DE1298566B

DE1298566B - Shift register with layer memory cells

Info

Publication number: DE1298566B
Application number: DE1966S0101388
Authority: DE
Inventors: Goser; Dipl-Ing Dr Karl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1966-01-11
Filing date: 1966-01-11
Publication date: 1969-07-03

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung für ein aus mehreren supraleitenden Speicherzellen gebildetes Register, das mit Mitteln versehen ist, durch die ein in einer Speicherzelle gespeicherter Binärwert mittels eines Schiebeimpulses in Schieberichtung auf die darauffolgende Speicherzelle weitergegeben (»geschoben«) werden kann, wobei zwischen je zwei Hauptspeicherzellen eine Zwischenspeicherzelle vorgesehen ist, denen jeweils zwei Steuerleitungen zugeordnet sind, von denen die eine über alle Hauptspeicherzellen und die andere über alle Zwischenspeicherzellen geführt ist.The invention relates to an arrangement for one of several superconducting Register formed memory cells, which is provided with means through which a Binary value stored in a memory cell by means of a shift pulse in Shift direction passed on to the next storage cell ("pushed") can be, with a buffer cell between each two main memory cells is provided, each of which is assigned two control lines, of which the one across all main memory cells and the other across all buffer memory cells is led.

Derartige Anordnungen sind bereits bekannt (man vergleiche beispielsweise die USA.-Patentschrift 3123 720). Ein derartiges supraleitendes Schichtregister hat jedoch den Nachteil eines sehr komplizierten Aufbaus, was infolge der benötigten Vielzahl von Steuerschleifen außerordentlich schwierig herzustellende und zu handhabende Aufdampfmasken erfordert. Außerdem sind zum Betrieb eines derartigen Schieberegisters jeweils eine große Anzahl von Impulsen erforderlich, mit welchen die verschiedenen Steuerleitungen beaufschlagt werden müssen.Such arrangements are already known (compare, for example U.S. Patent 3123 720). Such a superconducting layer register however, has the disadvantage of a very complicated structure, which as a result of the required A multitude of control loops are extremely difficult to produce and handle Requires vapor deposition masks. In addition, to operate such a shift register each required a large number of pulses with which the various Control lines must be charged.

Eine einfacher zu betreibende Anordnung ist in der deutschen Auslegeschrift 1039 569 beschrieben, die jedoch wegen ihres Aufbaus aus Magnetkernen und Transistorrichtsstrecken sowohl relativ teuer in der Herstellung ist, als auch einen großen Raumbedarf pro Zelle aufweist.A simpler to operate arrangement is in the German Auslegeschrift 1039 569 described, however, because of their structure of magnetic cores and transistor straightening sections is both relatively expensive to manufacture and takes up a large amount of space per Having cell.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein aus supraleitenden Schichtspeicherzellen aufgebautes Schieberegister herzustellen, welches neben einem einfachen Aufbau in einfachster Weise durch wenige Impulse pro Schiebevorgang betrieben werden kann.The invention has set itself the task of making a superconducting Produce shift register built up layer memory cells, which in addition to a simple structure operated in the simplest way by a few impulses per sliding process can be.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs erwähnten Art gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß jede Hauptspeicherzelle mit den beiden benachbarten Zwischenspeicherzellen durch je eine auf der den Steuerleitungen abgelegenen Seite einer als Speichermedium dienenden zusammenhängenden supraleitenden Schicht angeordnete Koppelschleife so verbunden ist, daß jede Koppelschleife bei Umschaltung des in einer Speicherzelle gespeicherten Binärwertes diesen Wert induktiv auf die in Schieberichtung folgende Speicherzelle überträgt, indem in jeder Koppelschleife eine vom Schiebeimpuls steuerbare Sperrvorrichtung vorgesehen ist, die beim Schiebeimpuls die Koppelschleife zwischen der vom Schiebeimpuls geschalteten Speicherzelle und der - in Schieberichtung gesehen - davorliegenden Speicherzelle sperrt.To solve this problem, the arrangement mentioned at the outset is used in an arrangement Kind according to the invention proposed that each main memory cell with the two adjacent buffer cells by one on each of the control lines Side of a coherent superconducting layer serving as a storage medium arranged coupling loop is connected so that each coupling loop when switching of the binary value stored in a memory cell, this value inductively to the in the shift direction following memory cell transfers by in each coupling loop a locking device controllable by the pushing pulse is provided which, when the pushing pulse the coupling loop between the memory cell switched by the shift pulse and which - viewed in the sliding direction - blocks the memory cell in front of it.

An Hand des in den F i g. 1 und 2 der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.On the basis of the FIG. 1 and 2 of the drawing shown schematically Exemplary embodiment, the invention is to be explained in more detail.

Jede Hauptspeicherzelle 1 ist mit den unmittelbar vor und hinter ihr liegenden Zwischenspeicherzellen 2 durch Koppelschleifen 3 bzw. 3' mit gemeinsamen Querstegen unter den Zellen verbunden. In den Längsstegen liegen Sperrvorrichtungen 4 und 5, die vorteilhaft insbesondere durch Kryotrons verwirklicht sein können. Bei der weiteren Beschreibung der Erfindung wird daher bei den Sperrvorrichtungen stets von Kryotrons gesprochen, ohne daß damit die Erfindung auf die Verwendung von Kryotrons als Sperrvorrichtungen beschränkt ist. Auf der anderen Seite der supraleitenden Schicht SS, induktiv von der Koppelschleife getrennt, sind zwei Steuerleitungen S1 und S2 angebracht, wobei die Querstege S1 über den HauptspeicherzelleAl, die- Querstege von S2 über den Zwischenspeicherzellen 2 liegen. Längs der Querstege der Steuerleitungen ist in bekannter Weise ein magnetischer Fluß (zugehörige normalleitende Gebiete 6) in die supraleitende Schicht SS eingefroren, dessen Größe oder Richtung einen Binärwert repräsentiert. Die Steuerleitung S1 schaltet nun die Hauptspeicherzellen 1 und die Kryotrons 4, während S2 die Zwischenspeicherzellen 2 und die Kryotrons 5 schaltet.Each main memory cell 1 is immediately in front of and behind it lying intermediate storage cells 2 by coupling loops 3 and 3 'with common Cross bars connected under the cells. There are locking devices in the longitudinal webs 4 and 5, which can advantageously be implemented in particular by cryotrons. In the further description of the invention, therefore, the locking devices always spoken of cryotrons without affecting the use of the invention of cryotrons as locking devices. On the other side of the superconducting Layer SS, inductively separated from the coupling loop, are two control lines S1 and S2 attached, the transverse webs S1 over the main memory cell Al, the- Cross webs of S2 lie over the intermediate storage cells 2. Along the transverse webs of the Control lines are known to be a magnetic flux (associated normal conducting Areas 6) frozen in the superconducting layer SS, its size or direction represents a binary value. The control line S1 now switches the main memory cells 1 and the cryotrons 4, while S2 the intermediate storage cells 2 and the cryotrons 5 switches.

Wird also auf S1 ein Schiebeimpuls gegeben, so schaltet dieser alle Hauptspeicherzellen 1 und die Kryotrons 4. Dann sieht man, daß zwar in allen Koppelschleifen 3 und 3' eine Spannung induziert wird, die Schleifen 3 aber wegen der gesperrten Kryotrons keinen Strom führen können und somit nicht rückwärts geschaltet wird. Die Koppelschleifen 3' führen wegen der nicht gesperrten Kryotrons 5 Ströme, deren Magnetfeld die nächstfolgenden Zwischenspeicherzellen 2 schaltet und in ihnen den Binärwert einspeichert, den die unmittelbar vorhergehenden Hauptspeicherzellen 1 vor dem Schiebeimpuls enthielten.If a shift pulse is given on S1, it switches all of them Main memory cells 1 and the cryotrons 4. Then you can see that although in all coupling loops 3 and 3 'a voltage is induced, the loops 3 because of the blocked Kryotrons cannot conduct any current and are therefore not switched backwards. The coupling loops 3 'lead because of the unlocked cryotrons 5 currents, their Magnetic field switches the next buffer cells 2 and in them the Stores binary value which the immediately preceding main memory cells 1 contained before the shift pulse.

Ein Weiterlaufen des Stromes bis zur nächsten Hauptspeicherzelle 1 und damit die Gefahr, daß die vorhergehende Hauptspeicherzelle 1 ihre Information direkt zur nächstfolgenden Hauptspeicherzelle 1 überträgt, wird durch die gleichen gesperrten Kryotrons 4 verhindert, die schon das Rückwärtsübertragen der Information der Hauptspeicherzellen sperrten.To continue running the current until the next main memory cell 1 and thus the risk that the foregoing main memory cell 1 transmits its information directly to the next memory cell 1 is prevented by the same locked cryotrons 4, which already locked, the reverse-transmitting the information of the main memory cell.

Auf völlig analoge Weise, wobei die Speicherzellen 1 und 2, die Kryotrons 4 und 5 und die Koppelkreise 3 und 3' ihre Funktion nach obiger Beschreibung vertauschen, wird durch einen nachfolgenden Schiebeimpuls auf der Steuerleitung S2 die in die Zwischenspeicher 2 geschobene Information in die darauffolgenden Hauptspeicherzellen 1 gebracht.In a completely analogous way, with the memory cells 1 and 2, the cryotrons 4 and 5 and the coupling circuits 3 and 3 'interchanging their function as described above, the information shifted into the buffer 2 is transferred to the following by a subsequent shift pulse on the control line S2 Main memory cells 1 brought.

Durch diese Aufteilung des Schiebevorgangs kann man also Richtleitungsstrecken zwischen den die Information des Registers tragenden Hauptspeicherzellen 1 sparen.This division of the sliding process means that directional lines can be made save between the main memory cells 1 carrying the information of the register.

Bei der Verwendung von Kryotrons als Sperrvorrichtungen in den Koppelschleifen können diese Kryotrons und ihre Schaltung durch die Schiebeimpulse erfindungsgemäß insbesondere dadurch besonders einfach ausgeführt werden, daß durch Löcher in der supraleitenden Schicht an den Stellen der eingezeichneten Kryotrons Teilstücke der SteuerleitungenSl bzw. S2 und der Koppelschleifen 3 bzw. 3' magnetisch gekoppelt sind und daß diese Teile der Koppelschleifen aus einem insbesondere weichen Supraleiter bestehen, dergestalt, daß das Magnetfeld der Schiebeimpulse in den Steuerleitungen die kritische Feldstärke HI, in diesen Teilen der Koppelschleifen übersteigt und durch den hohen Widerstand, den der damit erzwungene Normalleitungszustand mit sich bringt, die entsprechenden Koppelschleifen sperrt.When using cryotrons as locking devices in the coupling loops can these cryotrons and their switching by the shift pulses according to the invention in particular are made particularly simple that through holes in the superconducting layer at the points of the drawn cryotron sections of the Control lines S1 and S2 and the coupling loops 3 and 3 'are magnetically coupled and that these parts of the coupling loops are made of a particularly soft superconductor exist, such that the magnetic field of the shift pulses in the control lines the critical field strength HI, in these parts of the coupling loops and due to the high resistance that the normal conduction condition forced with it brings, blocks the corresponding coupling loops.

Diese Anordnung kann auch als Zähler verwendet werden, wobei man insbesondere Anordnungen wählen kann, bei denen je 10 Hauptspeicherzellen 1 und 10 Zwischenspeicherzellen 2 zu einer ringartig geschlossenen Einheit zusammengefaßt werden, die nach jeweils einmaligem Durchlaufen einen Schiebeimpuls auf einen darüberliegenden gleichgebauten Ring abgeben, wodurch Einer-, Zehner- usw. Einheiten vorgebildet werden.This arrangement can also be used as a counter, with one in particular Arrangements can be selected in which 10 main memory cells 1 and 10 intermediate memory cells 2 are combined into a ring-like closed unit, which after each once through a shift pulse to an overlying identical ring issue, whereby units, tens, etc. units are pre-formed.

Claims

Claims: 1. Arrangement for a register formed from several superconducting memory cells, which is provided with means by which a binary value stored in a memory cell can be passed on ("shifted") to the following memory cell by means of a shift pulse in the shift direction, with between two Main memory cells a buffer cell is provided, each of which is assigned two control lines, one of which is routed over all main memory cells and the other over all buffer cells, characterized in that each main memory cell (1) with the two adjacent buffer cells (2) is connected by one the side remote from the control lines of a coherent superconducting layer (SS) serving as a storage medium is connected to the coupling loop (3, 3 ') so that each coupling loop inductively generates this value when the binary value stored in a memory cell (1 or 2) is switched over f transmits the storage cell (2 or 1) following in the shift direction, in that a locking device (4, 5) controllable by the shift pulse is provided in each coupling loop - viewed in the sliding direction - blocks the storage cell (2 or 1) in front of it.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the locking device (4, 5) in one Coupling loop (3, 3 ') is a cryotron.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that that the cryotron and the device for its control by the shift pulse are realized in that at least a part of each coupling loop (3 resp. 3 ') consists of a particularly soft superconductor that also over these parts the coupling loops are holes in the superconducting layer, so here Coupling loops and control lines are directly opposite.

4. Arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the control lines from a particular hard superconductors exist.