DE1252254B

DE1252254B - Treiber- und Auswahlschaltung fur Magnetkernspeichermatrix

Info

Publication number: DE1252254B
Application number: DENDAT1252254D
Authority: DE
Original assignee: National Cash Register Co
Current assignee: National Cash Register Co
Priority date: 1961-02-23
Publication date: 1967-10-19
Also published as: GB940634A; US3195114A; NL275185A; CH392622A; NL275179A; DE1424529A1; CH409013A; BE614105A; NL145085B

Description

menten eines Speichersystems mit einer Schaltmatrix aus magnetischen Elementen, von denen jedes einer anderen Gruppe von Elementen des Speichersystems entspricht.

Das kennzeichnende Merkmal der Erfindung besteht darin, daß jedem Element der Schaltmatrix ein Lese- und ein Schreibtransistor zugeordnet sind, die leitend gemacht werden, wenn das Element aus seinem

Magnetkernspeichermatrix, durch die die im voran- io ferner ein mit allen Kernen gekoppelter Vormagnetigegangenen aufgezählten Nachteile beseitigt oder' ver- sierungsleiter 8 gezeigt, der über eine Glättungsmindert werden, wobei jedoch auf die Verwendung drossel 9 und einen Strombegrenzungswiderstand 10 einer Schaltmatrix nicht verzichtet wird. mit der Klemme 11 einer Gleichstromquelle verbunden

Gegenstand der Erfindung ist daher eine Schaltung ist. Somit läßt sich jeder behebige ausgewählte Kern zum bipolaren Erregen jeweils einer beliebigen aus- 15 durch ein Signal Vs aus dem Normalzustand in den gewählten Gruppe von bistabilen magnetischen EIe- entgegengesetzten Zustand schalten und wird nach

Beendigung des Signals Vs durch den Vormagnetisierungsstrom in seinen Normalzustand zurückgeschaltet.

F i g. 2 zeigt ein Teilschaltbild, in dem die Verwendung von zwei Schaltmatrizen zur Erregung einer großen, Speichermatrix veranschaulicht ist. Es ist hier nur eine von beispielsweise 2500 aus Kernen 12 bestehenden Zeilen der Speichermatrix dargestellt.

normalen in seinen entgegengesetzten bzw. von seinem 25 Durch die Kernzeile sind eine Leseleitung 13 und eine entgegengesetzten in seinen normalen Zustand ge- Schreibleitung 14 hindurchgeführt. Mit den Kernen 12 schaltet wird, und daß eine Lese- und eine Schreib- sind selbstverständlich auch noch andere, nicht ge-' stromquelle mit den Lese- bzw. Schreibtransistoren so zeigte Leitungen gekoppelt. Die Leseleitung 13 liegt verbunden sind, daß eine Gruppe von Elementen der zwischen einer Lesetreiberstufe RD und einer Lese-Speichermatrix nur dann erregt wird, wenn die ent- 30 erdleiterstufe RG. Das Speichermatrixsystem enthält sprechenden Schreib- oder Lesetransistoren und die insgesamt fünfzig solcher Treiberstufen und fünfzig

solcher Erdleiterstufen, wobei sämtliche Treiberstufen RD über einen Leiter 15 an einer Lesestromquelle RC und sämtliche Erdleiterstufen RG über einen Leiter 16 an Erde liegen. Jede Leseleitung 13 enthält jeweils eine Diode 17.

Wie später noch näher erläutert, wird beim Betrieb der Matrix nur jeweils eine Lesetreiberstufe und eine Leseerdleiterstufe ausgewählt und in den leitenden

Fig. 3 verschiedene beim Arbeiten der. Schalt- 40 Zustand gebracht, wobei gleichzeitig die Lesestrommatrix auftretende Signalkurven, und quelle RC erregt wird. Somit gleicht die Gesamtord-F ig. 4 die Hysteresisschleife eines Kernes der nungaus Lesetreiberstufen, Leseerdleiterstufen, Strom-Schaltmatrix. ;/;■ quelle RC und den mit den Kernen 12 gekoppelten : In F i g. 1 sind sieben Flip-Flops Ll bisX7 gezeigt, Leitern bis zu einem gewissen Grad der F i g. 1, wobei die zur Auswahl eines der fünfzig Kerne 1 der Schalt- 45 der Hauptunterschied einmal in dem Größenverhältnis matrix dienen. Die Flip-Flops Ll bis L4 steuern einen (50 · 50 Kerne an Stelle von 5 · 10 Kernen) und zum bekannten Diodenentschlüßler 2. Dieser Entschlüßler2 anderen darin besteht, daß jeder Leiter mit einer besitzt zehn Ausgangsleiter, die mit Treiberstufen Dl Kernzeile und nicht mit einem einzelnen Kern gekopbis /)10 verbunden sind. Es wird nur jeweils einer pelt ist. Somit wird durch die Auswahl einer Lesedieser zehn Ausgange erregt. In gleicher Weise'steuern 50 treiberstufe und einer Leseerdleiterstufe eine der die Flip-Flops £5 bis Ll. einen Diodenentschlüßler 3, 2500 Kernzeilen ausgewählt und durch die Erregung dessen fünf Ausgänge mit den Erdleiterstufen Gl der Lesestromquelle RC die ausgewählte Zeile erregt, bis G5 verbunden sind,: so daß jede beliebige Erdleiter- Die Schreibleiter 14 sind in genau der gleichen stufe durch entsprechende Einstellung der Flip-Flops Weise angeordnet. Es sind fünfzig den Leseerdleiter- L5 bis Ll ausgewählt werden kann. Jede Treiber- 55 stufen zugeordnete Schreibtreiberstufen WD, fünfzig leiterstufe ist mit einem Zeilenleiter und jede Erd- den Lesetreiberstufen zugeordnete Schreiberdleiterleiterstufe mit einem:; Spaltenleiter verbunden. Eine stufen WG, 2500 jeweils eine Diode enthaltende Schreibjedem der Kerne 1: zugeordnete Treiberwicklung 4 leiter 14 und eine Schreibstromquelle WC vorgesehen. verbindet über jeweilsjeine Diode 5 einen Zeilen- und Jede Schreibtreiberstufe ist über einen Leiter 18 mit einen Spaltenleiter.-Somit kann jeder beliebige der 60 der Schreibstromquelle WC verbunden, während jede fünfzig Kernel durch entsprechende Einstellung Schreiberdleiterstufe über einen Leiter 19 an Erde liegt, der Flip-Flops Ll■'. bis L7 ausgewählt werden. Bei Jeder Schreibleiter wird durch Auswahl einer Schreibeinigen Arten von Kernen, beispielsweise bei aus einem treiberstufe und einer Schreiberdleiterstufe ausgewählt Band gewickelten Kernen, ist es vorteilhaft, den ver- und ist mit der gleichen Kernzeile gekoppelt, mit welschiedenen Wicklungen der Kerne mehrere Win- 65 eher auch die mittels der Leseerdleiterstufe und Lese

entsprechende Stromquelle gleichzeitig erregt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine aus 10· 5Kernen bestehende Schaltmatrix, .;'.■■■■

F i g. 2 zwei zur Steuerung eines großen Speichers dienende Schaltmatrizen,

düngen zu geben.

Eine durch ein: Schaltsignal Vs gesteuerte Schaltstromquelle 5C liefert bei ihrer Erregung über, einen

treiberstufe ausgewählte Lesewicklung gekoppelt ist. Der Schreibleiter wird dann infolge der Erregung der Schreibstromquelle WC erregt.

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Zur Auswahl der: Treiberstüfen und Erdleiter- beispielsweise einen als Stromstabilisator wirkenden

stufen RD, RG, WD und WG sind zwei Schaltmatrizen npn-Transistor 32. Ein ' npn-Transistor 33 liegt mit

S und 5" vorgesehen, die der in Fig.l gezeigten seinem Emitter an Erde und mit seinem Kollektor über

Schaltmatrix gleichen. In jeder dieser Matrizen ist nur eine Drosselspule 34 an dem Kollektor des Transistors

ein Kern gezeigt, und zwar der Kern 20 in der Schalt- 5 32. Der Transistor 33 ist so vorgespannt, daß er nor-

matrix S und der Kern 20' in der Schaltmatrix S". malerweise leitet, doch kann er durch über ein ÄC-Glied

Jeder dieser Kerne besitzt eine Vormagnetisierungs- 35 an seine Basis angelegte Signale abgeschaltet werden,

wicklung 8 bzw. 8'und eine Treiberwicklung 4 bzw. 4', Ist dies der Fall, dann wird der durch die Drossel-

mit der eine Diode 5 bzw. 5' in Reihe geschaltet ist. spule 34 und den Transistor 32 aufrechterhaltene kon-

Jeder Kern 20 der Schaltmatrix S ist über zwei Aus- io stante Strom von dem Leiter 15 aufgenommen. Die

gangswicklungen 21 und 22 mit je einer Leseerdleiter- beiden Stromquellen RC und WC bestehen also aus

stufe RG und einer Schreibtreiberstufe WD verbunden. einer Quelle für konstanten Strom und einem normaler-

In gleicher Weise ist jeder Kern 20' der Schaltmatrix S' weise geschlossenen Schalter, der mit dem der Strom-

über zwei Ausgangswicldungen 21' und 22' mit je einer quelle RC, WC nachgeschalteten Verbraucher parallel

Lesetreiberstufe RD und eine Schreiberdleiterstufe WG 15 geschaltet ist. Eine solche Stromquelle spricht auf

verbunden. In der nachfolgenden Beschreibung wird Schaltsignale schneller an als der einfache, mit einem

angenommen, daß es sich bei den Kernen 20 und 20' Begrenzungswiderstand in Reihe geschaltete Serien-

um die in den Schaltmatrizen S bzw. 5" ausgewählten schalter.

Kerne handelt. Die Ausgangswicklungen der Kerne der Schalt-

Unter Bezugnahme auf F i g. 3 wird nunmehr der 20 matrizen S und S' sind mit den Lese- und Schreibzeitliche Funktionsablauf der erfindungsgemäßen Vor- treiberstufen und -erdleiterstufen so verbunden, daß richtung erläutert. Die Signalkurve Vt zeigt die Grund- während des Umschaltens eines Schaltmatrixkernes taktimpulse, mit denen sämtliche anderen Signale syn- von Punkt 25 nach Punkt 28 (F i g. 4) der Transistor chronisiert sind. Ein Lesetaktimpuls 23 leitet den der zugeordneten Lesetreiberstufe und -erdleiterstufe Funktionsablauf ein und definiert eine Leseperiode R, 25 leitend wird, wogegen der Transistor der zugeordneten die 3,5 \xstc dauert. Am Ende der Leseperiode R er- Schreibtreibsrstufe und -erdleiterstufe während der scheint ein Schreibimpuls 24, der eine 2,5 μβεο dauernde Rückkehr des Kernes vom Punkt 28 zum Punkt 25 Schreibperiode W festlegt, welche durch den nächsten entlang der Bahn 29 leitend wird. Somit sind während Leseimpuls beendet wird. Das Schaltsignal Vs beginnt des Leseintervalls R (F i g. 3) die Lesetreiberstuf e RD 0,8 μβεο nach Beginn der Leseperiode und bleibt für 30 und die Leseerdleiterstufe RG leitend, während die den Rest dieser Periode erhalten. Schreibtreibsrstufe WD und die Schreiberdleiterstufe

In Fig. 4 wird die Größe der permanenten Vor- WG weit in den Abschaltbsreich getrieben werden, magnetisierungsfeldstärke der Schaltmatrixkerne durch 1,1 ^sec nach Beginn der Leseperiode R wird ein Sidie Strecke H_B dargestellt. Dieser Strom reicht aus, gnal V_R an die Lesestromquelle RC angelegt, wodurch um den Kern 20 bis zum negativen Sättigungspunkt 25 35 der Transistor 33 gesperrt wird. Der in der Drosselvorzumagnetisieren. Der von der Schaltstromquelle SC spule 34 fließende Strom fließt dann übsr den Leiter 15, kommende Schaltstrom erzeugt in dem ausgewählten die Lesetreiberstufe RD, den Leseleiter 13, die Lese-Kern 20 einen entgegengesetzten Fluß Hs, wodurch erdleiterstufe RG und den Erdleiter 16 nach Erde. Dar dieser von Punkt 25 entlang der Linie 26 in Richtung Leseleiter 13 ist somit erregt, und bleibt während der auf den positiven Sättigungspunkt 27 getrieben wird. 40 2,1 μβεο, die das Signal V_R dauert, in diesem Zustand. Der Schaltstrom fällt jedoch auf Null ab, bevor der Das Signal Vr liegt zeitlich vollkommen innerhalb des Kern den Punkt 27 erreicht. Er kehrt daher auf einer Schaltmatrixsignals Vs, so daß die Vorderflanke 35 Bahn 29 von einem auf der Linie 26 hegenden Punkt 28 und die Hinterflanke 37 der die Lesetreiberstufe RD zum Punkt 25 zurück. und die Leseerdleiterstufe RG steuernden Spannungen

Die in den Ausgangswicklungen 21 und 22 des aus- 45 den Strom in dem Leseleiter 13 der Speichermatrix

gewählten Kernes 20 induzierten Spannungen sind nicht beeinflussen.

durch die Signalkurven F₂₁ und V₂₂ in F i g. 3 darge- Während die Kerne 20" und 29' unter dem Einfluß

stellt. Diese Spannungen sind einander gleich, jedoch der sie durchfließenden Vormagnetisierungsströms

entgegengesetzter Polarität. Gleichzeitig wird auch der zum Punkt 25 zurückkehren, werden die Schreib trei-

in der Schaltmatrix S' ausgewählte Kern 20' geschaltet. 50 berstufe WD und die Schreiberdleiterstufe WG durch

Die Spannungen auf dessen Ausgangswicklungen 21' die an diese angelegten Spannungen V₂₂ zum Leiten

und 22' entsprechen den Signalformen F₂₁ und F₂₂. gebracht. 1 μβεο nach Beendigung des Schaltsignals Vs

Die Lese- und Schreibtreiberstufen und -erdleiter- und Beginn der Schreibperiode JF kann ein Signal Vw stufen sind einander gleich. Sie enthalten je einen an die Schreibstromquelle WC angelegt werden. Ob pnp-Transistor 30, an den über ein mit der Basis ver- 55 dieses Signal angelegt werden soll oder nicht, wird von bundenes i?C-Glied 31 von dem jeweiligen Schalt- einer weiteren, nicht gezeigten Schaltung gesteuert, matrixkern 20, 20' kommende Steuersignale angelegt die die einzuschreibende Information bestimmt. Unter werden. Der Transistor 30 wirkt somit als Schalter der Annahme, daß das Signal Vw vorhanden ist, z. B. zwischen dem mit seinem Emitter verbundenen sind die Schreibtreiberstufe WD und die Sohreiberd-Erdleiter 16 und dem mit seinem Kollektor verbünde- 60 leiterstufe WG infolge der Spannungen F₂₃ bereits nen Leseleiter 13. Der Widerstand des i?C-Gliedes 31 leitend geworden, so daß während der 1,5 \xszz, die das begrenzt den Basisstrom des Transistors 39, während Signal Vw dauert, Strom durch den Schreibleiter 14 der Kondensator die Ansprechgeschwindigkeit erhöht. der Speichermatrix fließt. Das Signal Vw beginnt hinter Ist kein Signal an dem Eingang zwischen Emitter und der Vorder flanke 33 des Signals F₂₂ und eniet kurz Basis des Transistors 39 vorhanden, dann ist die Lese- 65 vor deren Hinterflanke 39. Der Strom in dem Schreiberdleiterstufe RG gesperrt. leiter 14 der Speichsrmatrix wird somit nicht durch

Die beiden Stromquellen RC und WC haben den den allmählichen Anstieg und AbIaIl des Signals F₂₂

gleichen Aufbau. Die Lesestromquelle RC enthält beeinflußt.

Da die Kerne der Schaltmatrix während des 2,7 μ
dauernden Schaltintervalls nicht vollständig umgeschaltet werden, bleiben die von ihnen gelieferten Ausgangssignale F₂₁ und V₂₂ für die ganze Dauer des Schaltsignals Vs annähernd konstant. Ferner ist auch die Dauer des Schreibsignals Vw kürzer als die des Signals Vs, so daß der Schreibstromimpuls endet, bevor der ausgewählte Schaltmatrixkern seinen Normalzustand 25 erreicht hat. Das Signal V₂₂ ist daher während der ganzen Dauer der Schreibsignalperiode annähernd konstant.

