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Koinzidenzstrom-Speicher Die vorliegende Erfindung betrifft einen
aus mehreren Elementen bestehenden Koinzidenzstrom-Speicher, insbesondere sogenannte
Drei-
draht-Speicher.
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Der im folgenden verwendete Ausdruck "Magnetkern" umfaßt nicht
nur einfache Kerne, sondern auch andere magnetische Speicherelemente, wie z. B.
Dünnfilm-Speichereinrichtungen oder Elemente, die durch Öffnungen in Platten
aus magnetischem Material gebildet werden. Bekannte AusfUhrungßformen
derartiger in mehreren Ebenen an-
geordnete Koinzidenzetrom-Dreidraht-Kernspeicher
sind mit zwei Sätzen von Eingangsleitungen (Ansteuerleitungen) ausgerüstet,
die
normalerweise als X- und Y- oder als Zeilen- und Spaltenleiter
bezeichnet werden. Jede Ebene (bitplane) des Speichers enthält mindestens einen
Lesedraht. Die jeweilige Anordnung der Eingangsleitungen (Ansteuerleitungen)
kann variiert werden. Der grundsätzliche Schaltunp-
aufbau
sieht je einen Y-Leiter für jede aus Magnetkernen bestehende Spalte in dem Speicher
vor, während jeder X-Leiter mit einer Kern-
zeile in jeder der Ebenen (bitplanes)
verbunden ist. Diese grundsätzliche Schaltung wird jedoch selten verwendet. Eine
bekannte Schaltungsanordnung ergibt sich daraus, daß Paare von X-Leitern miteinander
in Reihe geschaltet werden. W-nn Ströme geeigneter Stärke durch ein solches X-Leiterpaar
und durch einen Y-Leiter fließen, werden zwei Kerne dem Einfluß von zwei Strömen
unterworfen. Die Kerne sind jedoch derart geschaltet, daß sich
die
beiden Ströme in einem Kern gegenseitig unterstützen, während sie im andern
Kern einander entgegenwirken. Somit wird in Wirk-
lichkeit nur ein Kern angewählt.
D esweiteren zeigt es sich als notwendig, daß der Strom in jeder Richtung sowohl
durch die X-Leiter als auch durch die Y -Leiter fließen kann, um somit den einen
oder
den anderen der beiden Kerne zum Einschreiben anzuwählen. Dies
bereitet
technisch gesehen keine Schwierigkeiten, da die Ströme, um den Inhalt eines
Kernes zu lesen, in entgegengesetzter Richtung zu
den Schreib$trömen fließen
müssen.
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Eine andere bekannte Schaltung besteht darin, jeweils zwei Y-Leiter
in Reihe zu schalten.
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Keine dieser Schaltungen befriedigt hinsichtlich der auftretenden
Störgeräusche (Störspannungen), die von Kernen herrühren, welche lediglich
durch einen einzelnen Stromimpuls beaufachlagt werdet; außerdem ist unbefriedigend,
daß die gleiche Anzahl von Kernen vorgesehen werden muß, die mit jedem X- und Y-Leiter
verbunden sind. Diese beiden Faktoren, nämlich Störgeräusche bzw.
Störspannungen und Symmetrie bzw. gleiche Anzahl. von Kernen, sind
von großer Bedeutung bei der Konzeption magnetischer Kernspeicher.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden hrfindung, eine Scha3-tungsanordnung
für einen aus mehreren Elementen besteheWsn
Koinzidenzstrom-Magnetkernspeicher
zu schaffen, die hinsichtlich Störgeräuschen und Symmetrie bessere Ergebnisse ermöglicht,
als dies mit bisher bekannten Schaltungsanordnungen möglich war.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst: a)
der Speicher besteht aus p-Paar Bit-Ebenen mit jeweils m-Zeilen und n-Spalten magnetischer
Speicherelemente in jeder Ebene, wobei p= 293,4 . . . , und n - 2&4&6#99*
, d. h. geradzahlig; b) es sind m Zeilenleiter vorhanden, von denen jeder jeweils
eine Zeile von.Speicherelementen in allen Bit-Ebenen durchläuft; c) es sind pn Spaltenleiter
vorhanden, von denen jeder jeweils eine Spalte von Speicherelementen in einem Bit-Ebenenpaar
durchläuf t; d) jeweils zwei Spaltenleiter eines Bit--Ebenenpaares sind
an
einem Punkt, der zwischen den beiden ineinander übergehenden, das Bit-Ebenenpaar
durchlaufenden Spalten von Speichen elementen liegt, miteinander verbunden; e) es
sind Schalteinrichtungen vorhanden, mittels derer elektrische Ströme in jeder beliebigen
Richtung durch ausgewählte Zeilen-und Spaltenleiter geführt werden.
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In der nun folgenden Beschreibung wird die Erfindung anhand eines
Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen
zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung einer einzelnen 16 384-Wort-
Bit-Ebene,
d. h. einer aus 16 384 Speicher-Elementen bestehenden Ebene; Fig. 2 die Anordnung
der Zeilen- und Spaltenleiter in dem Speicher; Fig. 3 eine schematische Darstellung
eines einzelnen Bit-Ebeneripaares des Speichers.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 weist eine einzelne 16 384-Wort-Bit-Ebene
32 Spaltenleiter auf, die im nachfolgenden als Y-Leiter bezeichnet werden und 512
Zeilenleiter, die als X-Leiter bezeichnet werden. An dem Schnittpunkt jedes X-Leiters
mit jedem Y-Leiter befindet sich ein Magnetkern, woraus sich eine Gesamt-
zahl
von 16 384 Kernen in jeder Bit-Ebene ergibt. Jede Bit=Ebene ist zum Legen in vier
Teile unterteilt. Jeder Teil hat einen getrennten Lesedraht, der durch alle 4096
Kerne in diesem Teil den Speichers führt. In der Zeichnung ist lediglich ein Lesedraht
mit dem Bezugszeichen SI dargestellt. Im Interesse einer besseren Übersicht sind
die meisten X- und Y -Leiter sowie die Kerne als solche weggelassen worden.
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Fig. 2 zeigt die Anordnung einiger Bit-Ebenen in einem aus 32 Bit-Ebenen
bestehenden Speicher; kurz: in einem 32-Bit-Speicher Die Ebenen sind in zwei Reihen
zu je 16 angeordnet, obgleich dien nicht die tatsächliche Schaltungsart zu sein
braucht.
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Wiederum sind nur einige der X- und Y-Leiter dargestellt. Gemäß Fig.
2 führt jeder X-Leiter durch eine Zeile von Kernen in jeder der 32 Ebenen. JederY-Leiter
führt in zwei Ebenen jeweils durch eine Spalte von Kernen. Paare von Y-LeiteAind
an einem Punkt zwischen den beiden Ebenen miteinander verbunden. Wie in Fig. 2 dargestellt,
sind jeweils nebeneinander verlaufende Y-Leiter miteinander verbunden, obgleich
diese Schaltungsart ge-
ändert werden kann. Jeder x-Leiter führt durch eine
Gesamtzahl
von 1 024 Kernen (d. h. 32 x 32) und jeder Y-Leiter
führt ebenfalls durch 1 024 Kerne (d. h. 512 x 2). Auf diese Weise ist
der
Leitungsbedarf für die X- und Y-Ansteuerungskreise derselbe.
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Jede der 32 ßbenen des Speichers ist gemäß Fig. 1 aufgebaut. Wie dies
bei 2-Koordinaten-Speichern üblich ist, kann jeder Kern dadurch angewählt werden,
daA Ströme durch die beiden Leiter geschickt werden, welche sich an der gewünschten
Stelle des Speichers kreuzen. Nur einer, nämlich der ausgewählte Kern, wird umgeschaltet,
d. h. in seinem Zustand umgesteuert. Eine Anzahl anderer Kerne jedoch wird dadurch
beeinflußt, d. h. gestört" und erzeugen im Lesedraht eine Störspannung. Da jeder
X-Leiter durch 32 Kerne in der Ebene führt, wird lediglich ein Kern vollständig
umgesteuert, während die restlichen 31 nur gestört werden. In ähnlicher Weise führt
jeder Y- Leiter durch 512 Kerne. Da jedoch vier Lesedrähte vorgesehen sind, gehören
jeweils 128 Kerne, durch die der Y-Leiter führt, zu jedem Lesedraht. Einer dieser
128 Kerne wird umgesteuert werden, während die verbleibenden 127 Kerne gestört werden.
Die Gesamtzahl der Kerne, welche lediglich eine ungewollte Störspannung in dem zu
dem umgesteuerten Kern gehörigen Lesedraht erzeugen, wird daher 158, d. h. 31 plus
127 sein. Da die Lage des umgesteuerten Kerns bekannt ist, können die Ausgangssignale
der vier Lesedrähte derart ausgewertet werden, das nur das Ausgangäsignal eines
bestimmten Lesedrahtes Verwendung findet und das die in den übrigen drei Lesedrähten
erzeugten Störspannungen eliminiert werden.
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Fig. 3 zeigt ein einzelnes Bit-Ebenenpaar, in vier verschiedenen Zuständen.
In jedem Fall ist ein einzelner X-Leiter und ein Paar von Y-Leitern dargestellt.
Jedes Ende eines jeden Y-Leiters ist mit einem Schalter verbunden. Die vier dargestellten
Schalter a, b, c und d verkörpern die Y-Ansteuerungsechaltung.
Die
Arbeitsweise des Speichers wird nun in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben werden.
Jeder Teil dieser Figur zeigt ein Ebenenpaar, wobei die eine Bit-Ebene mit p und
die andere Bit-Ebene mit q bezeichnet wird. .Ein einzelner f%'-Leiter ist dargestellt,
der in beiden Bit-2benen durch je eine Zeile von Kernen führt. Den-
weiteren
sind zwei Y -Leiter dargestellt, von denen jeder durch beide Ebenen führt. Die beiden
Schnittpunkte zwischen dem X-Leiter und-einem Y-Leiter bestimmen die Lage eines
Kernes r in jeder Ebene und die beiden Schnittpunkte zwischen dem X-Leiter
und
dem anderen Y -Leiter bestimmen die Lage der beiden Kerne s. -Bekanntlich kann ein
Kern eine Information enthalten, die ihm durch Umsteuern von einem ersten in einen
zweiten Zustand eingeschrieben wurde. Die Information wird wieder gelesen,
in-
dem der Kern in entgegengesetzter Richtung umgesteuert wird. Wenn daher
zwei Halbströme in einer bestimmten Richtung fließen, um eine Information in einen
Kern einzuschreiben, dann müssen diese beiden Halbströme umgekehrt werden, um die
Information aus dem Kern auszulesen. Die Umkehrung des einen oder des
anderen
der beiden Halbströme hat lediglich zur Folge, daß die Wirkung eines Halbatrornes
durch den anderen aufgehoben wird.
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Im Zusammenhang mit Fig. 3 sei erwähnt, daß die beiden auf demselben
X-Leiter befindlichen Kerne, deren Lagen durch zwei miteinander verbundene- `Y-Leiter
. bestimmt wird, entgegengesetzt gepolt sind; auf diese Weise wird zum Beispiel
Kern r durch zwei Halbströme ausgelesen, die in einer bestimmten Richtung fließen,
während Kern a durch Umkehr eines dieser beiden Ströme gelesen wird. Im Rahmen dieser
Beschreibung soll angenommen werden, daß der Strom in den Y-Leitern, wie in Fig.
8a
dargestellt, nach oben fließen muß, um eine Information in des. Speicher
einzuschreiben.
Die Richtung des in den X-Leitern
| fließenden Stromes hängt von der Lage des
gewünschten Kernes |
| ab. Die Kerne in den beiden Spalten, die einem Paar miteinander |
| verbundener Y.Leiter zugeordnet sind, erfordern entgegengesetzte |
| Stromflußriehtungen, um eine Information in sie einschreiben |
| zu können. |
| .t.s soll zunächst der Fall batrachtat worden, bei welchem |
| eine Information in die Kerne r in beiden ßbenem p und q
einge- |
| schrieben worden soll (z. B. in die Kerne, die im folgenden
mit |
| rp und rq bezeichnet wenden). Uie in Fig. Sa dargestellt,
fließt |
| der Strom im X-Leiter in der ßbene q von links nach rechts
und |
| in der Ebene p von rechts nach linke. |
| Die Schalter a und c sind geschlossen und der Strom fließt
im |
| linken Y -Leiter aufwärts. Die Richtung das Stromfltuisea
in den |
| beiden Leitern ist derart, daß beide Kerne rp und rq umgesteuert |
| werden, /r leim @ö i" S bi nc amte@ie vöü a tu`re
geaehloseen |
| werden. |
| Wenn beispielsweise -eine Information in den Kern rp und |
| nicht zugleich auch in den Kern rq eingeschrieben werden
soll, ist |
| e$ notwendig, daß der im Y-Leiter fließende Strom am Kern
rq vor- |
| beigeführt wird. In Fig. ab ist dieser Fall dargestellt.
Der Strom |
| im X-Leiter fließt wie vorher. Die Schalter a und d sind
geeehlosnen, |
| so daß der Strom im Y -Leiter Ober die Kerne rp und sq fließt.
Die |
| beiden Halbströme summieren sich im Kern rp und bewirken,
daß |
| dieser umgesteuert wird. Im Kern sq jedoch heben sich die
Iialb- |
| ströme gegenseitig auf, wodurch in der Abece q kein Kern
umge- |
| steuert wird. |
| In ähnlicher Weise kann-wie in Fig. Sc dargestellt,
der Kern |
| rq dadurch umgesteuert wenden, daß der Strom im Y-Leiter
durch |
| die Kerne rq und up ßießt. Im Kern rq summieren sich die
beiden |
| H®lbetröme und steuern den Kern um, wohingegen sich die
fb- |
| ströme im Kwrn an o@n....e@f@......n...@.,.@ |
Um die Kerne sp und sq umzusteuern, ist es notwendig, den im X-Leiter
fließenden Strom umzukehren.
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Wenn die im Speicher enthaltene Information ausgelesen werden soll,
werden die in jeder Bit-.Ebene einander entsprechenden Speicherelemente (bits) gleichzeitig
abgefragt. Wie in Fig. 3d dargestellt, fließt der Strom im Y -Leiter abwärts. Die
Stromrichtung im X-Leiter (siehe Fig. 3d) bewirkt, daß die Kerne rp und rq abgefragt
werden. Die Kerne sp und sq werden dadurch abgefragt, daß die Richtung des im X-Leiter
fließenden Stromes umgekehrt wird.
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Im allgemeinen werden die. Ebenen dergestalt angeordnet, daß sich
die beiden Ebenen eines Ebenenpaares an den einander gegenüberliegenden Seiten einer
Isolierplatte befinden; andere Anordnungen sind jedoch ebenso möglich.
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Wie bereits oben beschrieben, benötigt jeder Y -Leiter an jedem
Ende einen Schalter, wahrend jeder X-Leiter nur einen einzigen Schalter benötigt.
Diese Schalter worden im allgemeinen Halbleiter-Anordnungen sein. Es ist üblich,
eine Schalter-Matrix vorzusehen, um so die erforderliche Anzahl von Schaltern reduzieren
zu können. So ist es z. B. möglich, anstelle der 512 Schalter fürd ie X-Leiter
eine Matrix-Schalteranordnung von lediglich 48 Schaltern vorzusehen. Wesentliche
mehr Schalter werden für die Y-Leiter benötigt, da 16 Leitungssätze mit je 32 Y
-Leitern vorhanden sind. Für jedes Ebenen-Paar sind 12 Schalter erforderlich, was
einer Gesamtsumme von 192 Schaltern entspricht.
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Im Hinblick auf den elektrischen Leistungsbedarf ist das
Dreidraht-System
wirtschaftlicher als das Vierdraht-System. Dies
liegt daran, daß keine Inhibit-Leiter
(Sperrdraht oder Leiter für den Inhibit-Strom, der die Umsteuerung der K erne verhindert)
vorhanden sind, für welche Ansteuerungaschaltungen vorgesehen werden müßten.
Desweiteren ist es , um 32 Bit-Ebenen anzusteuern, nur notwendig,
16 Y-Ströme vorzusehen, da jeder Y-Leiter durch
zwei
Bit-Ebenen führt.
Das vorstehend beschriebene System kann
auch bei einem Zweidraht-Speicher Verwendung finden, bei dem einer der Leitungssätze
sowohl zum Schreiben als auch zum Lesen benutzt wird.