu je zwei Bits. Dabei ein Adressieren des betreffenden Wortregisters ersollen die Transfluxoren 20-11 und 20-12 zum forderlich ist, muß in der Speicheranordnung nach Wort 1 und die Transfluxoren 20-21 und 20-22 zum der Erfindung diese Adressierung nur einmal beim Wort 2 gehören und die Transfluxoren 20-11 und Rückstellen des Wortregisters durchgeführt werden, 20-21 dem Bit 1 und die Transfluxoren 20-12 und 40 da durch das Rückstellen das Register auch wieder 20-22 dem Bit 2 zugeordnet sein. Durch Erregen der zur Aufnahme von Information vorbereitet wird. Einstellwicklung 36-1 können die Transfluxoren Durch diese Eigenschaft der Speicheranordnung nach 20-11 oder 20-21 in den Zustand O oder, durch der Erfindung kann die Steuereinrichtung für die gleichzeitiges Erregen einer weiteren Wicklung 40-1, Speicheranordnung beträchtlich einfacher aufgebaut in den Zustand!, gebracht werden. Beim Ablesen 45 werden.

   einer L in einem der beiden Transfluxoren 20-11 Beim Aufbau und Betrieb der Speicheranordnung oder 20-21 entsteht in der Ausgangswicklung 44-1 nach der Erfindung treten keine kritischen Faktoren, für das Bit 1 ein Ausgangssignal. Ähnliche Wick- wie z. B. Transfluxorabmessungen und Stromamplilungen befinden sich auf den Transfluxoren 20-12 tuden, auf. Es hat sich aber als vorteilhaft erwiesen, und 22-22, welche dem Bit 2 der Matrix zugeordnet 50 die Joche der Transfluxoren mit dem doppelten sind. Durch die Transfluxoren 20-12 und 20-11 Querschnitt auszubilden wie die Schenkel, und die führt eine Rückstellwicklung 32-1 zum Rückstellen Transfluxoren aus einem Magnetmaterial herdieser beiden zum Wort 1 gehörenden Transfluxoren. zustellen, dessen Hystereseschleife nahezu recht-Ähnlich führt eine Rückstellwicklung 32-2 durch die eckig ist.

   Transfluxoren 20-22 und 20-21 zum Rückstellen 55 Patentansprüche·
   dieser zum Wort 2 gehörenden Transfluxoren.

   Es sei zunächst angenommen, daß in der Anord- 1. Magnetisches Speicherelement mit vier nung nach Fig. 4 keine der Transfluxoren einen durch drei auf einer Geraden liegenden Öffnun-Sättigungsfluß führen. Wenn z. B. in den zum Bit 1 gen getrennten Flußpfaden etwa gleichen Quergehörenden Transfluxoren 20-11 und 20-21 eine L 60 Schnitts und mit die Öffnungen durchsetzenden eingeschrieben werden soll, so werden die Einstell- Wicklungen zur Einstellung solcher Remanenzwicklungen 36-1 und 40-1 mit einem Strom erregt, flußrichtungen in den Flußpfaden, welche je wie es im Zusammenhang mit Fig. 2 a beschrieben einem Binärwert bzw. keinem Binärwert zugeordwurde. Hierdurch werden die Transfluxoren in den net ist, sowie einer Ausgangswicklung, da-ZustandL nach Fig. 2b gebracht. Wenn weiterhin 65 durch gekennzeichnet, daß die Remain den Transfluxoren 20-12 und 20-22 eine O ge- nenzflußrichtungen des einen Binärwertes mittels speichert werden soll, so wird die Einstellwicklung einer ersten durch die mittlere und im Gegensinn 36-2 gemäß F i g. 3 c erregt, so daß die Transfluxoren durch eine erste äußere Öffnung verlaufende

   Wicklung (36) und die Flußrichtungen des anderen Binärwertes mittels der ersten und einer zweiten die andere äußere Öffnung durchsetzenden Wicklung (40) eingestellt werden, daß die keinem Binärwert zugeordneten Flußrichtungen mittels einer dritten, die äußeren öffnungen je im Gegensinn durchsetzenden Wicklung (32) eingestellt werden und daß die Ausgangswicklung (44) die mittlere öffnung durchsetzt.
2. 2. Magnetisches Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Einstellung der Remanenzflußrichtungen dienenden Wicklungen (32, 36, 40) mit Erregerströmen nur einer Polarität gespeist werden.
3. 3. Zweidimensionale wortorientierte Speichermatrix mit Speicherelementen nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wortauswahl zum Auslesen der Speichermatrix vermittels durch die Speicherelemente je einer Spalte der Speichermatrix verlaufender Rückstellwicklungen (32-2) und die Einstellung der Speicherwerte O oder L vermittels durch die Speicherelemente je einer Zeile der Speichermatrix verlaufender Einstellwicklungen (36-1, 40-1) erfolgt.
4. In Betracht gezogene Druckschriften:
   österreichische Patentschrift Nr. 203 765.
5. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen