DE1774080A1 - Waffeleisenspeicher - Google Patents

Description

Die Priorität der Anmeldung Nr. 15991/67 vom

7· April 1967 in Großbritannien wird in Anspruch

Die Erfindung betrifft einen wortorganisierten matrixförmigen Speicher mit zwei Speicherplätzen pro Bit für zerstörungsfreies Lesen, bei dem die Speicherung in einer dünnen magnetischen Schicht mit rechteckiger Hystereseschleife erfolgt und bei dem sich die magnetischen Felder über eine Ferritplatte mit rechtwinklig rasterförmig angeordneten quadratischen Erhöhungen, die unter dem dünnen Film angeordnet sind, schließen und bei dem die Leiter in den senkrecht zueinandersbehenden Vertiefungen liegen (Waffeleisenspeicher). Die vielen bekannten Ausführungsformen des Waffeleisenspeichers gehen alle auf die in der Uo-Patenfcschrift 2 825 891 beschriebene Grundform dieses Soei.chers zurück. Ein großer Teil der bekannten Waffeleisens solcher arbeitet mit zerstörendem Lesen der Infor- TTi-M,ion. I¹Js sind Jedoch auch Ausführungsformen mit zerstörungsfreiem -L/eseri bekannt geworden,z.B. durch den Aufsatz von J.L.Smith im "Journal of Applied Physics" ,Vol.34-, Nr. 4 (Part 2;,Aoril 1963, 3. 1167 und 1168. Mit der Erfindung wird eine neue Ausführungsform eines Waffeleisenspeichers

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für zerstörungsfreies Lesen angegeben, der eich besonders vorteilhaft herstellen läßt und der sich durch eine einfache Betriebsweise auszeichnet.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Wort-(Zeilen) Draht mäanderförmig zwischen den Erhöhungen hin- bzw. die eine Seite des Mäanders berührend zurückverläuft und daß zwischen den beiden zu einem Bit gehörenden Spaltendrähten der erste Spaltendraht des nächsten Bits verläuft und daß die eine Seite der beiden Spaltendrähte geerdet ist und dadurch, daß alle Speicherplätze einer Zeile vor de» Schreiben durch einen Vollstromimpuls der einen Polarität in den einen Magnetisierungszustand gebracht werden und daß sum Schreiben fe in einen der beiden Speicherplätze eines Bita wahlweise der eine bzw. der andere Spaltendraht mit einem Halbatroe und der Zeilendraht ebenfalls mit einem Halbstrom der anderen Polarität angesteuert werden, wodurch der angesteuerte Speicherplatz in den anderen Magnetisierungszustand uaschaltet und daß zum Lesen ein Halbstrom der gleichen Polarität wie beim Schreiben auf den Spaltendraht gegeben wird und dadurch, daß die paarweise einander zugeordneten Spaltendrähte eit ■ den Eingängen von Differenzverstärkern verbunden sind.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

W Fig.1 die Leitungsführung in einem Speicher nach der Erfindung,

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1, aus der die Anordnung der zu einem Bit gehörenden beiden Speicherplätze ersichtlich ist,

Fig. 3 die Lösch-, Schreib- und Leseaufrufimpulse.

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Die Matrix nach Fig. 1 ist wie folgt aufgebaut: Eine flache JS heibe aus Ferrit hat eine Reihe enjrer parallel zueinander verlaufender Schlitze 10, die im folgenden als Spaltenschlitze bezeichnet werden und eine zweite Reihe paralleler Schlitze 11, -vie als Zeilenschlitze bezeichnet werden. Die Spalten- und die Zeilenschlitze bilden zusammen ein zweidimensionales Muster aus rechteckigen Erhebungen 12, die ebenfalls in Spalten und Zeilen angeordnet sind. Paare isolierter Drähte 13, 14 und 15)16 liegen in den einzelnen Spaltenschlitzen 10. Sie werden als Bitdrähte bezeichnet. Ein dritter Draht 17 , der Ä'ortdraht, liegt mäanderförmig zwischen zwei Zeilenschlitzen 11, wobei die Verschiebung vom einen Zeilenschlitz zum anderen im dazwischenliegenden Spaltenschlitz erfolgt. Man sieht, daß jedes Paar der Bitdrähte 13,14- in seinem Spaltenschlitz 10 zwischen den beiden Schlitzen 11 eines Wortes mit dem Wortdraht 17 parallel verläuft, daß aber diese parallellaufenden Abschnitte nicht in nebeneinanderliegenden Schlitzen 10 liegen, sondern durch mindestens einen dazwischenliegenden Schlitz 10 getrennt sind, in dem der Bitdraht 16, der zum nächsten Bit gehört, verlauft. Auf die gleiche Weise sind die beiden Bitdrähte 15,16 durch den Schlitz, in dem der Bitdraht 13 verläuft, getrennt. Diese Anordnung wurde deshalb gewählt, um die Störsignale , die in einem Bitdraht während des Lesens erzeugt werden, so gering wie möglich zu halten. Wenn die Leitungsführung wie dargestellt ist, dann wird ein im Draht 13 von einem Leseimpuls im Draht 17 induziertes Signal den umgekehrten Richtungssinn haben wie der entsprechend induzierte Impuls im Draht 14. Jedem Paar von Bitdrähten 13,14 ist in jeder Zeile ein Bit zugeordnet. Diese Anordnung wird im allgemeinen "Zwei-Kern-pro-Bit-^peicher" genannt, wie weiter unten näher erläutert wird.

Die Anordnung nach Fig. 1 enthält schließlich noch einen Rückdraht 18 für den Wortdraht 17· Der Draht 18 liegt in einem der Schlitze 11, in dem der Draht 17 teilweise liegt. In der Fig. 1 sind aus Gründen der übersichtlichen Darstellung die Impulsgeneratoren und die Logik, die zu der Matrix

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gehört, nicht dargestellt.

Die magnetischen Kreise bestehen teilweise aus de« Ferrit, das sich unter jedem Schlitz befindet und aus den Erhebungen 12, die zwischen den Schlitzen liegen und in denen sich die Drähte befinden und außerdem aus einem ebenen dünnem Film aus isotropischem magnetische» Werkstoff mit im wesentlichen rechteckiger Hystereseschleife, der auf den Erhebungen des Ferrits liegt, d.h. er bedeckt die geschlitzte Ferritfläche. Als geeignet hat sich ein Film aus Nickel-Eisen erwiesen· Die magnetischen Kreise bestehen also aus Ferrit- und isotropischem magnetischem Werkstoff, wobei die tatsächliche Speicherung im dünnen Film allein erfolgt.

Der Ausdruck "dünner Film" bedeutet in diesem Zusammenhang einen Film mit einer Dicke von etwa 1 /a. Der Ausdruck "dünn" ist relativ und in anderem Zusammenhang kann ein Film mit einer Dicke von 1/U als "dicker" film betrachtet werden.

In der Anordnung nach Fig. 2 ist die Anordnung von Drähten und Schlitzen, die zur Speicherung eines Bits erforderlich ist, im einzelnen gezeigt. Die Bezugszeichen sind soweit angängig, gleich wie in Fig. 1. Fig. 2 zeigt drei Spaltenschlitze 10, zwei Zeilenschlitze 11 und Drähte 13_f14,17 und zusammen mit einem Teil der Treiber und der logischen Schaltungen. Die logischen Schaltungen sind mir angedeutet und bestehen aus einem Stromimpulsgenerator 19 ffiit einem Umschalter 20. Der Leseverstärker ist ein Differenzverstärker 21.

Es wurde oben festgestellt, daß es sich um einen "Zwei-Kern-pro-Bit-öpeicher" handelt. Genauer auegedrückt handelt es sich um einen Speicher, bei decs is einem von

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zwei Kernen pro Bit gespeichert wird, abhängig vom digitalen Wert des Bit. Die Speicherung wird bewirkt durch Magnetisierung in einer ersten und in einer zweiten Richtung in einer Fläche oder in Flächen des dünnen Films, der über der verdrahteten Ferritmatrix liegt. In der Anordnung nach Fig. 2 sind zwei schraffierte Flächen 22 und 23 die Speicherplätze für ein Bit. Es wird angenommen, daß wenn das zu speichernde Bit eine "O"4.st, dann ist die fläche 22 im

wesentlichen so > magnetisiert, während die Fläche 23

so «i . magnetisiert ist. Ist jedoch das Bit eine "1",

dann ist die Fläche 22 so <¥ und die fläche 23 ^

magnetisiert.

Die Magnetisierung der Flächen 22 und 23 in einer der beiden

Richtungen, d.h. so ■ » oder so 4ί , erfolgt durch

Ströme ausreichender Amplitude in einem oder mehreren der Drähte, so daß das Umschalten des isotropischen Materials vom einen Sättigungszustand in den anderen erfolgt. Hierbei ist der Gesamtstrom und seine Richtung von Bedeutung, unabhängig davon, ob er in einem oder zwei Drähten auftritt. Ist der Gesamtstrom zum Umschalten einer Speicherfläche 2 i A und dieser Strom wird nach rechts gerichtet auf den Draht 1? gegeben, dann schalten die beiden Flächen 22 und 23 um, wenn ihr Magnetisierungszustand gleich ist und wenn sie beide im geeigneten Zustand sind. Ist eine oder beide der Flächen bereits im anderen Zustand, dann erfolgt kein Umschalten, da jede Fläche nur weiter in Richtung der bereits vorhandenen Sättigung magnetisiert wird. Wenn der Gesamtstrom im Draht 17 nur i A ist, während ein zusätzlicher Strom der Größe i auf denDraht 13 gegeben wird, dann kann die Fläche 22 umgeschaltet werden, da aber nur i A zur Fl'che 23 ohne zusätzlichen Strom im iJrubb 14 ; elangt, kann eli e zuletzt genannte Fläche nicht

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Es wird nun die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 betrachtet. Es wird dabei angenommen, daß eine ¹¹O" in den Speicher geschrieben werden soll. Zunächst muß sämtliche vorhandene Information im Speicher gelöscht werden und dies erfolgt durch einen "Lösch"-V"organg. Zum Löschen des Speichers wird ein Impuls von mindestens 2i A,Fig. 3 (17)a,auf den Draht 17 mit solcher Richtung gegeben, daß beide Flächen

und 23 so ■· · magnetisiert werden. Diesem Impuls auf dem

Draht 17 folgt ein Halbschreibimpuls mit der Amplitude iA, Fig. 3(17)b. Dieser Halbschreibimpuls allein hat keinen Umschalteffekt, es wird aber zur gleichen Zeit ein anderer Halbschreibimpuls auf den Draht 14, Fig. 3(14)c, über den Schalter 20 gegeben. Die beiden Halbschreibströme addieren sich und ergeben einen Gesamtstrom von 2iA. in dem magnetischen Kreis, von der die Fläche 23 ein Teil ist und da dieser Gesamt strom umgekehrt gerichtet ist wie der vorhergehende Löschstrom, schaltet die fläche 23 in den Magnetisierungszustand

4 um. Die Drähte 13 und 14 sind beide geerdet, so daß

kein Strom im Draht 13 fließt.

Eine "0" wurde nun gespeichert und kann zerstörungsfrei gelesen werden, indem ein Halbstromimpule auf den Draht 17 gegeben wird. Dieser Halbstrom versucht, die beiden Flächen

und 23 in die Richtung < umzumagnetisieren. Die Fläche

ist jedoch bereits in diesem Zustand und es ergibt sich praktisch keine Wirkung. Die Fläche 22 befindet sich im anderen Zustand und versucht, umzuschalten. Sie kann dies jedoch nicht infolge des geringen Stromes im Draht 17· Sie schaltet jedoch teilweise um, aber sobald der Leseaufrufimpuls, Fig. 3(17)e, abgeschaltet wird, kehrt sie in den vorherigen Magrietisierungszustand, nämlich ^ zurück. Hierbei wird aber der Fluß genügend gestört, so daß ein Leseimpuls im Draht 13 auftritt. Die beiden Drahte 13 und sind mit den Eingangen des Differenzverstärkers 21 verbunden und dieser gelangt aufgrund des Leseaufrufimpulses auf den

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Draht 17 aus dem Gleichgewicht und gibt ein Ausgangssignal ab, de.:en Polarität angibt, daß eine "O" gelesen wurde.

Wpm nun ein zweiter Leseaufruf- bzw. Halbschreibeimpuls auf dem Draht 17, *ig. 3d7)f, auftritt, schaltet die Fläche 22 wieder teilweise um und kehrt dann in den Magnetisierungszustand ■■ zurück, wobei wiederum das Gleichgewicht in den beiden Drähten 13 und 14 gestört wird, so daß der Verstärker ein Aus&angssignal abgibt. Der Lesevorgang kann beliebig oft ohne Verlust der gespeicherten Information wiederholt werden.

Es wird nun angenommen, daß die gespeicherte "0" durch eine "1" ersetzt werden soll. Zunächst wird ein Löschimmals, Fig. durch den Draht 17 geschickt, den dann der Halbschreibimpuls, Fig. 3 (17)b, folgt. Gleichzeitig mit dem zuletzt genannten Impuls wird ein Halbschreibimpuls auf den Draht 13, Fig.3 (13)d, gegeben und die Fläche 22 gelangt in den Lagnetisierungszustand '· . Leseaufrufimpulse im Draht 17 schalten nun die

Flüche 23 teilweise von ■ ·· nach ^ , aber in Jedem Fall

kehrt die Fläche wieder in den Zustand * zurück. Das

Ausgangssignal des Verstärkers 21 hat entgegengesetzte Polarität, wodurch angezeigt wird, daß eine "1" gespeichert und gelesen wurde.

Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß die beiden opeicherflachen für jedes der beiden Bit nicht nebeneinander liegen, sondern versetzt sind (Draht 17 verläuft durch alle vier Speicherflächen und entsprechend auch durch die anderen Speicherflächen derselben Zeile). Wenn eine Zeile 2n Speicherflächen hat, speichert sie η Bit.

Ein Löschvorgang löscht alle Bit einer Zeile. Sin Schreibvorgang erfolgt jedoch nur dort, wo sowohl der Wortdraht und einer oder mehrere der Bitdrähte gleichzeitig erregt werden. Im praktischen Betrieb des Speichers ist es nützlich, daß alle Bitpositionen ,jedesmal wieder eingeschrieben werden, sogar dann, w#nn alle bis auf eines eine "O" sind. Dies ist besonders günstig, weil

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die beiden Speicherplätze"' eines Bits dann kein Ausgangssignal abgeben, wenn sie sich beide im gleichen Magnetisierungszustand befinden. Es ist außerdem einfacher, logische Schaltkreise vorzusehen, bei denen das Eingangssignal jeweils die eine Bedeutung oder die andere Bedeutung hat als logische Schaltungen, bei denen bei der "O" kein Eingangssignal auftritt.

Wichtig ist es auch noch darauf hinzuweisen, daß die Leseaufrufimpulse, Fig. 3 (17)e,f, die gleiche Polarität wie die Halbschreibimpulse, Fig. 3(17)b haben. Sie könnten an sich auch die umgekehrte Polarität haben, aber es hat sich, herausgestellt, daß man ein größeres Ausgangssignal erhält, wenn sie die gleiche Polarität haben. Anders ausgedrückt, man erhält eines größeres Ausgangssignal dann, wenn die Fläche vorher gelöscht wurde und danach nicht in sie geschrieben wurde.

1 Patentanspruch
5 Bl.Zeichn.

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Claims (1)

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   Patentanspruch

   Wortorganisierter matrixförmiger Speicher mit zwei Speicherplätzen pro Bit für zerstörungsfreies Lesen, "bei dem die Speicherung in einer dünnen magnetischen Schicht mit rechteckiger Hystereseschleife erfolgt und bei dem sich die magnetischen Felder über eine Ferritplatte mit rechtwinklig rasterförmig angeordneten quadratischen Erhöhungen, die unter dem dünnen Film angeordnet sind, schließen, und bei dem die Leiter in den senkrecht zueinander stehenden Vertiefungen liegen (Waffeleisenspeicher), dadurch gekennzeichnet, daß der Wort-(Zeilen)Draht mäanderformig zwischen den Erhöhungen hin- bzw. die eine Seite des Mäanders berührend zurückverläuft und daß zwischen diesen beiden, zu einem Bit gehörenden Spaltendrähten der erste Spaltendraht des nächsten Bits verläuft, und daß die eine Seite der beiden Spalten(Bit)Drähte geerdet ist, und dadurch, daß alle Speicherplätze einer Zeile vor dem Schreiben durch einen Vollstromimpuls der einen Polarität in den Magnetisierungszustand gebracht werden und daß zum Schreiben in einen der beiden Speicherplätze eines Bits wahlweise der eine bzw. der andere Spaltendraht mit einem Halbstrom und der Zeilendraht ebenfalls mit einem Halbstrom der anderen Polarität angesteuert werden, wodurch der angesteuerte Speicherplatz in den anderen Magnetisierungszustand umschaltet und daß zum Lesen ein Halbstrom der gleichen Polarität wie beim Schreiben auf den Soaltendraht gegeben wird und dadurch, daß die paarweise einander zugeordneten Spaltendrähte mit den von Differenzverstärkern verbunden sind.

   Ne/Sd
   1.4.1968

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