Die Anwendung der linearen Auswahl für die Schaltmatrixkerne schließt jede Möglichkeit einer teilweisen Umschaltung nicht ausgewählter Kerne aus. Diese teilweise Umschaltung würde unter Umständen dann auftreten, wenn eine Auswahl mit Koinzidenzströmen angewandt würde, so daß dadurch unter Umständen die nichtausgewählten Lese- und Schreibtreiber- und ^erdleiterstufen leitend würden. Diese Schwierigkeit könnte durch Verwendung von Halbwählströmen Hs', die größer als Hs (Fig. 4) sind, und durch Anlegen eines Vormagnetisierungsstromes Hb gleichzeitig mit den Zeilen- und Spaltenhalbwählströmen ausgeschaltet werden. Dies würde zur Folge haben, daß sich der ausgewählte Kern in Richtung auf den Punkt 27, die halb ausgewählten Kerne in Richtung auf den Punkt 40 und die nicht ausgewählten Kerne in Richtung auf den Punkt 41 bewegen würden. Die von den halb und nicht ausgewählten Kernen kommenden Ausgangssignale haben somit die entgegengesetzte Polarität wie die von den ausgewählten Kernen kommenden Signale. In diesem System sind die Dioden 5 nicht erforderlich, doch hat es die wesentlichen Nachteile, daß stärkere Ströme, eine zusätzliche Wicklung auf jedem Kern sowie ein zeitlich genau abgestimmter Stromimpuls auf der Vormagnetisierungswicklung erforderlich sind.

Die in F i g. 4 gezeigte Hysteresisschleife ist bis zu einem gewissen Grade idealisiert dargestellt. Die Schaltmatrixkerne erregen die Speichermatrixwicklungen nicht unmittelbar, so daß deren Größe und deren Ausgangsströme relativ klein sein können. Da sie die Größe der in der Speichermatrix fließenden Ströme nicht beeinflussen, kann die Toleranz ihrer Kennlinisn verhältnismäßig groß sein, und die Größe der Speichermatrixströme kann genau gesteuert werden. Des weiteren werden die ausgewählten Speichermatrixleiter während des Schreibintervalls W des Operationszyklus von den Schaltmatrizen in ihrem angesteuerten Zustand gehalten. Somit können die Flip-Flops Ll bis Ul zu jedem beliebigen Zeitpunkt nach -Beendigung der Leseperiode R auf die nächste ausgewählte Adresse eingestellt werden, wodurch die Zugriffzeit gegenüber bekannten Speichermatrizen wesentlich verkürzt wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß das Schreiben von »0« und »L« in die Speichermatrix durch die Schreibstromquelle erfolgt, so daß die Belastung der Schaltmatrix immer die gleiche ist, gleichgültig, ob eine »0« oder ein »£,« eingeschrieben wird. .

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltung zum bipolaren Erregen jeweils einer beliebigen ausgewählten Gruppe von bistabilen magnetischen Elementen eines Speichersystems mit einer Schaltmatrix aus magnetischen Elementen, von denen jedes einer anderen Gruppe von Elementen des Speichersystems entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Element der Schaltmatrix ein Lese- und ein Schreibtransistor zugeordnet ist, die leitend gemacht werden, wenn das Element aus seinem normalen Zustand in seinen entgegengesetzten bzw. von seinem entgegengesetzten in seinen normalen Zustand geschaltet wird, und daß eine Lese- und eine Schreibstromquelle mit den Lese- bzw. Schreibtransistoren so verbunden sind, daß eine Gruppe von Elementen der Speichermatrix nur dann erregt wird, wenn die entsprechenden Schreib- oder Lesetransistoren und die entsprechende Stromquelle gleichzeitig erregt werden.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schaltmatrizen vorgesehen sind, von denen jedes Element jeweils einen Lese- und einen Schreibtransistor steuert, und daß jede Gruppe von Elementen in der Speichermatrix einem anderen Paar von Elementen der Schaltmatrix zugeordnet ist, von denen das eine zu der einen und das andere zu der anderen Schaltmatrix gehört, so daß die Gruppe von Elementen in der Speichermatrix nur durch das gleichzeitige Schalten der beiden zugeordneten Elemente in den Schaltmatrizen ausgewählt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 897 853, 1 027 723; britische Patentschriften Nr. 856 350, 807 700; französische Patentschrift Nr. 1141 398; »Die Naturwissenschaften«, 1953, H. 2, S. 49/50; »Proceedings of the IRE«, Oktober 1953, S. 1407 bis 1421. .

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen