DE1774627B2 - Verfahren zum Ermöglichen zahlreicher logischer Operationen - Google Patents

Description

ao Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein praktikables System zur Ausführung logischer Operationen, das in einer Speicheranordnung integriert oder in dieser verteilt wäre (Speicher mit ver-

»5 teilter Logik), ist schon lange das Wunschziel der einschlägigen Fachwelt gewesen. Eine solche Einrichtung würde beispielsweise die Realisierung eines assoziativen Speichers ermöglichen, bei dem die Logik-, Steuer- und Speicherfunktionen vollständig in ökonomischer und praktikabler Weise integriert sind.

Die bisherigen assoziativen oder inhaltsadressierbaren Speicher erforderten regelmäßig umfangreiche und kostspielige Halbleiteranordnungen oder eine komplizierte Grenzfläche zwischen elektrischen Logikschaltungen und magnetischen Speicherzellen.

Dieses kostspielige und darüber hinaus nicht flexible Schaltungsbauelement machte solche Speicher wirtschaftlich unattraktiv, insbesondere wenn es sich um größere Speichereinheiten handelt, obwohl solche Speicher von der Theorie her gesehen vielversprechend sind.

Die neueren Entwicklungen auf dem Gebiete magnetischer Domänen versprachen eine aussichtsreiche Anwendung auf dieses Gebiet. Beispielsweise ist in

der USA.-Patentschrift 2919432 eine Speicheranordnung beschrieben, in der im Rahmen einer schieberegisterähnlichen Operation Domänen, die von zwei Domänenwänden begrenzt sind, durch ein Übertragungsmedium hindurch übertragen werden, das

beispielsweise in Form einer magnetischen Dünnschicht vorliegt. Hier werden gegenüber der Umgebungsmagnetisierung umgekehrt magnetisierte sowie von einer voreilenden und einer nachlaufenden Domänenwand begrenzte Domänen an einer Eingangsposition in der Dünnschicht erzeugt und längs einer bestimmten Richtung durch ein mehrphasiges Übertragungsfeld übertragen. Eine derartige Vorrichtung erfordert üblicherweise eine anisotrope Magnetisierung, wobei die Übertragung der umgekehrt magneti-

Go sierten Domäne längs der Achse leichter Magnetisierbarkeit oder alternativ hierzu längs der Achse schwieriger Magnetisierbarkeit (magnetisch harte Achse) erfolgt; und die Domänenwände, welche die umgekehrt magnetisierte Domäne begrenzen, erstrecken sich dabei bis zur Begrenzungskante der Schicht senkrecht zur Übertragungsrichtung. Da die Domänenwände durch die Kanten der Schicht begrenzt sind, ist die Fortpflanzung solcher Domänen

uif eine Richtung längs dieser Begrenzungskante beichränkt. Hinzukommt noch, daß hierbei lästige Donänenwand-Kriecheffekte auftreten, die spezielle Si- :herheitsmaßnahmen erfordern.

Eine weitere bekannte Anordnung, bei der die Verwendung von Domänen beschränkt ist wegen der Erfordernis, auf eine vorbestimmte Struktur an£ewie~ sen zu sein, ist beschrieben in den Artikeln »Controlled Domain Tip Propagation«, Teil I und II von R. J. S pain et al. im Journal of Applied Physics, Band 37,Nummer7, Juni 1966. Bei dieser Anordnung werden Domänen längs Wegen expandiert, die durch begrenzte Kanäle in der magnetischen Anordnung definiert sind, und es konnten brauchbare Effekte aus der Ausdehnung und Wechselwirkung unipolarer Domänenspitzen abgeleitet werden. Auch hier können die Domänen wiederum nicht außerhalb vcj Kanälen bewegt werden, und die Domänen können auch nicht vollständig miteinander in Wechselwirkung treten, da sie unter den dort beschriebenen Bedingungen die Eigenschaft haben, sich zu einer einzigen Domäne zu vereinigen, wenn versucht wird, zwei Domänen auf ein und dieselbe Position zu schieben.

Andererseits betrifft ein älteres Patent (deutsche Patentschrift 1 549136) eine vollständig neue magnetische Übertragungsanordnung, bei der einwandige Domänen durch lokalisierte Felder bewegt werden können. Diese Felder erzeugen Gradienten, lät*gs derer sich die Domänen, weil in sich stabile Gebilde, als Ganzes bewegen. Eine einwandige Domäne unterscheidet sich von den in der USA.-Patentschrift 2919432 beschriebenen Domänen dahingehend, daß sie eine von der Geometrie der Schicht unabhängige Gestalt hat, d. h. daß sie nicht von den Kanten der Schicht, sondern von einer einzigen, in sich geschlossenen Domänenwand begrenzt sind. Diese Domänen können als in der Schicht lokalisierte magnetische Dipole aufgefaßt werden, die, weil sie seitlich nicht durch die Schicht begrenzt sind, in ?wei Dimensionen frei bewegt werden können. Anordnungen, die mit einwandigen Domänen arbeiten, Hefern daher eine ungeahnt hohe Flexibilität und haben außerdem sehr hohe Packungsdichten, niedrigen Energieverbrauch und vergleichsweise hohe Arbeitsgeschwindigkeit.

In Weiterentwicklung dieser Technik einwandiger Domänen wurde nun eine Lösung für das Problem gefunden, wie auf sehr einfache Weise eine UND- bzw. ODER-Operation ermöglicht werden kann, die sich ohne Schwierigkeiten und grundsätzlich ohne zusätzlichen Schaltungsaufwand realisieren läßt, sich insofern also speziell für einen Speicher mit verteilter Logik eignet.

Diese Lösung für das einleitend beschriebene Verfahren ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil de« Patentanspruches 1.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also von dem Umstand Gebrauch gemacht, daß die einwandigen Domänen als innerhalb der Schicht leicht hin- und herschiebbare lokalisierte magnetische Dipole aufgefaßt werden können, welche sämtlich gleichsinnig orientiert sind und demzufolge gegenseitigen Abstoßungskräften unterliegen, wie diese bei gleichsinnig gepolten Magneten generell auftreten.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat zahlreiche Vorteile, wie dieses in der nachstehenden Beschreibung noch im einzelnen erläutert wird. Die Erfindung ermöglicht auch die Anwendung der erfindungsgemäßen Ausnutzung der Wechselwirkungseffekte zwischen einwandigen Domänen bei einem Speicheraufbau, in welchem sowohl logische Funktionen und Steuerfunktionen als auch die eigentliche Speicherungsfunktion integriert werden können in ein und 5, derselben Anordnung, oder daß hierzu zusätzliche »hardware« erforderlich ist.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand in der Zeichnung dargestellter Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens erläutert; es zeigt
ίο Fig. 1 eine schematische Übersichtszeichnung einer für die Erfindung beispielhaften Anordnung,

Fig. 2 bis 42 schematische Darstellungen bestimmter Teile der Anordnung nach Fig. 1, die die während <ies Betriebs jeweils vorhandenen Magnetisierungs-Zustände zeigen, und

Fig. 43 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Systemorganisation der Speicheranordnung nach Fig. 1.

In der Erfindung vorausgegangenen Versuchen ao wurde eine Anordnung aufgebaut und betrieben, bei der einwandige gegenüber der Umgebungsmagnetisierung umgekehrt magnetisierte Domänen steuerbar durch Impulse auf nach X und V orientierten Übertragungsleitern in cine Schicht aus magnetischem Maas terial übertragen wurden, das eine bevorzugte Magnetisierungsrichtung senkrecht zur Schichtebene hatte. Es wurde gefunden, daß nächst benachbarte einwandige Domänen einer solchen Anordnung abstoßende Wechselwirkungskräfte zeigen, wie diese auch hei gleichsinnig gepolten Magneten beobachtbar sind

Es wurde gefunden, daß die gesteuerte Bewegung und Wechselwirkung einwandiger Domänen die Realisierung kompletter Gruppen von Informationsverarbeitungsfunktionen, insbesondere Logik-Funktionen, an beliebigen Stellen in einem Speicher ermöglicht.

Wie hierin am Beispiel erläutert, beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß, wenn Information in einer magnetischen Schicht durch bestimmte Muster einwandiger Domänen in entsprechenden Bitspeicherstellen dargestellt wird, die Information selektiv in einer Weise verschoben und manipuliert werden kann, daß alle logischen Funktionen, ebenso die eigentlichen Speicherungsfunktionen, auf verschiedene Impulsfolgen auf den Übertragungsleitern hinausgeführt werden können, und dieses - es sei betont ohne jegliche zusätzliche vorrichtungsmäßige Ergänzungen gegenüber demjenigen Aufwand, welcher zur Ausführung der Speicherungsfunktionen allein erforderlich ist. Es ist bekannt, daß eine verteilte Logik die Fähigkeit hat, jede Rechnerfunktion realisieren zu können. Die weiter unten noch folgenden Angaben bezüglich Bit-Kapazitäten und Betriebsparametern werden die hohe Brauchbarkeit einer solchen Anordnung zeigen.

An dieser Stelle der Beschreibung erscheint es nützlich, eine Zusammenstellung von Ausdrucken zur leichteren Bezugnahme bei der Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform wiederzugeben:

I. Bitspeicherstelle: Eine Gruppe von 18 Blöcken, die in 3 benachbarten Blockspalten angeordnet sind (Tab. I), wobei ein Block eine Domänenposition bezeichnet.

2. Zelle: Neun Blöcke, die die Hälfte einer Bitspeicherstelle bilden.

3. Binärziffer: Dargestellt durch die Gegenwart einer Domäne in der einen Zelle einer Bitspei-

cherstelle bei gleichzeitigem Fehlen einer Domäne in der anderen Zelle der Bitspeicherstelle und umgekehrt.

4. Ziffernelement: Entweder die Gegenwart oder das Fehlen einer Domäne in einer Zelle, die einer Hälfte einer Binärziffer entspricht.

5. pperationsgrund^Einheit: Drei benachbarte Bitspeichersteilen in einer Zeile.

6. Zwischenposition: Bezieht sich kollektiv auf zwei Blöcke in einer Blockspalte, die entsprechende Ziffern-Elemente in zwei Binärziffern trennen, welche um diese Blockspalte voneinander im Abstand liegen.

7. Zwischenblock: Ein Block, der erste und zweite entsprechende Ziffern-Elemente in ersten und zweiten voneinander im Abstand liegenden Binärziffern auf Abstand hält.

8. Eingangs-Tag: Merkmal, nach dem gesucht wird (Teil eines Wortes).

9. Vergleichs-Tag: Merkmal im Speicher, das mit dem Eingangs-Tag verglichen wird.

Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung werden nach X und Y orientierte Leiter auf einer magnetischen Schicht aufeinanderfolgend gepulst derart, daß das Ganze als ein inhaltsadressierbarer Speicher betrieben wird. Die Schicht ist beispielsweise aus einem Seltene-Erde-Orthoferrit aufgebaut. Die Leiter sind beispielsweise in Gruppen organisiert, die den Speicher in noch zu definierende Operationseinheiten unterteilen, von denen eine jede 54 mögliche Stellungen für eine einwandige Domäne aufweist. Durch gesteuerte Bewegung der Domänen sowie durch Wechselwirkungen zwischen denselben können Logik-Operationen in jeder der Operationseinheiten ausgeführt werden. Die richtige Reihenfolge der Feldmuster in der magnetischer! Schicht bewirkt, daß die Logikoperationen ausgeführt und deren Ergebnisse in vorgeschriebenen Teilen deT Schicht gesammelt werden, wodurch die Realisierung eines beispielhaften inhaltsadressierbaren Speicherbetriebs ermöglicht wird. Eine Operation, z. B. der Erhalt einer Gruppe zusammengehöriger gespeicherter Informationen, kann demgemäß durch Impulsfolgen unabhängig von der im magnetischen Material gespeicherten Information ausgeführt werden, und zwar ohne daß hierzu irgendwelche in der Schicht auftretende Wirkungen abgetastet werden müßten.

Fig. 1 zeigt einen beispielhaften inhaltsadressierbaren Speicher 10. Der Speicher 10 weist eine Schicht 11 aus magnetischem Material auf, das eine bevorzugte Richtung der Magnetisierung etwa senkrecht zur Schichtebene besitzt. Eine erste Vielzahl Übertragungsleiter PYl, PYl... PYn liegen benachbart zur Schicht 11 sowie zwischen einem V-Treiber 12 und Erde. Eine zweite Vielzahl Übertragungsleiter PXl, PXZ... PXn, die der Erläuterung halber senkrecht zu den ersten Übertragungsleitern verlaufen, befindet sich ebenfalls benachbart zur Schicht 11. Die Leiter PXi...PXn sind zwischen einen AVTreiber 13 und Erde geschaltet. Die Übertragungsleiter können nach allgemein bekannten Methoden zur Herstellung gedruckter Schaltungen gefertigt sein und können die Form miteinander verbundener Stromschienen annehmen. Alternativ hierzu können die Leiterschleifen auch einzeln gepulst werden.

Die Anordnung wird in flexibler Weise so betrieben, daß zahlreiche Funktionen ausgeführt werden können, wie dieses nachstehend ersichtlich wird.

Um die volle Flexibilität der Anordnung beim Betrieb ausnutzen zu können, ist es notwendig, die Übertragungsleiter PVl... PYn sowie PXt... PXn entsprechend gesteuert zu pulsen. Zu diesem Zweck sind die X- und V-Treiber über Leiter 14 bzw. 15 mit einer Steuerschaltung 16 verbunden. Die Steuerschaltung 16 spricht ihrerseits auf kodierte Eingangssignale auf den Eingangsleitern i in Fig. 1 an.

Eine Verbraucherschaltung 18 ist ebenfalls mit der

ίο Steuerschaltung 16 über einen Leiter 19 verbunden. Die Schaltung 18 weist eine Mehrzahl Eingänge auf, die je an eine bestimmte Position der Schicht 11 in einer noch zu beschreibenden Weise angekoppelt sind.

Für die verschiedenen Schaltungsbausteine können jegliche Bauelemente verwendet werden, die die ihnen hier zugedachte Funktion ausführen können.

Ein zweidimensionales Schieberegister unter Verwendung einer magnetischen Schicht entsprechend

ao der Schicht 11 und der Übertragungsleiter sowie Treiber wurde versuchsweise aufgebaut und betrieben. Es sei hier angenommen, daß die Domänen in der Schicht 11 vorhanden sind, und daß an die Übertragungsleiter gelieferte Impulse die Domänen in die anfänglich eras forderlichen Positionen geschoben haben, wie dieses nachstehend im einzelnen erläutert wird.

Information wird in der Schicht 11 grundsätzlich

durch die Gegenwart bzw. das Fehlen einwandiger . Domänen in ausgewählten Positionen gespeichert. Im einzelnen wird die Information dargestellt als ein Muster einwandiger Domänen in bestimmten Bitspeicherstellen, die so im Abstand voneinander gelegen sind, daß hierzwischen verschiedene Logikoperationen ausgeführt werden können.

Die verschiedenen Logikoperationen sollen zunächst zusammen mit den Impulsfolgen zu ihrer Durchführung beschrieben werden. Anschließend werden verschiedene dieser Logikoperationen an Hand konsekutiver Eingangsimpulsfolgen zum Erhalt aller mit einem Eingangswort übereinstimmender Wörter im Speicher beschrieben, wie dieses für inhaltsadressierbare Speicher erforderlich ist. Zum Verständnis der verschiedenen logischen Operationen erscheint es jedoch nützlich, zunächst den Aufbau ei ner erfindungsgemäßen Anordnung wiederzugeben, wobei dieser Aufbau als Grundlage für die Erläuterung der Logikoperationen beschrieben wird.

Grundsätzliche System-Organisation

Die Anordnung nach Fig. 1 weist eine Vielzahl je durch Übertragungsletterschleifen definierte Domänenpositionen auf. Die Übertragungsleiterschleifen haben einen solchen Abstand voneinander, daß das beim Pulsen einer Leiterschleife (mit der entspre chenden Polarität) erzeugte Magnetfeld eine in einer benachbarten Leiterschleife befindliche Domäne anzieht, wodurch sich diese um eine Leiterschleife weiterbewegt. Die Leiterschleifen sind in der nachstehend beschriebenen Weise miteinander verbunden und werden in dreiphasiger Weise gepulst, um einwandige Domänen in der jeweils ausgewählten Richtung zu verschieben. Solche untereinander verbundene Schleifen sind in Fig. 2 zum Teil dargestellt und definieren so die einzelnen Domänenpositionen. Letztere sind in der Zeichnung einfach als Blöcke dargestellt und werden nachstehend auch so bezeichnet. Sie sind in Zeilen und Spalten angeordnet. Die Übertragungsleiter, die miteinander verbundene und längs den Zei-

en orientierte Leiterschleifen umfassen, sind mit H [Horizontal) bezeichnet und jene, die längs den Blockspalten orientiert sind, mit V (Vertikal). Es sind neun F-Leitungen Vl bis V9 dargestellt. Jede repräsentative Leitung, die in der Zeichnung durch Klammern zusammengefaßt ist, weist drei unterschiedliche Gruppen untereinander verbundener Leiterschleifen Pl, P2, P3 auf, wie dieses bei den Leitern H6 und Fl dargestellt ist. Die Gruppe Pl koppelt den ersten, vierten usw. Block; die Gruppe Pl koppelt den zweiten, fünften usw. Block; und die Gruppe P3 koppelt den dritten, sechsten usw. Block, und zwar gelesen von links nach rechts für die Leitung H6 oder von unten nach oben für die Leitung Vl.

Jeder Block kann durch den Übertragungsleiter und durch die an die magnetische Schicht an diesem Block angekoppelte Phase (Pl, P2oder P3) bezeichnet werden. So sind beispielsweise die Blöcke von unten nach oben, die durch die Leitung Fl gekoppelt sind, mit Vl Pl, Vl Pl, Vl P3 bezeichnet, wonach sich dann die Blockbezeichnungen wiederholen. Die Bezeichnungen der Blöcke von links nach rechts längs der Leitung H6 sind H6P1, H6P2, H6P3, wonach sich dann wieder die Bezeichnungen wiederholen. Jeder Block ist selbstverständlich zwei Leitungen zugeordnet und kann demgemäß auf zwei Wegen bezeichnet werden. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Bezeichnungen für jeden Block in einer Gruppe von achtzehn Blöcken in der Spalte 1 der Fig. 2. Die Spezifizierung der Bezeichnungen dieser beiden Schaltungen identifiziert eindeutig einen Block in dieser Gruppe von 18 Blöcken.

H6P1 Vl P3	H6P2 F2P3	H6P3 F3P3
HSPl Vl Pl	HSP2 F2P2	H5P3 F3P2
HAPl VlPl	H4P2 F2P1	H4P3 F3P1
Hl· Pl Vl P3	H3P1 Vl η	H3P3 F3P3
H2P1 Vl P2	m.pi VlPl	Hl Pi V 3 Pl
HlPl FlPl	Hin Vl Pl	mn F3P1

Hierdurch ist eine Gruppe eindeutiger Entsprechungen zwischen den verschiedenen gedachten Blökken einer Gruppe von 18 Blöcken (Fig. 2) und den H- und F-Ubeitragungsleitern vorhanden, die diese Blöcke koppeln.

Eine solche Gruppe von 18 Blöcken definiert nun eine Bitspeichersteile, in der die Gegenwart und das Fehlen einer Domäne den einen bzw. anderen Binärwert darstellt. Wenn man mit einer magnetischen Schicht beginnt, deren bevorzugte Magnetisierungsrichtung senkrecht zur Schicht steht, und wenn man die magnetische Sättigung der Schicht in der vom Leser wegweisenden Richtung als die negative Richtung annimmt, dann ist eine in Richtung auf den Leser zu magnetisierte einwandige Domäne durch ein von einem Kreis umgebenes Pluszeichen symbolisiert. Eine solche Domäne kann die Position jedes Blockes in Fig. 2 einnehmen. Ist eine Domäne in einem der beiden Blöcke F2P2, die auch durch einen Leiter HSP2 oder HlPl angekoppelt sind, gespeichert und fehlt gleichzeitig eine Domäne im je anderen der Blöcke, so stellt dieses eine binäre Eins bzwreine Null dar. Das zugeordnete Fehlen einer Domäne (in Fig. 2 nicht dargestellt) ist nachfolgend durch einen Kreis ohne eingefügtes Pluszeichen dargestellt (vgl. Fig. 3).

ίο Jede Gruppe von 18 Blöcken, wie diese in der Tabelle und in Fig. 2 dargestellt ist, entspricht einer Bitspeicherstelle. Nur eine Domäne ist also zu einem gegebenen Zeitpunkt normalerweise in einer Bitspeicherstelle vorhanden.

Die binären Einsen und Nullen werden durch Impulse auf den Übertragungsleitern selektiv bewegt. Ein Ubertragungsimpuls auf einem Übertragungsleiter erzeugt ein (positives) Feld, das zum Leser hin gerichtet ist, an jeder seiner leitenden Schleifen. Tat-

ao sächlich wird das positive Feld nur innerhalb der Leitungsschleifen längs des gepulsten Leiters erzeugt. Außerhalb der Schleifen sind negative Felder vorhanden, die vom Leser wegweisen. Eine einwandige Domäne ist daher einem Feldgradienten unterworfen,

»5 der eine Verschiebung dieser Domäne erzeugt, und ein positiver Impuls auf einem Übertragungsleiter wird dazu benutzt, einen solchen Gradienten zu erzeugen. Ein Impuls auf dem Leiter F2P3 verschiebt dann entweder die gespeicherte Eins oder die gespei cherte Null um einen Block zu den entsprechend be zeichneten Blocken.

In ähnlicher Weise verschiebt ein Impuls auf dem Leiter F3P2 jede Binärziffer um einen Block nach rechts. Ein Impuls auf dem Leiter /V2P3 verschiebt jedoch nur eine Domäne in einem Block HlPl der Tabelle nach rechts, während ein Impuls auf dem Leiter H5P3 nur eine Domäne in einem Block H5P2 nach rechts verschiebt. Die Übertragungsschaltung kann man als dafür ausgelegt betrachten, ein Ubertra gungsfeld in jeglichem ausgewählten Block in der be schriebenen Gruppe von 18 Blöcken zu erzeugen. Jede Gruppe von 18 Blöcken, die eine Bitspeicherstelle bilden, hat benachbart zu ihr entweder in der horizontalen oder vertikalen Richtung ähnlich ein-

deutig zugängliche Gruppen von 18 Blöcken, die weitere Bitspeicherstellen bilden. Jeder einzelne dieser Blöcke kann wie oben erläutert bezeichnet werden, wobei daran erinnert sei, daß die F-Leitungen von 1 bis 9 durchnumeriert sind und die Bezeichnung dei

Blöcke diese Leitungsbezeichnungen wiedergibt. Dk Schicht kann deshalb so aufgefaßt werden, daß sie ir Gruppen von 18 Blöcken organisiert ist, wobei jedt Gruppe eine Bitspeicherstelle umfaßt.

Eine Operationsgrundeinheit kann an Hand voi

SS Bitspeicherstellen definiert werden. Beim hier be schriebenen Systemaufbau werden normaierweis nicht alle Bitspeichemeilen zur Speicherung benutzt Es ist an dieser Stelle zweckmäßig anzen, dal die magnetische Schicht nach Fig. 1 zeilen- und spal tenweise geordnete Bitspeicherstellen aufweist. 1 Fig. 2 sind die Spalten mit I, II, HI, 1, II usw. fii benachbarte Bitspeicherstellen in einer Bitspeichei stellen-Zeile bezeichnet. Nur die BitspeichersteHen i den Spähen I werden ah Gebiete zur dauernden Ii

«S formationsspeichening verwendet. Die restlichen Bi Speicherstellenspalten sind für Operationen an den ι einer Spalte 1 gespeicherten Binärwerten reservtei Eine Operationsgrundeinheit für den beispielhaft«

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Aufbau kann demgemäß definiert werden als eine Zeile dreier Gruppen von 18 Blöcken, je eine in jeder der Spalten I, II, HI, wie dieses in Fig. 2 dargestellt ist. Die repräsentativen H- und K-Leitungen der Fig. 2 können daher, als der Operationsgrundeinheit entsprechend bezeichnet, aufgefaßt werden.

Alle ähnlich bezeichneten Blöcke in Bitspeicherstellen längs einer gegebenen Zeile oder Spalte haben ähnliche hierin erzeugte Felder, wenn der bei diesen Blöcken an die magnetische Schicht angekoppelte Übertragungsleiter gepulst wird. Es sei bemerkt, daß in Fig. 2 die Bezeichnung für die Bitspeicherstellenspalten sich wiederholen, was bedeutet, daß sich die Operationsgrundeinheit längs einer jeden gegebenen Bitspeicherstellen-Zeile wiederholt. Die einer Operationsgrundeinheit zugeordneten vertikalen Leiter V sind in Fig. 2 mit 1 bis 9 durchnumeriert. Längs einer jeden gegebenen Bitspeicherstellen-Zeile haben da her viele vertikale Leiter gleiche Bezeichnungen. Für den beispielhaften Betrieb wird angenommen, daß aa alle gleich bezeichneten vertikalen Leiter parallel gepulst werden. In ahnlicher Weise sind die einer Operationsgnindeinheit zugeordneten horizontalen Leiterungen mit 1 bis f» durchnumeriert. Demgemäß haben längs einer jeden gegebenen Bitspeicherstel- as len-Spalte viele horizontale Leiter die gleichen Bezeichnungen. Für den beispielhaften Betrieb wird jedoch angenommen, daß gleich bezeichnete horizontale Leiter individuell gepulst werden.

Die 18 Blöcke einer Bitspeicherstelle können als in zwei Zellen zu je 9 Blöcke unterteilt aufgefaßt werden, ζ B. eine unterhalb und eine oberhalb einer Doppellinie in der Spalte I der Fig. 2. Die Gruppe von 9 Blocken oberhalb der Doppellinie in jeder Bitspeicherstelle ist als Zelle Cl bezeichnet, und die Gruppe unterhalb der Doppellink als Cl. Die Zellen Cl und Cl bilden daher zusammen die in Fig. 2 mit BLIl bezeichnete Bitspeicherstelle. Wenn eine Domäne (Fig. 2) in der Zelle CI xorhanden ist. nicht aber in der Zelle C2. dann ist in der Bitspeicherstelle BLIl eine binare Eins gespeichert. Ist andererseits eine Domäne in der Zelle C2. nicht aber in der Zelle Cl vorhanden, so »ird dieses als Speicherung einer Null betrachtet

Die Zeilen einer BitspeicherMelle können in jeder \on 2 Orientierungen angeordnet sein. Fig. 2 zeigt eine Zelle Cl und eine Zelle Cl. die vertikal zueinander angeordnet >.nd. Eine solche Anordnung wird als Typ A bezeichnet Die andere Anordnung, bei der die Zeilen Cl und (2 horizontal nebeneinander hegen. ist in Fig. 3 dargestellt. Diese Anordnung wird als Typ B bezeichnet. Die Fig. 3 zeigt die Anordnung des Typs B in abstrahierter Form, wobei nur durch eine Doppelhnie getrennte Zellen Cl und Cl ohne Blocke und UnertragungsJeiter dargestellt sind. Sowohl eine _M Ems als auch eine Null sind gezeigt, wie es die Anordnung sein *urde. wenn benachbarte Bitspeicherstellen die angegebee Information enthalten wurde. Eine Drehung im Uhrzeigersinn um 9fr jeder Darstellung ia Fig. 3 IaBi sehr einfach die Entsprechung zwischen dem T\p A und dem Typ B erkennen. Es wird noch eeenit gegeben werden, das Informations*ormat vom Typ A in den Typ B wahrend der nachfolgend behebenen Betriebsweise ze andern, und es >ereinfacht das Gaeae. m atexm Zusammenhang da«. J₅ Zwei-ZeUea-Synbol als Daaunostest aufzufassen

Die verschiedene« Lopkoperationen sollen nun an Haad de» heden Syoemaufhawes beschrieben werden. Hierbei ist der Umstand zu beachten, daß diesen Operationen vier grundsätzliche physikalische Schritte zugrunde liegen. Im einzelnen wird dabei eine Domäne verschoben, annulliert, d. h. ausgelöscht, und in zwei Domänen geteilt. Außerdem stoßen zwei Domänen einander ab, und zwar bei jeder versuchten Kollision hierzwischen. Diese Schritte werden während der Beschreibung der Logikoperationen noch im einzelnen erläutert werden.

Logik-Operationen Duplizierung (Fig. 4 bis 7)

Zur Ausführung von Logikoperationen wird zunächst eine Duplizier-Operation benötigt, die zu einer Duplizierung der gespeicherten Information im Speicher führt. Fi g. 4 zeigt zwei benachbarte Gruppen von 18 Blöcken, also zwei benachbarte Bitspeicherstellen. Sie sind in Spalten I bzw. II angeordnet und bezeichnet, wie dieses in Fig. 2 dargestellt ist. Jede Bitspeicherstelle enthält eine Zelle Cl und eine Zelle Cl. Die Speicherung einer Null ist als ein leerer Kreis in Zelle Cl (fehlende Domäne) in Verbindung mit einem zugeordneten Kreis mit einem Pluszeichen in der Zelle Cl (vorhandene Domäne) der Spalte I dargestellt. Die gezeigte Binärzifferdarstellung wird um eine Blockspalte nach rechts durch einen Impuls auf dem Leiter Vi Pl verschoben, der ( + ) Ubertragungsfelder in den nur mit einem Pluszeichen versehenen Blöcken der Fig. 4 erzeugt. Hierauf ansprechend. verschiebt sich die Information in die Blöcke HlPi und HSPi (Fig. 5). Entsprechend der angenommenen Anordnung werden beim Pulsen auch Felder in anderen Blocken erzeugt. Diese sind aber für die Beschreibung der verschiedenen Logikoperationen nicht erforderlich und brauchen deshalb nicht berücksichtigt zu werden. Als nächstes werden Impulse gleichzeitig den I eitern I 2Γ2 und IAPl zugeführt, die die (+) Ubertragungsfelder wie in Fig. 5 dargestellt erzeugen Unter dem Hinfluß dieser Felder spaltet sich die jeweilige Domäne der Zifferndarstellung in jeweils zwei Domänen auf. die sich dann in die Positionen nach Fig. Λ bewegen. Fs findet also eine Ziffernaufspaltung Matt Hierauf wird ein Impuls auf den leiter Γ5Ρ2 gefuhrt, der die durch das Pluszeichen ^{m F}\S " angegebenen ObciUagungsfelder erzeugt. Fig. "* zeigt die iCMilticrende Anordnung der Binär-Jiffern. Die ursprünglich nur in einer Bitspeichersteile der Spalte 1 vorhandene tlinnr/iffer erscheint nunmehr auch :n einet zugeordneten Bitvpeicherstelle dci Spalte 2. ist also dupliziert.

Man sieht, daß du Duplizier Ojvi.ition auf Über tragungsf eklet hin uispcfuhrt wird, die gleichzeitig ir Blocken auf jedei Seile einer Hinar/iffer erzeugt werden Die Opct.ition im grundsätzlich diejenige einei Information^ ervhichung Wird «her auf beiden Sei ten einer BinamiU 1 ein FeM unter dem gleichen Vor /eichen /ur lntormattonv%rtNchichung erzeugt, so un terliegt, hieraut ^sprechend, die Rmarnffer einei Einschmilzt: Fs %ei ii.n.w erinnert. d*6 eine Binar ziffer durvh eine in einei crMeii Position %\>rh:inden< und in einer /weiten t\mttton fehk-mfc Domäne dar gestellt im /ur Vereinfachung dci hriautening sol die Absprache gel rollen werden, daBeinc >edc Binar ziffer aus /wet /idem I lementen aufgebaut ist. wi denen da» eine eine vorhandene Domäne ist und da andere eine fehlende I V«m«ne IV riunchnunmg er f.wdert dann, da« «oh jede* /ütertiFlement wifte»* im fur emc fehlende »omane

lieh kein Problem. Von einer vorhandenen Domäne wird jedoch angenommen, daß sie ihre hont« wanrena des Aufteilungsprozesses zunächst in ein Oval ändert und dann in eine Hantel-Form bevor sich die Domäne

wegen des um jedes positive ^««8""^"'^m erzeugten negativen Feldes aufteilt. Unter pwajn Umständen kann ein zusätzliches negatives reia am eingeschnürten Teil der Hantel erzeugt werden, um dieTeilungzufönlemJedochsindMlctezuMörehen

dieTeilungzufönlemJedoc

negativen Felder weitgehend unnötig. ^Da* ^v.r nis der Natur des Teilungsprozesses einer Domäne isi jedoch für das Verständnis der vorliegenden trtindung nicht wesentlich. Es senügt zu sagen, daß die Aufteilung einer Domäne auf die Erzeugung von Übertragungsfeldern beiderseitig der Domäne hin De-

obachtet wird. Typischerweise sind die helder zum Bewerkstelligen einer solchen Teilung großer als ein gewöhnliches Übertragungsfeld, das in der y«»enordnung einiger weniger Oersted ^fü'^die ^f"^ eigneten magnetischen Materialien liegt, wie dieses nachstehend noch erläutert wird.

Invertierung (F,g. 8 bis 13) Die Invertierungs-Operation fuhrt zu der Umkenr einer Binärziffer. Wenn beispielsweise eine binare Eins durch eine Domäne in einem Block Hü rtunu durch das Fehlen einer Domäne in einem BiocK n*. r* einer Bitspeicherstelle dargestellt ist (siehe Pig. »h so führt die Invertierungs-Operation zu einer uornanc

im Block HlPl und zu einer fehlenden Domäne im Block HSP2 (siehe Fig. 13)· ·

Die Operation wird ausgeführt durch Erzeugen einer Impulsfolge, die die Domänen (und auch das renlen derselben) von einer Position in die nächste uDerirägt. Dieses kann auf zahlreichen Wegen ausgetunrt werden. Beispielsweise verschiebt die .¹⁰¹P"¹⁵¹⁰!^ Hl Pi. Vi P\ V3 Pl. V3 Pl und HS Pl eme Romane (oder das Fehlen derselben) vom Block I 2^ ^oer HlPl) in den Block HSPl. Das lmP«J^sP£8«£™ HSPl, V\P\, VlP3, VlPl und ^2P2 verschiem gleichlaufend eine Domäne (oder das hehlenι aerseiben) vom Block H5P2 in den Block nif£.

Die Fig. 8 bis 13 zeigen die aufeinandertoigenaen Ergebnisse der einzelnen Schritte der ?^nveni*™ⁿJ{r Operation. Jede Figur enthält Pluszeichen, die die Felder zum Bewirken der nächstfolgenden νerscnic bung darstellen. Ein Vergleich zwischen den ng. β und 13 zeigt, daß eine Inversion tatsachlich erzeugt worden ist.

^J^dJJJ^_800n zwischen zwei Binärziffern _{das anfa Uche Schieben d}i_eser Ziffern in zwei _{itionen die durch} eine Zwischenposition getrennt Ziffern-Elemente in benachbarten, gleich _bezeichneten Zellen werden demgemäß um einen _fc zusammengeschoben. Die Operation umfaßt Ilfolge in den beiden Positionen sowie in

p. Die ^{ersten und 2}^**" ^Positio" ^ ^ _u ^ _positionen definiert, die von er_{sten und zwe}iten Binärziffern beispielsweise in Form _des Type A (siehe Fig. 2), welche um eine Blockspalte j[£_nder getrennt sind, eingenommen werden. Zwischenposition bezieht sich kollektiv auf die _{beiden Blöcke der mitt}i_eren Blockspalte, die die EIe_{meme der beiden Bin}ärziffcrn trennt.

^ _{Q Jon zwiscne}n den Ziffern-Elementen in _benachbarten zellen Cl ist von der Operation an den Ziffern-Elementen in benachbarten Zellen «Ver_ao schieden. Für benachbarte Zellen Cl wird ein Über_feld erzeugt, um Domänen (oder das Fehlen derselben) in den Zwischenblock zu schieben. Wenn zwei Domänen vorhanden sind, verschiebt sich nur ^J^en Zwischenblock unter Ausschluß der ande- ^ ^^ _{n dej}. _{gegenseitlgen} Abstoßung ^^^ ^_{ei ben}achbarten Domänen. Als nächstes ^.^ ^ _{Zwischenblock ein} Feld eines Vorzeichens er- ^ . _{Uche hier vorha}ndene Domäne auszulo- ^_{n Nachfolgend wird} ein weiteres Übertragungs_{im Zwischenblock} erzeugt, um in diesem die in ^ _benachbarten Blöcken der ersten oder zweiten Stellungen verbliebene Domäne zu verschieben. Es .^ _k,_ar ^& _{daß eine Dom}äne den Zwischenblock dann ^ ^ _{dann einnimmt wenn eine} Domäne in jeder ^ _{benachbarten Zellen C}l vorhanden war, und des_halb ^ ^ _{Ergebnis einer} UND-Operation zwischen _benachbarten Zellen aufgefaßt werden kann. ^ _UND._Operation zwischen den Binärdarziffern _{ch nQch nicht vollständig; den}n es muß

._{o auch} auf die Domänen (und das Fehlen derselben) ^ ^ ^^ ^ .^^ _{ziffern eingew},_{rkt wer}den

^ Übertragungsfeld wird im entsprechenden Block _{der Zwiscnenpos}i_tion zu diesem Zweck erzeugt, und _{wjedcrum beweg1 sich nur e}i_ne Domäne (wenn vorhanden). hierauf ansprechend, in die Zwischenposi- ^ ,_{ndiesem Fa}n_e werden jedoch Felder eines Vor-_7eichens (_negativ) zur Domänen-Auslöschung in den _benachbartcn Blocken der ersten und zweiten Positio- ^ ^^ .^ _{Zwiscnenblock} erzeugt. War eine Domänc ursprünglich in einem der zugeordneten Blöcke

Es sei wiederhoh, daß jede B·™ erstes Ziffern-Element in der Zelle C lund! zweites Ziffern-Etement in der Zelle CZ ^^; wird Entsprechende Zellen Cl in zwei be"«*"³^" Binärziffern schließen die Gegenwart oder das hehlen «ner Domäne ein, und jene Binärziffern-Elemente befinden sich hi Blöcken HSPZ (siehe Hg-)- ™^c durch zwei zwischenliegende B«^^w"fⁿ?^nd"C trennt sind. In ähnlicher Weise schließt l^Jf Cl benachbarter Bitspeicherstenenein solches fernelement in einem Btock '«W eirund j Blöcke sind ebenfalls am zwei Blocke voneinander im Abstand. Der Einfachheit halber **y^ere"*^s*£: daB, wenn beide Element« einer Binärzrffer gemeort sind, sie ate »Positionen« einnehmend oder in «neseiben geschoben, beschrieben werden. Ist nur eme«™-ges Ziffernetement gemeint, so wird die Btocköe-

Insoweit eine Domäne den Zwisdientolock em _B|ocke der ersten und zweiten Position anfängScnv«

_einer Domäne besetzt war, kann die Operation al

ODER-Operation zwischen zwei benachbart«

^^ ^ ^ _{ft wcraen} p« UND-OperatKn

mischen zwei benachbarten Bmäiztffern kam dim aiseine UND-Operation zwischen den Zellen Cl die ^r Ziffem in VerNn<tang mit einer ODSl-Operati« _zwischen ^_n zugehörigen ZeBen C2 der Ziffern auf

a) UND-Operation zwischen zwei ZeBen _{(Fig l4} ^ ₁₈)

^ ^ _nan die UND-Operation zwischen zwei ZeI _{Hand dnes} ,^,^ηβη Beispiels beschriebei

Hiernach - siehe Fig. 14 - ist eine Domäne in den Zellen Cl der Spalten I und Ii gespeichert. Diese UND-Operation, die in den Fig. 14 bis 18 dargestellt ■ist, kanu kurz wie folgt beschrieben werden: Vertikale Leiter V4P2 identifizieren die ausgewählte Blockspalte, die einen Zwischenblock enthält, in welcher das scnließliche Element gespeichert wird. Das Resultat ist, daß eine Domäne in diesem Zwischeabfcck nur dann belassen wird, wenn anfänglich Domänen in beiden Zellen Cl in den Spalten I und II vorhanden waren (Fig. 14).

Die impulsfolge für die UND-Operation zwischen zwei Zellen umfaßt verschiedene Schritte, in der Hauptsache <äe Auslöschung einer Domäne und die Plazierung der verbleibenden in der Zwischenspalte. Wie aus der nachfolgenden !Beschreibung ersichtlich ist, ist es unwesentlich, welche Domäne ausgelöscht wird. Nach Fig. 15, die ein spezielles Detail zeigt, wird ein Impuls dem Leiter VAFl so zugeführt, daß ein anziehendes Feld am Block VAFl erzeugt wird, wie dieses in der Figur dargestellt ist. Nur eine der beiden Domänen bewegt sich in den Zwischenblock, die andere wird hiervon ausgeschlossen, und zwar wegen der während einer versuchten Kollision zwischen benachbarten Domänen vorhandenen Abstoßungskräfte.

Es ist denkbar, daß speziell symmetrische Stellungen zu einer Situation eines instabilen Gleichgewichts führen würde, in der keine der Domänen voll in den Zwischenblock eintreten würde, sondern beide jeweils nur zum Teil. Dieses instabile Gleichgewicht wurde aber als nicht von praktischer Bedeutung befunden und wurde auch nie tatsächlich beobachtet. Die Möglichkeit eines solchen Gleichgewichtes kann trotzdem aber vermieden werden durch leichtes Ändern der Symmetrie der Übertragungsleitergeometrie, beispielsweise dadurch, daß die Treibstromschleifen nicht genau kreisförmig ausgebildet werden.

Das Ergebnis, nach welchem sich die Domäne der Spalte I in den Zwischenblock bewegt hat, ist in Fig. 16 dargestellt. Diese Domäne wird durch Erzeugen eines negativen Feldes im Zwischenblock über einen Impuls auf dem Leiter VAFl ausgelöscht. Dieses Feld ist durch das Minuszeichen in Fig. 16 dargestellt. Es ist ersichtlich, daß, wenn anfänglich sich die Domäne der Spalte II in Fig. 15 in den Zwischenblock bewegt hätte, diese nun ausgelöscht wäre.

Ein (positiver) Übertragungsimpuls wird als nächstes dem Leiter VAFlzugeführt (Fig. 17), so daß die verbleibende Domäne in den Block VAPl überführt wird (Fig. 18).

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß eine Domäne im Zwischenblock dann und nur dann erscheint, wenn ursprünglich Domänen in jeweils den Zellen Ci bei der Spalte I und II vorhanden waren. Wenn nur eine Domäne vorhanden war, würde sie durch die in Verbinduiig mit Fig. 16 und 17 beschriebene Operation ausgelöscht, so daß keine Domäne in der Endstellung vorhanden sein würde.

b) ODER-Operation zwischen zwei Zellen (Fig. 19 bis 22)

Die ODER-Operation zwischen zwei Zellen arbeitet so, daß eine Domäne im Zwischenblock übrigbliebe, wenn eine Domäne in der einen oder anderen Zelle vorhanden wäre. Dieses ist in den Fig. 19 bis 22 für einen speziellen Fall erläutert, in welchem eine Domäne in der Zelle Cl der Spalte I vorhanden ist und in der Zelle Cl der Spalte II fehlt. Diese Domä-

nenanordnung in den Bitspeicherstellen der Spalte 1 und II entspricht einer Null für die Spalte I und einer Eins für die Spalte II (Fig. 19).

Die Operation beginnt anfänglich in der gleichen

Weise wie die UND-Operation zwischen zwei Zellen, und tatsächlich kann die gleiche Gruppe vertikaler leiter bis zu der der Fig. 16 für diese UND-Operation entsprechenden Phase verwendet werden. Dieses ergibt sich aus einem Vergleich der Fig. 14 und 19 sowie

ίο der Fig. 15 und 20. Ein Vergleich zwischen den Fig. 16 und 21 zeigt, daß eine Domäne den Zwischenblock in jedem Fall besetzt. Es ist bei der ODER-Operation zwischen zwei Zellen ersichtlich, ' daß eine Domäne im Zwischenblock vorhanden ist,

is wenn eine Domäne entweder in der Spalte I oder in der Spalte Π anfänglich vorhanden war.

Der Auslöschungsschritt ist jedoch für diese ODER-Operation unterschiedlich. Wie in Fig. 21 dargestellt, werden Auslöschungsfelder nicht im Zwi-'ao schenblock erzeugt, wie dies für die UND-Operation zwischen zwei Zeltender Fall ist, sondern in den zugeordneten Blöcken benachbarter Zellen Cl in den Spalten 1 und II. Der Zweck ist, nach dem Anlegen der durch die Minuszeichen in Fig. 21 dargestellten

as Felder eine und nur eine Domäne im Zwischenblock übrig zu lassen, wenn eine Domäne in einer der beiden Zellen Cl oder in beiden Zellen anfänglich vorhanden waren. Fi g. 22 stellt die Verschiebung dieser Domäne

• in den Mittelblock der Zelle Cl in Spalte II dar, die 3d die normale Position für eine Speicherungin Spalte II ist.

Die nachfolgende Tabelle Il ist in der Sprache der logischen Operation allgemeii· bekannt:

Tabelle II UND Eingang II

Eingang I

O 1

O O

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die UND-Operation zwischen zwei Ziffern dahingehend wirksam ist, eine binäre Eins nur dann zu erzeugen, wenn zwei Einsen anstehen. Aus den Fig. 2 und 3 ist ersichtlich, daß die wie beschrieben verarbeitete Information zu Resultaten führt, die mit der Tabelle übereinstimmen, wenn also eine UND-Operation zwischen benachbarten Zellen Cl ausgeführt wird, und eine ODER-Ope-

_So ration zwischen benachbarten Zellen Cl. ODER-Operation zwischen zwei Binär-Ziffern

Die nachfolgende Tabelle ΙΠ ist gleichfalls in der Sprache logischer Operationen ohne weiteres verständlich:

Tabelle III

ODER

Eingang II O 1

Eingang I O 1

O 1

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die ODER- S₅ Operation zwischen zwei Binär-Ziffern dahingehend

wirksam ist, eine binäre Eins dann zu erzeugen, wenn wenigstens eine Eins ansteht. Eine solche Operation wird zwischen benachbarten Binär-Ziffern realisiert

/ID

^durch Ausführen einer ODER-Operation zwischen '«Jen benachbarten Zellen Cl dieser Ziffern und einer UND-Operation zwischen den zugehörigen Zellen Cl. Man sieht, daß die Operation die Umkehrung der UND-Operation ist, wie dieses auch aus einem Vergleich der Tabellen II und III hervorgeht.

Beim Ausführen der verschiedenen Logik-Operationen ist es notwendig, gewisse Felder in den verschiedenen Blöcken der Fig. 2 zu erzeugen. Ein jedes solches Feld kann durch einen Impuls auf einem Leiter H oder V erzeugt werden. Der zum Pulsen bei einer bestimmten Operation ausgewählte spezielle Leiter ist durch die Wirkung eines diesem Leiter zugeführten Impulses auf die anderen Bitspeicherstellen längs dieses Leiters bestimmt. Eine richtige Auswahl der Leiter ermöglicht eine gewisse Wirtschaftlichkeit, weil, wenn beispielsweise eine UND-Operation zwischen zwei Ziffern ausgeführt wird, sowohl eine UND-als auch eine ODER-Operation zwischen zwei Zellen gleichzeitig ausgeführt werden können, da sie - ausgenommender Auslöschschritte bei diesen Operationen - gleiche Impulse erfordern. Brauchbare Schaltungen sind demgemäß so angeordnet, daß gleiche Operationen längs eines Koordinatenleiters der Wirtschaftlichkeit halber ausgeführt werden, sowie Auslöschopera- aj tionen längs der anderen Koordinatenleiter, um nur gleich bezeichnete Zellen verschiedener Bitspeicherstellen entsprechend zu beeinflussen.

Im vorstehenden ist der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen Anordnung erläutert worden, ebenso eine Reihe möglicher Logik-Operationen, die mit dieser Anordnung ausgeführt werden können. Es kann daher nun eine beispielhafte Inhaltsadressierung erläutert werden, die einige der erwähnten Logik-Operationen umfaßt.

Wie man noch sieht, wird diese Inhaltsadressierung vertraute Funktionen umfassen. Zunächst wird eine Duplikat-Darstellung für jedes Wort im Speicher erzeugt. Als zweites wird auf dieses Duplikat eingewirkt, und zwar entsprechend dem zugeführten Vergleichszeichen, als »Eingangs-Tag« bezeichnet, zum Erzeugen von Übereinstimmungs- und Nichtübereinstimmungs-Indikationen. Drittens werden alle Übereinstimmungsindikationen und zugeordnete gespeicherte Wörter verfügbar gemacht. Alle Operationen werden lediglich durch Erzeugen von Feldern in ausgewählten Blöcken verschiedener Bitspeicherstellen ausgeführt, wobei diese Felder zur Verschiebung der Domänen von Block zu Block oder zum Auslöschen von Domänen in ausgewählten Blöcken dienen.

Diese allgemeinen Funktionen können in konsekutive Logik-Operationen umgesetzt werden, es ergibt sich daher die folgende beispielhafte Operation:

1. Die Duplizierung aller Wörter im Speicher wird selbstverständlich durch die Duplizierungsoperation ausgeführt. Da jeweils alle Bits aller gespeicherten Wörter zu duplizieren sind, werden die vertikalen Leiter V für diese Operation benutzt. Da nur die Bitspeicherstellen in den Spalten I zur Speicherung dienen, liefert die Dupli- zierungsoperation die Duplikatwörter in der zugeordneten Spalte II.

2. Zur Erzeugung der Übereinstimmungs- und Nichtübereinstimmungs-Information werden die Duplikatwörter beispielsweise in einen getrennten Teil des Speichers verschoben, wo die hierauf einwirkenden Operationen nicht die gespeicherte Information stören. Zu diesem Zweck werden K-Leiter verwendet, um die Information längs den Spalten II in einen gesonderten Logik-Teil zu übertragen. Es ist ersichtlich, daß H-Leiter dazu verwendet werden können, auf Information in Spalten II im Logik-Teil des Speichers einzuwirken, ohne dall die zugeordnete Information in den Spalten I des ursprünglichen Speicherteils zerstört werden. Sodann wird eine Invertier-Operation an der Information in Spalten II im Logik-Teil tait Hilfe von Impulsen auf //-Leitern ausgeführt. Es sollte beachtet werden, daß die Invertierungsoperation auf ein äußeres Signal hin erfolgt. Das Signal ist in diesem Falle dasjenige Eingangs-Tag, welches die erste Gruppe binärer Ziffern bestimmt, für die ein Vergleich gewünscht wird. Es sollte sich verstehen, daß diese Ziffern jede beliebige Gruppe von Ziffern in einem Wort sein können. Dieses Eingangssignal wählt die richtigen //-Leiter im Logik-Teil aus. Ansprechend auf dieses Signal, wird der Inhalt jeder der ausgewählten Bitspeicherstellen in jedem Wort in eine zugeordnete Spalte III geschoben, wo er der einfachen Programmierung halber invertiert wird. Die Programmierung für die Invertierungs-Operation braucht nicht entsprechendem Eingangs-Tag eingestellt zu werden, da es sich um eine gegenüber den Eingangs-Tags invariante Operation handelt. Nachdem die Invertierungsoperation vervollständigt ist, wird jedes invertierte Bit zurück in die zugeordnete Spalte II mit Hilfe von Impulsen auf //-Leitern zurücktransportiert.

Jede Spalte II im Logik-Teil enthält an dieser Stelle der Operation ein binäres Wort. Jedoch nur jene Wörter, die ein Vergleichs-Tag aufweisen, das mit dem Eingangs-Tag übereinstimmt, enthalten alle binäre Einsen. Die Bits in Spalte II werden vom Typ A in den Typ B gedreht, um UND-Operationen zwischen benachbarten Zellen in Spalten II sowie zwischen benachbarten Zellen in Spalten III durchzuführen. Aufeinanderfolgende de ' '*'.ge UND-Operationen liefern eine die Uh.ieinstimmung anzeigende Domäne in einer Spalte II nur dann, wenn jede Zelle in der entsprechenden Spalte eine Domäne aufweist. Eine Übereinstimmung wird durch ein nur Einsen enthaltendes Wort angezeigt. Wenn solche Wörter in die Typ-B-Form gedreht werden, enthält die Spalte HI keine Domänen. 3. Für jede Übereinstimmung zwischen dem Vergleichs-Tag eines gespeicherten Wortes und dem Eingangs-Tag ist eine einzige Domäne in der zugeordneten Spalte II des Logik-Teils in der Zelle Cl beispielsweise der ersten Bitspeicherstelle vorhanden. Aufeinanderfolgende Duplizicrungs-Operationen werden dann über //-Leiter ausgeführt, um Domänen in jeder Zelle der Spalte II zu erzeugen, die dem Vergleichs-Tag zugeordnet sind. Natürlich wechselt jede Duplizierungs-Operation mit geeigneten Übertragungsfeldern ab (oder läuft gleichzeitig hiermit ab), um die als letzte duplizierte Domäne richtig zu positionieren. Wenn alle Zellen auf diese Weise besetzt sind, werden die Domänengruppen der Spalten II in die zugeordneten Spalten III übertragen. Es ist wesentlich, zu beachten, daß jede Zelle im Logikteil der Spalten III nun

509539/355

eins Domäne aufweist. Sonach wird eine kontinuierliche Domänenfolge in Spalten III des Logik-Teils erzeugt, die den übereinstimmenden Wörtern in entsprechenden Spalten I des Speicherteils zugeordnet ist.
Die im Speicherteil gespeicherten Wörter werden dann dupliziert und in die zugeordneten Spalten II des Logikteils überführt, um eine Ausrichtung mit den Übereinstimmungs- und Nichtübereinstimmungsindikationen zu erhalten. UND-Operationen werden dann zwischen dem Inhalt in Zellen der Spalten II und dem Inhalt in entsprechenden Zellen zugeordneter Spalten III ausgeführt. Es ist ersichtlich, daß alle abereinstimmenden Wörter beibehalten ußd alle nicht übereinstimmenden Wörter eliminiert werden.

Das angestrebte Ergebnis ist, daß nur diejenigen gespeicherten Wörter, welche übereinstimmende Tags haben, im Logikteil verfügbar sind. Dieses wird auf ein äußeres Signal hin erreicht, das das Eingangs-Tag in einer Weise spezifiziert, um eine Inversion der entsprechenden Bits des Vergleichs-Tags zu bewirken. Das äußere Signal steuert selbstverständlich die //-Leiter, die bei dieser Operation angesteuert werden. Bei dem erläuterten Betrieb ist dies das einzige Mal, wo die Operation direkt durch äußere Signale bewirkt wird. Es ist kein Auslesen des Resultats irgendwelchei Operationen erforderlich, um die übrigen Logik-Operationen, die zur Eliminierung aller nicht übereinstimmenden Wörter und zur Beibehaltung aller übereinstimmenden Wörter führen, treten auf der Basis einer vorbestimmt zugeordneten Impulsfolge auf, ¹We <1iese noch beschrieben wird.

Beispielhafter Betrieb als inhaltsadressierter Speicher

Fig. 23 zeigt einen Teil der Schicht 11 der Fig. !, wobei jedes von ersten und zweiten Binärwörtern durch aufeinanderfolgende -Dominosteine« dargestellt ist, die von oben nach unten in der Typ-A-Form nach Fig. 2 angeordnet sind. Nur 2 Wörter sind angegeben und nur die Vergleichs-Tags dieser Wörter sind gezeigt. Im einzelnen sollen die ersten 3 (oberen) Bits jedes Wortes als das Vergleichs-Tag jedes dieser Worte aufgefaßt werden. Es sei angenommen, daß einwandige Domänen anfänglich erzeugt und dann in die dargestellten Positionen geschoben worden sind.

Fig. 2 zeigt eine Bitspeicherstellen-Zeile, in der jede Bitspeicherstelle in einer Bitspeicherstellen-Spalte angeordnet ist. Die Spalten sind mit I, II und III bezeichnet, wonach sich dann die Bezeichnungen von links nach rechts wiederholen, wie dieses oben erläufert wurde. Benachbarte Binärwörter (siehe Fig. 23) sind in aufeinanderfolgenden Bitspeicherstellci von oben nach unten nur längs den Spalten 1 gespeichert. Sonach nehmen die nächst benachbarten gespeicherten Binärwörter Bitspeicherstellen in Bitspeicherstellen-Spalten ein, welche um zwei Spalten entsprechend der angenommenen Operations-Grundeinheit voneinander getrennt sind.

Fig. 23 zeigt nur die Vergleichszeichen jeden Wortes, die nachstehend kollektiv als das Vergleichs-Tag bezeichnet sind, während der Rest jedes Wortes nicht dargestellt ist. Die Vergleichs-Tags der Wörter und 2 sind 001 und 100, und zwar von oben nach unten in jeder Spalte I gelesen, für die linke bzw. rechte Spalte-

Die verschiedenen Logik-Operationen sind an Hand des Dominostein-Symbols der Fig. 2 und 3 bei der Erläuterung der beispielhaften Inhaltsadressier-

₅ Operation dargestellt. Die Impulse zum Ausführen der verschiedenen Logik-Operationen werden über die /-und JT-Treiber 12 und 13 der Fig. 1 unter der Steuerung der Steuereinheit 16 bereitgestellt. Zu diesem Zweck sollen die Übertragungsleiter PYl...ργ_η

ίο sowie PXl. -. Pxn der Fig. 1 den Ubertragungsleitern der Fig. 2 entsprechen. Die im Zusammenhang mit Fig. 2 verwendeten Bezeichnungen erlauben eine einfache Beschreibung der beispielhaften Organisation nach der Erfindung.

Dupliüierungs-Operation

Die erste logische Operation bei der Inhaltsadressier-Operation ist, alle gespeicherten Wörter zu duplizieren. Das Ergebnis einer solchen Operation auf

ao das Yergleichs-Tag des Wortes I und 2 ist in Fig. 24 dargestellt. Man sieht, daß das Vergleichs-Tag in der je zugeordneten Spalte II sich wiederholt.

Das Impulsprogramm zur Duplizierung ist wie folgt: Zunächst wird ein Impuls der Leiter V3P2 zu-

a5 geführt, was veranlaßt, daß die Gegenwart und das Fehlen von Domänen (d. h. die Ziffernelemente) in den Binärziffern der Spalte I der Fig. 23 um einen Block nach rechts verschoben werden. Zweitens wird ein Impuls gleichzeitig jedem Leiter V2P2und 14P2

im Speicherteil des Speichers zugeführt, was zu der tatsächlichen Duplizierung sowie zur Rückkehr einer Gruppe von Ziffernelementen in die Ausgangsstellung der entsprechenden Spalten I führt (Fig. 24). Drittens wird ein Impuls an den Leiter VS Pl geliefert, um die neuerzeugten Ziffernelemente in die richtigen Positionen in der mittleren Blockspalte der Spalte II zu schieben (Fig. 24). Diese drei aufeinanderfolgenden Feldmuster vervollständigen die Duplizierungs-Operation, wie diese auch bereits oben in Verbindung

mit den Fig. 4 bis 7 beschrieben worden ist.

Verschiebung in den Logikteil

Fig. 25 zeigt die in den Spalten II befindlichen Duplikate der beispielhaften Vergleicns-Tags, wobei die

ursprünglichen Binärziffern in den Spalten I nicht dargestellt sind. Es ist nun zweckmäßig, aber nicht notwendig, die Duplikat-Ziffern in einen verschiedenen Logikteil der Schicht 11 zu verschieben. Die Informationsverschiebung erfolgt dabei durch bloßes aufeinanderfolgendes Pulsen der Leiter V5P1, VSPl, VSP2, VSPl..., wobei die Spalten Il der Schicht als (vertikale) Schieberegisterkanäle betrieben werden. Die Unversehrtheit der Information wird selbstverständlich beibehalten. Fig. 25 kann dann so aufgefaßt werden, daß sie einen Logikteil der Schicht 11 darstellt, der gegenüber der Position der ursprünglichen Information so gelegen ist, daß er durch das soeben beschriebene Schiebeimpulsprogramm erreicht werden kann.

Invertierungs-Operation

Die nächste Operation ist, alle Bits der Vergleichs-Tags in Positionen zu invertieren, die den relativen Positionen von Nullen eines angenommenen Eingangs-Tags entsprechen. Es sei angenommen, daß 001 des Eingangs-Tag ist. Das erste und das zweite Bit des Vergleichs-Tag jedes Wortes im Speicher weiden auf ein äußeres Signal hin invertiert, welches über die

Steuerschaltung 16 der Fig. 1 bestimmt, welche H-Leiter für diese Operation angesteuert werden.

Der erste Schritt bei der Invertierungs-Operation ist, die Binärziffer in jeder der e.sten beiden Bitspeicherstellen des Vergleichs-Tag aller gespeicherten Wörter im Logikteil des Speichers nach rechts zu verschieben, und zwar von der Spalte II in die Spalte III. Fig. 26 ??igt die Ergebnisse einer solchen Operation für die als Beispiel gespeicherten Wörter auf das angenommene Eingangs-Tag hin. Das erste Wort, das Unke, enthält 2 Nallen in den ersten beiden Bitspeicherstellen. Folglich werden die Domänen sowie die zugeordneten fehlenden Domänen, die diese Nullen darstellen, um eine Spalte nach rechts in die Spalte ^U überführt, wo sie wiederum Nullen darstellen (siehe Fig. 26). Das zweite Wort enthält jedoch eine Eins und eine Null in der ersten bzw. zweiten Bitspeicherstelle, das ebenfalls nun in der Spalte III zu finden ist.

Das lmpulsprogramm zum Verschieben der Binärziffern der ersten beiden Bitspeicherstellen von Spalte Π (Fig. 25) nach Spalte IH im Logiktetl (Fig. 26) ist wie folgt: Zuerst wird der Leiter HlPi gepulst. Hierauf ansprechend, verschiebt sich jede Domäne in einem Block H2P2 der Spalte II um einen Block nach rechts. Als nächstes wird der Leiter HSP3 gepulst. Hierauf ansprechend, verschiebt sich jede Domäne in einem Block HS Pl der Spalte II um einen Block nach rechts. Nachfolgend (oder gleichzeitig) werden die Leiter HlPl, HSPi und sodann ΗΪΡ1 gepulst, um die Verschiebung dieser Domänen von den Stellungen in der Spalte II in die entsprechenden Stellungen der Spalte III zu verschieben, wie dies in Fig. 26 dargestellt ist. Ni:n befindet sich die Information in einer Spalte, wo sie invertiert werden kann, ohne daß andere gespeicherte Information, die nicht zu invertieren ist, gestört würde.

Die tatsächliche Invertierungsoperation wird dann nur an der Information ausgeführt, die sich in der Spalte III im Logikteil befindet. Sie besteht im gegenseitigen Austausch der vorhandenen Domänen und fehlenden Domänen in den beiden Zellen jeder Bitspeicherstelle. Wenn daher eine Doiräne sich in einer Position befindet, um eine Eins in einer betrachteten Bitspeicherstelle darzustellen, wird diese Domäne in die »0«-Position überführt und gleichzeitig wird die fehlende Domäne in dieser Position in die »1 «-Position überführt. Diese Operation ist in Fig. 26 durch die gestrichelten Pfeile dargestellt.

Das Ergebnis der Invertierungsoperation ist in Fig. 27 dargestellt. Ein Vergleich der Fig. 26 und 27 gibt die Inversion der Information in Spalte III wieder.

Die Information in Spalte HI wird dann wieder zurück in die entsprechenden Spalten Il überführt (Fig. 28). Diese Operation wird bewerkstelligt durch ein lmpulsprogramm mit Impulsen auf Leitern Hl Pl, HSPl, HlP3, HSPi, HlPl und HSPl. Die Invertierungsoperation ist nun vollständig.

Umsetzung von Typ A in Typ B

Als nächstes ist gewünscht, UND-Operationen zwischen den Ziffernelementen in entsprechenden Zellen in 6 benachbarten Binärziffern einer Bitspeicherstellen-Spalte auszuführen. Hierzu ist es bequem, die Form der Information vom Typ A (Fig. 2) in den Typ B (Fig. 3) zu überführen. Eine einfache Drehung des Ziffernelementes in der einen Zelle um die in der anderen jeder Binärziffer bewerkstelligt die Änderung, wie diese für jede Ziffer durch die gestrichelten Pfeile gezeigt ist. Die resultierende B-Typ-Fonn ist in Fig. 29 dargestellt, wobei das Dominostein-Symbol mit gestrichelten Linien der besseren Bezugnahme halber eingezeichnet ist. Man beachte, daß die gestrichelten Linien in Fig. 29 lediglich gedachte Linien sind und nur dazu dienen, die Gegenwart und das Fehlen von Domänen paarweise zusammenzufassen. Das lmpulsprogramm zum Erhalt dieses Ergebnisses um-

faßt aufeinanderfolgende Impulse auf Leitern Hl P3, HlPl, HlPl, VSP3, VSPl und V%P1.

Aufeinanderfolgende UND-Operationen zwischen Ziffernelementen

is Fig. 29 zeigt die Anordnung der als Beispiel angenommenen gespeicherten Vergleichs-Tags, wenn eine UND-Operation zwischen zwei Ziffernelementen eingeleitet wird. Ein Vergleich zwischen Fig. 29 und Fig. 2 zeigt, daß die Ziffernelemente der Ziffern in

ao Fig. 29 in Blocken HSPl liegen. Zuerst werden die Ziffernelemente der jeweils dritten Binäreiffer (von oben) jedes Vergleichs-Tags in Blöcke HiPl verschooen, die um eine Position von den entsprechenden Ziffernelementen der jeweils zweiten Binärziffern

as entfernt sind (Fig. 30). Das Impulsprogramm zur Ausführung dieser Operation erfolgt mit Impulsen auf Leitern H6P2, WlP2. H2P2 und H3P2. Nur die an die Positionen angekoppelten W-Leiter, die den jeweils dritten Binärziffern zugeordnet sind, werden zu diesem Zeitpunkt gepulst.

Die UND-Operation zwischen benachbarten Ziffernelementen erfolgt zunächst mit einem Impuls auf dem Leiter H4P2, der der Zwischenposition in Fig. 3d entspricht. Die Anordnung der Domänen als

Folge dieses Impulses ist in Fig. 31 dargestellt. Zu Erläuterungszwecken ist angenommen, daß die dritte Binärziffer (Domäne) im Wort 1 sich in die Zwischenposition unter Ausschluß der zweiten Binärziffer (Domäne) verschiebt. Es sei bemerkt, daß für die zweite und dritte Binärziffer im Wort 2 keine Domäne auf diese Weise ausgeschlossen wird, und das Resultat dieser Operation dasjenige ist, daß eine Domäne von jeder Ziffer sich in die Zwischenposition verschiebt (siehe Fig. 31). Danach wird ein Impuls eines solchen

Vorzeichens dem entsprechenden leiter W4P2 zugeführt, daß die Domänen i.i entsprechenden Blöcken HAPl ausgelöscht werden Sodann wird dem Leiter HA Pl ein Impuls zugeführt, der jegliche verbliebenen Domänen in den Block W4P2 überführt.

So Es ist ersichtlich, daß UND-Operationen gleichzeitig an entsprechenden Ziffernelementen der jeweils zweiten und dritten Binärziffern ausgeführt werden. Die Resultate der Operationen sind in Fig. 32 dargestellt. Für das Wort 1 verbleibt eine Domäne; für Wort 2 verbleibt keine. Die jeweils erste Binärziffer in jedem Wort wird durch die Operation nicht geändert, wie dieses gleichfalls aus der Figur hervorgeht. Die gleichlaufenden UND-Operationen werden nun zwischen den Ziffernelementen der jeweils ersten Binärziffer jedes gespeicherten Vergleichs-Tags und dem jeweils entsprechenden Resultat der soeben beschriebenen UND-Operationen wiederholt. Wiederum erfordert die Operation die Verschiebung der Ziffer, die von den vorherigen UND-Operationen herrührt, nach oben in eine Position, die um eine Position von der der ersten Binärziffer entfernt ist. Die Anordnung der Ziffernelemente in den verschiedener Stadien während dieser Operation ist in den Fig. 33

und 34 dargestellt. Nur ein einziges Ziffernelement verbleibt als Ergebnis der Operation (Fig. 35). Das Impulsprogramm zum Erhalt der zweiten UND-Operation ist vollkommen analog demjenigen, das zur Ausführung der ersten beschrieben worden ist.

Nur wenn ein gespeichertes Vergleichs-Tag mit dem Eingangs-Tag übereinstimmt, wird eine Domäne in der Position nach Fig. 35 in einer Spalte II erscheinen.

Es ist ersichtlich, daß die UND-Operationen beispielsweise Felder in jeweils zweiten und dritten Bitspeicherstellen, nicht aber in den je ersten Bitspeicherstellen erfordern, und umgekehrt. Für eine vollständige Flexibilität in dieser Hinsicht ist beispielsweise ein individueller Treiber für jeden W-Leiter vorgesehen. Wie nachstehend noch im einzelnen erläutert wird, sind ökonomischere Organisationen möglich. Wesentlich dabei ist, daß die UND-Operationen zwischen entsprechenden Ziffernelementen in nächst benachbarten Binärziffern in jedem Vergleichs-Tag so lange ausgeführt werden, bis eine einzige Ziffer oder keine mehr für jedes gespeicherte Vergleichs-Tag übrigbleibt, wie dieses für die Wörter 1 bzw. 2 in Fig. 35 dargestellt ist.

Bleibt beispielsweise die Binärziffer Eins übrig, so wird Übereinstimmung angezeigt. Fehlt eine Eins, wird Nichtübereinstimmung angezeigt.

Ist also eine Eins vorhanden, so ist eine Domäne im entsprechenden Block H5P2 in der zugeordneten Spalte II positioniert. Demgemäß ist die Information, die alle Übereinstimmungen im Speicher anzeigt, ebenfalls im Speicher verfügbar gemacht. Es soll nun die Organisierung dieser Information in eine brauchbare Form erläutert werden.

Bevor dies jedoch geschieht, sei daran erinnert, daß die Wahl des Beispiels eine zufällige war. Denn wäre z. B. ein gespeichertes Vergleichs-Tag beschrieben worden, das das umgekehrte des Eingangs-Tags ist, so würde eine Null-Darstellung (eine Domäne in einer Spalte III) in der Position übrigbleiben, die diesem Wort in Fig. 35 zugeordnet ist. Dies ist selbstverständlich von keiner Konsequenz bei der vorliegenden Operation, da die Gegenwart von Domänen in Spalten III nicht für Übereinstimmungen repräsentativ ist und einfach ausgelöscht werden kann durch Zuführen eines Impulses zu den Leitern VS Pl unter dem entsprechenden Vorzeichen.

Eliminierung nicht übereinstimmender Wörter

Es ist nun zwar ein Ziffernelement in einer Spalte II für jedes Vergleichs-Tag im Speicher vorhanden, das dem zugeführten Eingangs-Tag gleicht, es müssen aber noch die nicht übereinstimmenden Wörter im Speicher eliminiert werden. Die Prozedur ist wie folgt: Die Domäne, die in Spalte II der Fig. 35 dargestellt ist, wird fünfmal dupliziert, und zwar in einer Weise, wie diese in Verbindung mit Fig. 5 beschrieben worden ist, um alle Zellen in den Bitspeicherstellen des Vergleichs-Tags zu füllen. (Praktisch werden so viele Domänen erzeugt, wie Zellen in einem gespeicherten Wort vorhanden sind.) Wenn die zusätzlichen Domänen erzeugt werden, werden sie in Fig. 35 nach unten in Positionen geschoben, die in Fig. 36 für die beiden ersten zusätzlichen Domänen und in Fig. 37 für fünf zusätzliche Domänen ebenso für die ursprüngliche Domäne dargestellt sind. Die Impulsfolge zum Erhalt dieses Ergebnisses entspricht derjenigen, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 5 erläutert worden ist, wobei diese Impulsfolge zusammen mit der grundsätzlichen Übertragungs-Impulsfolge zugeführt wird, um jede zusätzliche Domäne nach unten zu verschieben, wenn sie erzeugt wird.

Als nächstes wird die Übereinstimmungs-Information in Spalte II (siehe Fig. 37) in paralleler Weise auf die Spalte II übertragen (siehe Fig. 38). Die Impulsfolge hierfür wird nicht im einzelnen beschrieben, da sie den für andere Operationen angegebenen ähn lieh ist.

Duplizierung aller Wörter

Als nächstes wird jedes Wort im Speicher dupliziert, wie dieses in Verbindung mit Fig. 24 beschrie- ben worden ist, wobei die Binärziffern regeneriert werden, die in dieser Figur nur für die Vergleichs-Tags dargestellt sind. Danach werden die Wörter (siehe die Spalten II der Fig. 24) erneut in einen Logik-Teil des Blattes verschoben (siehe Fig. 25), wie dieses in Ver-

ao bindung mit Fig. 25 beschrieben worden ist. Die resultierende Anordnung der Domänen ist in Spalten II der Fig. 29 für das Vergleichs-Tag jedes Wortes dargestellt. Die Impulsprogramme zum Ausführen dieser Operationen sind den vorstehend beschriebe nen vollständig analog.

Es ist nun eine Duplizierung jedes Vergleichs-Tags

(und eines zugeordneten Wortes) im Speicher in einer

Spalte II des Logik-Teils vorhanden (siehe Fig. 39).

• Es ist ebenfalls in benachbarten Spalten III eine konti nuierliche Serie von Domänen oder alternativ hierzu von fehlenden Domänen als eine Anzeige dafür vorhanden, ob jedes gespeicherte Vergleichs-Tag dem Eingangs-Tag gleicht.

Es wird nun eine UND-Operation zwischen den

Ziffernelementen in den Zellen jedes der Vergleichs-Tags in Spalten II und den entsprechenden Übereinstimmungs-Indikationen (Domänen) in den nächst benachbarten Spalten III ausgeführt. Dabei besteht keine Notwendigkeit für eine vorausgehende Trans formation von Typ A in den Typ B, wie in den Fig. 28 und 29 dargestellt ist. Im vorliegenden Fall deswegen, weil die zu verarbeitende Information sich in nächst benachbarten Blockspalten befindet und nicht in einer Blockspalte vertikal angeordnet ist, wie dies früher der Fall war.

UND-Operation zwischen Ziffernelementen Fig. 40 zeigt die Ziffern in Spalte II, die um eine Blockspatte nach rechts vor der tatsächlichen UND-

so Operation verschoben worden sind. Fig. 41 zeigt da; Resultat der UND-Operation. Die Anordnung dei Domänen in Fig. 41 ist identisch mit derjenigen, di< das Vergleichs-Tag des Wortes 1 repräsentiert (sieh« Fig. 23). Keine Ziffer des Wortes 2 verbleibt, wie die

SS in Fig. 41 dargestellt ist. Demgemäß erscheinen nu übereinstimmende Wörter im Logikteil des Blattes 11 Nicht übereinstimmende Wörter sind eliminiert Selbstverständlich ist, wenn jede Binärziffer in einer Vergleichs-Tag erzeugt ist, das ganze entsprechend Speicherwort erzeugt, wodurch nur die Informatio verfügbar ist, die den gespeicherten Vergleichs-Tag welche dem Eingangs-Tag entsprechen, zugeordn« ist.

Die grundsätzlichen Logik-Operationen und dere

6s Verwendung zum Erhalt der an sich vertrauten Ii haltsadressier-Funktion sind nunmehr beschriebe Die Verwendung der Information in der durch sold Operationen gelieferten Form ist dem Fachmai

ebenfalls vertraut. Beispielsweise kann gewünscht sein, die einem bestimmten Vergleichs-Tag zugeordnete Information auf den neuesten Stand zu bringen. Die neue Information kann dabei in den Logikteil der Schicht eingebracht und längs Bitspeicherstellen-Spalten in den Logik-Teil der Schicht 11 (Fig. 1) in Positionlen geschoben werden, die der Position des zu ändernden Wortes entspricht. Dann werden die Änderungen in einer Weise durchgeführt, die der oben beschriebenen entspricht, wobei fall erforderlich auch Logik-Operationen ausgeführt werden. Alternativ können die mit dem jeweiligen Eingangs-Tag übereinstimmenden Wörter als in paraleller Weise in Schieberegister-Kanälen gespeichert betrachtet werden, von wo aus sie dann in Ausgangspositionen zur Abtastung durch die Verbraucherschaltung 18 der Fig. 1 übertragen werden können, welche ein Drukkersein kann. Die letztere Auslese-Alternative erfolgt mit Hilfe von Leitern, die an jene Ausgangspositionen angekoppelt sind, wie dies durch die Eingänge an die Verbraucherschaltung 18 in Fig. 1 angedeutet ist.

Der Grundaufbau einer Anordnung nach der Erfindung erfordert eine magnetische Schicht und Übertragungsleiter zusammen mit Eingangs- und Ausgangs-Anordnungen. Wie weiterhin erläutert worden ist, kann eine vollständige Gruppe von Logik-Operationen in diesem Aufbau bewerkstelligt werden mit entsprechenden Impulsfolgen auf den Übertragungslcitern. Des weiteren ist auch beschrieben worden, daß aufeinanderfolgende Impulsfolgen die Realisierung verschiedener vertrauter Funktionen ermöglichen, wie dies an Hand einer illustrativen Inhaltsadressier-Operation erläutert worden ist. Für den einschlägigen Fachmann sollte es sich verstehen, daß die Realisierung einer kompletten Gruppe von Logik-Operationen ebenfalls die Realisierung aller Rechner-Operationen ermöglicht

Auf den ersten Blick scheint es, daß die erzielte strukturelle Einfachheit auf Kosten einer Verkomplizierung der Ansteuer- und Treiberschaltungen erfolgt ist. Dieses ist nicht der Fall. Die Schicht 11 ist vollkommen in der Lage, Mikrologik-Folgen oder Unterprogramme in einem bestimmten Teil zu speichern. Eine solche Mikrologik-Folge kann in Form aufeinanderfolgender Binärwörter vorliegen, die in parallelen Schieberegister-Kanälen gespeichert sind Wie ersichtlich wird, ist keine Notwendigkeit vorhanden, durch äußere Mittel die in diesen Mikrofolgen gespeicherte Information auszulesen. Das Ausführen einer logischen Operation würde dann im wesentlichen lediglich die Einordnung solcher Mikrofolgen auf Eingangssignale hin erfordern. Nicht nur das Einordnen von Mikrofolgen ist eine relativ einfache Angelegenheit, sondern auch eine Treiberschaltung, die auf eine solche Folge anspricht, kann relativ einfach ausgeführt sein.

Doch sei für einen Moment wieder die Fig. 2 betrachtet. Grundsätzlich sind 6 W-Leiterund9 ^-Leiter zum Erreichen aller der beschriebenen Operationen erforderlich. Jeder dieser Leiter hat 3 Phasen, folglich sind 45 gesonderte Leiter an die Blöcke jeder Grundeinheit in der Anordnung angekoppelt. Die gleich bezeichneten K-Leiter werden gemeinsam benutzt. Es sei angenommen, daß jeder W-Leiter einen gesonderten Treiber erfordert. Fig. 42 zeigt dann ein einfaches Schema für die Folgesteuerung der Treiber zum Bewerkstelligen der beispielhaften Operation.

Fig. 42 zeigt einen Teil der Schicht 11. oder alternativ hierzu eine gesonderte Schicht, die einen Teil der Steuerschaltung 16 nach Fig. 1 bildet, wobei eine Mehrzahl Schieberegister-Kanäle 56, bis 56„ definiert sind. Ein derartiger Schieberegister-Kanal weist

Übertragungsmittel zum Verschieben der Domänen längs des Kanals von links nach rechts auf. Für diese parallele Übertragungs-Operation können zusätzliche Übertragungsleiter zusammen mit geeigneten Treibern (nicht dargestellt) verwendet werden. Domänenmuster sind in paralleler Weise in den einzelnen Kanälen gespeichert.

Leiter AHlPi ...A V9P3 sind an die Ausgangspositionen in entsprechenden Kanälen angekoppelt, die jeweils auf den Durchlauf einer Domäne ansprechen,

um den entsprechend bezeichneten Übertragungsleiter über zugeordnete Verstärker A zu aktivieren.

Die entsprechenden Domänen in jedem Kanal werden in die Ausgangspositionen gleichzeitig vorbewegt und bilden so ein binäres Wort in einer gespei-

ao cherten Mikrofolge. Die Mikrofolge für die Duplizier-Operation soll nun erläutert werden. Die Operation erfolgt zunächst mit einem Impuls auf dem Leiter V3 Pl. gefolgt von Impulsen auf Leitern V2P1 und VA Pl und schließlich von einem Impuls auf dem Leiter V5P2. Die Duplizierungsfolge enthält dann drei aufeinanderfolgende Binärwörter, von denen jedes eine Domäne oder Domänen enthält, und zwar entsprechend den zu pulsenden Übertragungsleitern. Diese Domänen sind in Fig. 42 wiederum durch mit einem Kreis versehene Pluszeichen dargestellt.

Des weiteren sind Mittel (nicht dargestellt) vorgesehen, um Domänen in die entsprechenden Kanäle wieder einzuschreiben, nachdem sie ausgelesen worden sind. Solche Mittel weisen zweckmäßig eine elektrische oder optische Aufnahmeeinrichtung am Ausgangsende jedes Kanals auf, um eine Domäne am Eingangsende jedes Kanals immer dann wieder zu erzeugen, wenn eine Domäne in einer Ausgangsposition ankommt.

Ein zusätzlicher Übertragungskanal PIC ist, wie in Fig. 42 dargestellt, zum Verschieben einer zusätzlichen Domäne in jedem Binärwort vorgesehen, um die Polarität des Impulses zu steuern, der ausgewählten Übertragungsleitern zugeführt wird, wie dies beispielsweise zur Ausführung einer UND-Operation zwischen benachbarten Zellen erforderlich ist. Dei zusätzliche Kanal ist durch einen Steuerleiter CHVI angekoppelt. Ein Leiter ist über einen Verstärker A an jeden der Verstärker A angekoppelt. Zu diesem Zweck ist ein Schalter in jedem Verstärker A vorge sehen, der auf eine Anzeige über die Gegenwart dei zusätzlichen Domäne anspricht, um den Zustand dei Schalters und damit die Polarität des Impulses zu be stimmen, der für ausgewählte Übertragungsleiter vor

ss gesehen ist. Diese Operation kann als eine Impuk-In versions-Operation aufgefaßt werden, wobei eiiK Domäne in einem Impulsin versions-Kanal, PiC, ein« Umkehr der normalen Impuls-Polarität des gleichzei tig an ausgewählte Übertragungsleiter gelieferten Im pulses bewirkt.

Verschiedene der beispielhaften Logik-Operatio nen erfordern verstärkte Treibströme. Beispielsweise erfordert die Duplizierungs-Operarion einen Impuls dessen Amplitude größer als die Amplitude des zun einfachen Verschieben einer Domäne erforderliche! Impulses ist. Ein zusätzlicher Impuls-Verstärkung« Kanal. PAC, ist zu diesem Zweck vorgesehci (Fiρ 42) Ein Auseanpsleiter CHVZ, der an ein©

solchen Kanal angekoppelt ist, spricht auf den Durchgangeiner Domäne zur Aktivierung eines Verstärkers A" an. Der Verstärker A" ist seinerseits mit jedem der Verstärker A der Fig. 42 verbunden, um beispielsweise die Verstärkung jedes gleichzeitig aktivierten Verstärkers A zu erhöhen. Verstärkerschaltungen, die auf diese Weise betrieben werden, sind bekannt.

Die Mikrofolge für die Invertierungsoperation (nicht dargestellt) weist zweckmäßig Domänen auf, um die allen Bits in einem Vergleichs-Zeichen entsprechenden W-Leiter zu pulsen. Das äußere Signal, das die zu invertierenden Bits bezeichnet, blockiert alle Η-Leiter, außer den gewünschten.

Wenn die nächstfolgenden Mikrofolgen in der gleichen Weise dafür ausgelegt sind, die Übertragungsleiter wie zur Ausführung der Operation erforderlich zu pulsen, dann ist alles, zur Durchführung beispielsweise einer Vielfach-Vergleichs-Operation erforderliche, dasjenige, daß das Weiterschieben von Domänen nach rechts in Fig. 42 erfolgt, und zwar ansprechend auf ein erstes Signal, das zweckmäßig die Aktivierung eines Eingangs zu der Steuerschaltung 16 nach Fig. 1 ist.

Die Folge kann bequem beendet werden durch Versehen einer Domäne in einem zusätzlichen Kanal (nicht dargestellt), um über die Steuerschaltung 16 der Fig. 1 eine weitere Übertragung zu blockieren, wenn die Gegenwart dieser Domäne an der entsprechenden Ausgangsposition festgestellt wird. Alternativ kann eine »Operations-Ende«-Mikrofolge in vorhandene Kanäle eingefügt sein.

Selbstverständlich können die Folgen umgeschrieben und/oder umgeordnet werden, um verschiedene Funktionen auszuführen. Es ist dann klar, daß die Folge verschiedener Logik-Operationen die ausgeführte Funktion bestimmt und daß verschiedene Folgen in der in Fig. 42 dargestellten Weise zur Auswahl auf ein zugeordnetes Eingangssignal zur Steuerschaltung 16 hin getrennt gespeichert werden können.

Fig. 43 zeigt die Systemorganisation der Schicht 11 der Fig. 1 nach den beschriebenen Speicher- und Logikteilen 51 und 52, wobei des weiteren ein Steuerteil 53 vorgesehen ist, wie dieser im Detail in Fig. 42 dargestellt ist. Die Spaltenbezeichnungen nach Fig. 2 sind auch hier vorhanden, ebenso die Steuerteil-Ausgänge nach Fig. 42. Der Logikteil 52 hat, wie dargestellt, Ausgänge zur Schaltung 18 der Fig. 1.

Wie beschrieben, erfordert die Grundeinheit, nach der der Speicher der Fig. 1 organisiert ist, 45 Treibleiter, und diese sind im Idealfall auch anderen Grundeinheiten gemeinsam. Einige Operationen können erfordern, und tatsächlich erfordert dies auch die vollständige Flexibilität, daß verschiedene Grundeinheiten gepulst werden, während andere nicht gepulst werden, wie dieses sich auch aus der beispielhaften Operation ergibt. Demgemäß verlangt das Ausführungsbeispiel für die Η-Leiter, daß diese getrennte Treiber haben. Es ist selbstverständlich wirtschaftlicher, die Zahl der Treiber zu minimalisieren. Dieses kann bewerkstelligt werden durch Kleinhalten der Anzahl der Η-Leiter, im Idealfall auf eine kleine Anzahl, die mit der Anzahl der Bits in einem Wort in Beziehung steht. Alternativ können die Logik-Operationen in einer Weise angeordnet werden, um ein gemeinsames Treiben gleichbezeichneter W-Leiter zu ermöglichen. Solche Erwägungen können zu einer Reorganisation des Speichers in Operationsgrundeinheiten verschiedener Anzahl von Blöcken führen. In jedem Fall ist die wirtschaftlichste Organisation durch allgemein bekannte Erwägungen bestimmt und wird hier nicht im einzelnen beschrieben. Es ist jedoch we-

S sentlich, zu beachten, daß es nicht notwendig ist, die Übertragungsschaltungs-Geometrie abzuändern, um die Operationsgrundeinheit zu ändern. Alles, was erforderlich ist, ist, daß die vorhandenen Leiter unterschiedlich eingeordnet werden.

ίο Die vorliegende Beschreibung erfolgte an Hand einer Informationsdarstellung, bei der eine Domäne in einer vorgeschriebenen Position innerhalb einer Bitspeicherstelle vorhanden ist und gleichzeitig in einer anderen vorgeschriebenen Position derselben Bit-

»5 speicherstelle eine Domäne fehlt. Diese Darstellung ist insofern redundant, als eine binäre Eins und eine Null auch durch die Gegenwart bzw das Fehlen einer Domäne in nur einer einzigen Position einer Bitspeicherstelle dargestellt und so die Packungsdichte er-

ao höht werden könnte; aber die verschiedenen Logik-Operationen könnten dann weniger leicht mit der einfachen gleichförmigen Ankopplungs-Geometrie der Übertragungsleiter, wie diese in Fig. 2 dargestellt ist, bewerkstelligt wenden. Anzeichen sprechen dafür,

»5 daß eine noch weitergehende Redundanz eine zusätzliche Vereinfachung bei der Durchführung logischer Funktionen ermöglicht. Es sind daher verschiedene Kompromisse zwischen Packungsdichten einerseits und einer Einfachheit der Logik-Operationen andererseits möglich. Die Anordnung nach den Fig. 1 und 2 erlaubt eine große Variationsmöglichkeit in dieser Hinsicht. Denn hierzu ist nur erforderlich, die Übertragungsimpulsfolge zu ändern, um die ganze Operation und/oder die Operationsgrundeinheit zu ändern.

Eine weitere Vereinfachung im Betrieb kann ohne Änderung der bereits beschriebenen Operationsgrundeinheit realisiert werden. Beispielsweise könnten die Übereinstimmungs-Indikationen einfacher erzeugt werden, wenn die Null-Ziffern ausgelöscht würden, bevor die Drehung von Typ A in den Typ B ausgeführt wird. Tatsächlich ist in diesem Fall die Drehung von A nach B unnötig. Die beschriebene Operation erlaubt jedoch die Erläuterung einer größeren Anzahl logischer Operationen. Auch hier sind

keine strukturellen Änderungen zur Realisierung des eintacheren Betriebs notwendig. Es ist nur eine Änderung in der im Zusammenhang mit Fig. 42 beschriebenen Impulsfolge notwendig.

Die Erfindung ist an Hand von Übcrtragungsleiterr mit Schleifen-Konfiguration beschrieben worden Eine solche Konfiguration ist lediglich beispielhaft und es gibt alternative Konfigurationen, die eine er höhte Packungsdichte ermöglichen.

Wie oben erwähnt wurde, ist es möglich, die ver schiedenen Logik-Operationen aus vier grundsätzli chen physikalischen Schritten aufzubauen. Dies« Schritte sind wahrend der Erläuterung der Logik Operationen im einzelnen angegeben worden und sin« zusammengefaßt die folgenden: 1. Verschiebung eine Domäne, 2. Auslöschen einer Domäne, 3. Teilung ei ner Domäne und 4. Kollision zwischen Domänen Typischerweise geschieht die Verschiebung durc!

Erzeugung \on einem oder zwei Oersted an einer ge genüber der Lage der einwandigen Domäne verseta ten Stelle sowie unter einem Vorzeichen, das dem d« Domäne entspricht. Die Domäne »sieht« sich dan einer Potentialmulde gegenüber und will demgemä diese Position niedrigster Energie einnehmen. Es fii

det also eine entsprechende Verschiebung statt, wenn das Ubertragungsfeld den Domänenwandbewegungsschwellenwert des jeweils benutzten Materials überschreitet.

Die Auslöschung einer Domäne, die ja an sich ein im energetischen Gleichgewicht mit der Umgebungsmagnetisierung befindliches und demgemäß größenstabiles Gebilde ist, erfordert wiederum ein Feld von nur einem oder zwei Oersted, typischerweise nicht mehr als 10 Oersted, das am Ort einer Domäne erzeugt wird. Das Feld hat jedoch ein Vorzeichen, das den Domänendurchmesser zu verkleinern sucht. Zur vollständigen Auslöschung ist es dann lediglich notwendig, die Stabilitätsschwellenwert-Kenngröße des Materials zu überschreiten.

Das Teilen einer Domäne in zumindest zwei Domänen erfordert höhere Felder als die zur Domänenverschiebung und Domänenauslöschung notwendigen, dieses deshalb, weil der Vo^rgang das Abschnüren einer Domäne in zwei Domänen erfordert und hierbei zwei Domänenwände aufeinander zugetrieben werden müssen, wozu ein Feld der annähernden Größe 4_nM notwendig ist. Hierbei ist M₁ die Sättigungsmagnetisierung des Materials, die typischerweise bei 100 Oersted liegt.

Eine Kollision zwischen Domänen, wie sie hier verwendet wird, verhindert lediglich eine Verschiebung auf ein Übertragungsfeld hin, und erfordert daher kein höheres Feld.

Bei einer tatsächlich betriebenen Anordnung waren die Treibleiter zweckmäßig in senkrechten Schlitzen in einer hochpermeablen Grundplatte angeordnet und lagen nicht in Form einer gesonderten gedruckten Schaltung vor. Eine Schicht aus Erbiumorthoferrit (ErFeOj) wurde über die durch die Schlitze gebildeten hochstehenden Zapfen gelegt. Die verschiedenen physikalischen Schritte wurden wie beschrieben ausgeführt, und zwar mit Hilfe folgender Treibstrome:

Übertragung + 15OmA

Auslöschung + ⁷5 mA

Teilung + SOO mA

Kollision + 159mA

Die Domänen hatten Durchmesser von etwa 0,35 mm und waren etwas größer als die Zapfengröße, die 0,25 mm bei 0,125 mm breiten Schlitzen war.

Eine Angabe über die erreichbare Packungsdichte, ebenso über andere Betriebsparameter liefert eine bedeutungsvollere Kennzeichnung der Speicherordnung nach Fig. 1. Im einzelnen werden Domänen der Größenordnung von 0,125 x 10" m mit Hilfe einer gedruckten Schaltung von 2,5 x 10 " m verschoben, was eine Packungsdichte von mehr als K)' Domänen pro cm^; ergibt. Treibstrome von etwa 50 mA werden verwendet Die Anordnung ist in der Lage, sämtliche Vergleiche auf Übereinstimmung im Speicher in etwa I msec durchzufuhren.

Die beschriebenen Logikoperationen bilden eine vollständige Gruppe, mit der alle Rechner-Operationen verwirklicht werden können. Einige dieser Operationen, ι. B. die Dupli/Jerungs-Operation, wo eine Teilung einer Domäne notwendig ist. erfordert, daß das Ciebict der Domäne vergrößert wird. Bei anderen Operationen, wie bei der UND-Operation zwischen zwei benachbarten Zellen, wird das Domänengebiet nicht vergrößert. Eine vollständige Gruppe von Logik Operationen, bei der einige Operationen ohne Vergrößerung des Domänengebietes ausgeführt werden, und bei der andere Operationen eine solche Vergrößerung erfordern, werden gemischte Gruppen genannt. Es kann jedoch eine vollständige Gruppe von Logik-Operationen ohne jede Vergrößerung des Gebietes einer Domäne gebildet werden. In diesen Fällen wird ein Domänen-Vorrat vorgesehen, beispielsweise in jeder Bitspeicherstelle, mit einer begleitenden Reduzierung der Packungsdichte eines gegebenen Speichers. Von den grundsätzlichen physikalischen Schritten brauchen dann nur Domänenverschiebung und -kollision verwendet zu werden. Die Schritte des Teilens und Auslöschens von Domänen brauchen in diesem Falle nicht verwendet zu werden. Statt dessen werden die Domänen beibehalten, und Operationen,

z. B. die Duplizierungs- und die Auslösch-Operationen, werden auf logischer Basis ausgeführt, wobei dann Domänen aus einem Vorrat entlehnt und in denselben wieder zurückgegeben werden.

Eine typische Operation bei dieser Betriebsart kann

ao die Kollisionswechselwirkung zwischen zwei Domänen ausnutzen. Beispielsweise seien zwei Zeilen von drei Blöcken betrachtet, die drei Spalten bilden. Jeder Block in der ersten Spalte ist von einer Domäne besetzt. Der Block in der ersten Zeile, dritte Spalte ist

»5 ebenfalls von einer Domäne besetzt. Das Ziel ist es nun, die beiden Domänen in der ersten Spalte in entsprechende Blöcke der zweiten Spalte zu verschieben, und zwar durch Erzeugen von Ubertragungsfeldern in jenen entsprechenden Blöcken. Wenn die Domäne in der dritten Spalte stationär gemacht wird, verschiebt sich nur die Domäne in der ersten Spalte, zweite Zeile in ihren entsprechenden Block. Die Abstoßkraft /wischen Domänen in der ersten Zeile verhindert hier eine solche Verschiebung. Die Operation in der ersten Zeile befähigt dazu, eine UND-Operation zu bilden. Die Operation in der zweiten Zeile befähigt dazu, eine ODER-Operation zu bilden

Die Verdrahtungsgeometrie, Feldstärkewerte, Koerzivität usw. bestimmen, ob die Kollisionswechselwirkung über eine einzige Domänenposirion (Block) oder über zwei (oder mehr) Positionen hinweg wirksam ist.

Ein Betrieb mit Domänen, die ihre Form beibehalten. ist über einen Betriebsbereich möglich, der für das verwendete magnetische Material kennzeichnend ist Die vielfältig geformten Domänen, die normalerweise 7. B in vorher auf den Curie-Punkt erhitzter Orthoferritschichten vorhanden sind, sind eine vertraute Erscheinung. Wenn ein Vorspannungsfeld unter negativem Vorzeichen senkrecht zu einer solcher Schicht angelegt wird, ändern sich die Domänenfor· men. sie werden insgesamt kleiner. Bei einem bestimmten Vorspannungsfeld wird jede Domäne kreis

SS förmig (tatsächlich zylindrisch), wobei der Radius eim Funktion des Materials und der Dicke der Schicht ist Weitere Erhöhungen der Vorspannung überschreitei dann eventuell den Stabihtatsschwelrwert und bewir ken. daß der Domänendurcrnnesser auf NuI schrumpft, also die Domäne ausgelöscht wird. Bei ei ner reinen Gruppe von Logik-Operationen, wo als« die Domänen ihre Form beibehalten und weder dupli ziert noch ausgelöscht werden, werden stationär Vorspannungsfelder verwendet, um die Domäne!

kreisförmig zu halten. Ein solches Vorspannungsfel« kann einfach mit Hilfe eines Permanentmagneten er zeugt werden.

Eine vollständige Gruppe von Logik-Funk tione

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kann auch in einer magnetischen Schicht ausgeführt Schicht leicht zu bestimmen,

werden, bei dem dit Domänen nicht kreisförmig sind. Die Erfindung ist an Hand einwandiger Domänen

Die magnetischen Schichten, in denen Operationen in einer Schicht mit bevorzugter Magnetisierungsrich-

dieser Art ausgeführt werden, haben jedoch dominie- tung senkrecht zur Schichtebene beschrieben worden,

rende Koerzitivkraft. Das heißt, das Material ist ge- ₅ Einwandige Domänen bilden sich auch in magnetisch

kennzeichnet durch eine vorausgewählte Koerzivität anisotropen Schichten, bei denen eine bevorzugte

gegenüber einer Domänenwandbewegung. Eine Do- Magnetisierungsrichtung in der Ebene der Schicht

mäne nimmt darm in solchen Schichten jede Form an, liegt. Einander benachbarte Domänen in einer sol-

die von den angelegten Feldern gefordert wird, und chen Schicht zeigen Abstoßkräfte nur dann, wenn sie

verbleibt in dieser Form, wenn die Felder entfernt ₁₀ längs der magnetisch harten Achse dieser Materialien

werden. Hier ist die Geometrie der verschiedenen angeordnet sind. Benachbarte Domänen, die längs der

Leiter der formsteuernde Faktor. Etwas stationäre Achse bevorzugter Magnetisierung angeordnet sind,

Vorspannung kann ebenfalls vorhanden sein. Bei ei- zeigen Anziehungskräfte.

ner solchen Betriebsart sind die Domänen nicht »kon- Auch in solchen anisotropen Schichten können Loserviert«. i₅ gik-Operationen mit einwandigen Domänen ausge-Die beschriebene gemischte Gruppe von Logik- führt werden. Es ist lediglich erforderlich, daß die Do-Operationen erfordert sowohl eine vorausgewählte mänenwand, die die Domäne umgibt, sich in sidi Koerzivität von beispielsweise 1,0 Oersted als auch schließt, um eine Begrenzung für die Domäne zu bileinestationäre Vorspannung von 8 Oersted. Die Ko- den, die unabhängig von den Begrenzungen der maerzivität und die Vorspannung zum Erzeugen optima- _ao gnetischen Schicht ist, in welchen die Domäne verier Grenzen ist durch Versuche für jede magnetische schoben wird.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   L Verfahren zum Durchführen logischer Verknüpfungen in einer Schicht aus magnetischem Material, in der informationsdarstellende einwandige Domänen gesteuert bewegt werden können, wobei der Schicht eine Felderzeugungseinrichtung (12bis 16 PY_x bis PY_n, PX₁ bis PX_m) zugeordnet ist, die in ihr ausgewählte Muster von Magnetfeldern zu erzeugen vermag (z. B. positive Felder an den Blöcken H2P3/V3P2 und HSP3/V3P2; Fig. 19) und wobei die Information durch das Vorhandensein oder Fehlen einwandiger Domänen in diskreten Positionen dargestellt und ausgewertet wird, die innerhalb der Schicht für die Domänen definiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß in ausgewählten Positionen Magnetfelder erzeugt werden, um Domänen, die so weit voneinander entfernt sind, daß sie nur vernachlässigbare Abstoßungskräfte aufeinander ausüben, gegeneinander zu drängen dergestalt, daß die gegenseitigen Abstoßungskräfte es einer Domäne verwehren, sich in eine ausgewählte Position zu bewegen, die diese bei Fehlen der anderen Domäne eingenommen haben würde.
2. 2. Verfahren nach Anspruch I zur Durchführung einer logischen UND-Operation zwischen einer Domäne in einer ersten Position (Cl, 1 in Fig. 14) und einer weiteren Domäne in einer zweiten Position (Cl, II), die durch eine Zwischenposition voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Magnetfeldererzeugung

   a) Felder der einen Polarität erzeugt werden, die eine Domäne (z. B. in Spalte I, Fig. 14) in die Zwischenposition (Fig. lft) bewegen,

   b) Felder der anderen Polarität erzeugt werden, die die so bewegte Domäne (Fig. 16) auslöschen, und

   c) wiederum Felder der einen Polarität erzeugt werden, die die vorher an einer solchen Bewegung gehinderte Domäne in die Zwischenposition bewegen (Fig. 17 und 18),

   und daß dann der Inhalt der Zwischenposition festgestellt wird.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 zur Durchführung einer logischen ODER-Operation zwischen einer Domäne in einer ersten Position (C2, I in Fig. 19) und einer weiteren Domäne, oder das Fehlen derselben, in einer zweiten Position (C2, II), die durch eine Zwischenposition getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmen der Magnct». ldererzeugung

   a) Felder der einen Polarität erzeugt werden, die eine Domäne (z. B. in Spalte I, Fig. 19) in die Zwischenposition (Fig. 21) bewegen, und

   b) Felder der anderen Polarität erzeugt werden, die jegliche, vorher an einer solchen Bewegung aus der ersten und zweiten Position heraus gehinderte Domäne auslöschen (Fig. 21),

   und daß dann der Inhalt der Zwischenposition festgestellt wird.
4. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine einen Teil (Fig. 42) der magnetischen

   Schicht umfassende Steuereinrichtung (14,15,16, Fig. 1) für die Erzeugung der Magnetfelder.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Aufbau eines Assoziativ-Speichers angewandt wird, wobei die magnetische Schicht (11) in Speicher-, Logik- und Steuerteile (51, 52, 53 in Fig. 43) unterteilt ist, in denen jeweils einwandige Domänen gespeichert und bewegt werden können.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher- und Logikteile (51 bzw. 52; Fig. 43) je Gebiete einnehmen, die über die ganze magnetische Schicht (11) verteilt sind.