DE965925C - Aufrufvorrichtung fuer eine aus Magnetkernen bestehende Speichermatrix bei elektronischen Rechenmaschinen - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 27. JUNI 1957

M 19598IX [42 m

Göttingen

Obwohl bereits eine große Anzahl von Speicherverfahren für elektronische Rechenmaschinen bekannt ist, stellt bei solchen Maschinen der Zahlenspeicher immer noch das kritischste Element dar. Die wesentlichen Anforderungen an derartige Speicher sind Zuverlässigkeit, Einfachheit und möglichst niedrige Zugniffszeit. Diese drei Forderungen werden besonders gut durch magnetische Zahlenspeicher erfüllt, bei denen für die Speicherung jeder einzelnen Dualziffer jeder Zahl ein besonderer Magnetkern vorgesehen ist. Für die Magnetkerne solcher Speicher werden Kernmaterialien mit möglichst rechteckiger Hysteresisschleife verwendet und die einzelnen Magnetkerne in Form einer Matrix, also in Reihen und Spalten, angeordnet. Jeder Magnetkern erhält dabei mindestens zwei Wicklungen und die eine Wicklung jedes Kernes wird jeweils mit den entsprechenden Wicklungen der übrigen Kerne der gleichen Reihe und die andere Wicklung jedes Kernes mit den entsprechenden anderen Wicklungen der übrigen Kerne der gleichen Spalte in' Serie geschaltet.

Bei einer solchen Magnetkernmatrix können beispielsweise die Magnetkerne der einzelnen Reihen für das Speichern von einer mehrstelligen Zahl benutzt werden. Die in Serie geschalteten Wick-

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lungen der einzelnen Reihen dienen dann je zum Aufrufen einer gespeicherten Zahl. Die gleichfalls in Serie geschalteten· Wicklungen der einzelnen Spalten dienen zur Entnahme und zum Einschreiben S der einzelnen Stellenwerte der Zahlen. Beim Einschreiben einer Zahl werden, sämtliche Magnetkerne der betreffenden Reihe, die vorher in. bestimmter Richtung magnetisiert worden, sind, durch einen über die in Serie geschalteten Reihenwicklungen ίο geleiteten Strom erregt, der die Magnetkerne in umgekehrter Richtung zu magnetisieren sucht; dieser Strom wird aber so klein gehalten, daß er für die entgegengesetzte Magnetisierung noch nicht ausreicht. Über die einzelnen. Stränge der in Serie geschalteten Spaltenwiic'klungen werden gleichzeitig in denjenigen Spalten Stromimpulse ,gegeben, in denen eine »1« eingeschrieben werden soll. Die Stärke der Stromimpulse ist dabei so bemessen, daß die Summe der Erregungen aus dem in der betreffenden· Reihe fließenden' Strom und aus den in den mit Impulsen beschickten Spaltenwicklungen fließenden Stromimpulsen jeweils für die an den Kreuzungsstellen liegenden Magaetkerne ausreicht, um eine Ummagnetisierung zu bewirken. ^a5 Das Herauslesen einer gespeicherten Zahl erfolgt, indem die in Serie geschalteten Wicklungen einer Reihe mit einem Strom umgekehrter Richtung beschickt werden, der eine solche Stärke hat, daß er die Magnetkerne der Reihe, soweit sie ummagnetisiert worden sind, wieder zurückkippt. In den Spaltenwicklungen der zurückkippenden Magnetkerne werden dabei Spannungen induziert, die als abgelesene Impulse benutzt werden.

Die beim Einschreiben auf die Reihenwicklungen und auf die Spaltenwicklungen zu gebenden Ströme bzw. Stromimpulse werden bei einer Matrix der beschriebenen Art im allgemeinen in ihrer Stärke gleich groß gemacht; der 'beim Herauslesen auf die Wicklungen einer Reihe zu gebende Strom ent-

gegengesetzter Richtung erhält die doppelte Stärke wie der beim Einschreiben auf diese Wicklungen gegebene Strom. Da durch die Ummagnetisierung

beim Herauslesen der Zahlen zwangläufig ein Löschen der in den Magnetkernen gespeicherten Ziffern eintritt, müssen die Zahlen gegebenenfalls anschließend wieder eingeschrieben werden.

Damit ein solcher Speicher richtig arbeitet, ist es erforderlich, daß die Stromstärke der Aufrufimpulse sowie der Einschreibimpulse einen bestimmten Wert nicht unterschreitet und auch nicht überschreitet. Um von dieser Empfindlichkeit einigermaßen frei zu werden, hat man bereits sämtliche Magnetkerne der Matrix durch einen ständig fließenden Gleichstrom in zu den Aufruf- und Einschreibimpulsen entgegengesetztem Sinne vormagnetisiert. Dieser Gleichstrom wurde bisher dazu benutzt, eiine Verlagerung des Ausgangspunktes für die durch Aufruf- und Einschreibimpulse gemeinsam hervorzurufende Ummagnetisierung zu bewirken, und war nur so groß, daß er allein das Zurückkippen der Magnetkerne nicht bewirken konnte; vielmehr war -für das Zurückkdppen der Kerne noch ein besonderer Strom bzw. Impuls erforderlich, Die Verlagerung des Ausgangspunktes ergab zwar den Vorteil, daß die Toleranzen· der Aufruf- und Einschreibimpulse größer sein konnten. Es blieben aber immer noch folgende Schwierigkeiteil bestehen.

Die für den Aufbau einer Speichermatrix benutzten Magnefikernringe haben nur einen Durchmesser von etwa 3 mm, so daß es Schwierigkeiten bereitet, auf ihnen Wicklungen mit einer Vielzahl von Windungen unterzubringen. Man sucht daher, zum mindesten für die Aufruf- bzw. Löschwicklung, mit nur einer Windung auszukommen und bildet diese Wicklung als durch die Magnetkerne hindurchgesteckten Draht aus. Infolgedessen muß dann ein entsprechend großer Strom durch den Draht geschickt werden, und zwar beträgt der erforderliche Löschstrom ungefähr 1 Ampere. Ströme von dieser Größenordnung können mit Elektronenröhren nur bei größerem Aufwand überhaupt geschaltet werden. Zumal entsprechende Anordnungen für jede einzelne Zahlenleitung erforderlich sind, ist diese Art der Schaltung des Löschstromes für Speichervorrichtungen; mit sehr vielen Zahlenleitungen praktisch nicht verwendbar bzw. unwirtschaftlich.

Um die vorstehend -erwähnten Schwierigkeiten zu beheben, sind bereits sogenannte magnetische Kommutatorschalter vorgeschlagen worden. Diese Schalter bestehen aus Transformatoren, die gleichfalls Kerne mit möglichst rechteckiger Hysteresisschleife, aber mit größerem Durchmesser aufweisen als die für die Speichermatrix benutzten Kerne. Nach dem bekannten Vorschlag sind auf jedem Kern eine Vielzahl von Aufrufwicklungen angeordnet. Außerdem hat jeder Kern eine Wicklung, in der beim Ummagnetisieren. des Kerns in der einen oder anderen Richtung eine Spannung induziert wird, die den Aufrufstrom und den Löschstrom für die betreffende Zahlenleitung liefert. Die Aufrufwicklungen der verschiedenen Transformatoren liegen derart in Serie, daß ebenso viele Stränge mit in Serie geschalteten Wicklungen vorhanden sind, wie jeder Transformator Wicklungen aufweist. Für das Aufrufen eines bestimmten Transformators werden in bestimmter Kombination nur die Hälfte der vorhandenen Leitungsstränge unter Strom gesetzt. Die Wähltransformatoren nach dem erwähnten Vorschlag 'bieten zwar den Vorteil, daß für das Aufrufen der verschiedenen Wähltransformatoren nur eine verhältnismäßig geringe Anzahl von Strängen mit Aufrufwicklungen bzw. von Eingängen zu steuern ist, so daß verhältnismäßig wenige Schaltröhren benötigt werden. Ein erheblicher Nachteil sind at>er die vielen voneinander isolierten Aufrufwicklungen bei jedem Transformatorkern, deren Unterbringung bei der Kleinheit der Kernringe Schwierigkeiten bereitet.

Gegenstand der Erfindung ist eine Auf ruf vorrichtung für eine aus Magnetkernen bestehende Speichermatrix, bei welcher jeder Kern zur Speicherung einer Dualziffer einer Zahl verwendet wird und die Ziffern einer Zahl der Matrix gleichzeitig zugeführt oder entnommen werden, und

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welche zum Aufruf der Zahlenleitungen Wähltransformatoren verwendet. Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Aufrufvorrichtung so auszubilden, daß für Speichermatrizen mit beliebig großen Anzahlen von gespeicherten Zahlen Wähltransformatoren einheitlicher Bauart benutzt werden können, die nur verhältnismäßig wenige Wicklungen aufweisen und daher mit kleinen Kernringen ausgeführt werden können. Diese Aufgabe ίο wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Wähltransformatoren mit je vier Wicklungen in einer quadratischen oder rechteckigen Matrix angeordnet sind, wobei zwei Wicklungen in Aufrufimpulsleitungen zeilen- und spaltenweise in Serie geschaltet sind und eine weitere Wicklung aller Transformatoren von einem für die Rückmagnetisierung nach Beendigung der Aufrufimpulse ausreichenden Dauergleichstrom durchflössen ist, währen die vierte Wicklung (Abnahmewicklung) jedes ao Transformators zum Aufrufen der auszuwählenden Gruppe von Magnetkernen der Speichermatrix dient.

Im Gegensatz zu der obenerwähnten Vormagnetisierung von Magnetkernen ist bei der Aufrufvorrichtung nach der Erfindung der Dauergleichstrom, der durch eine Wicklung der Wähltransformatoren fließt, so stark, daß durch ihn nach Beendigung der Aufrufimpulse eine Rückmagnetisierung der Transformatorenkerne bewirkt wird. Durch geeignete Wahl der Windungsverhältnisse der Transformatorwicklungen und durch Regelung des Vormagnetisierungsstromes sowie durch angepaßte Wahl der Aufrufimpulsstromstärken kann bei den Wähltransformatoren erreicht werden, daß der in der Abnahmewicklung eines aufgerufenen Transformators induzierte Impuls eine so große Stromstärke hat, daß durch ihn das Zurückkippen sämtlicher Magnetkerne der dem Wäbltransformator zugeordneten Zeile der Speichermatrix bewirkt wird, während der beim Zurückkippen des Transformatorkernes erzeugte zweite Impuls, der als Aufrufiinpuls für die Zeile beim Einschreiben einer Zahl benutzt wird, nur eine Stromstärke hat, die nicht ausreicht, die Magnetkerne der Zeile umzumagnetisieren.

Besonders vorteilhaft kann die Aufrauvorrichtung nach der Erfindung für dreidimensionale Speichermatrizen Verwendung finden, bei denen die Wicklungen der in Zeilen und Spalten übereinanderliegender Ebenen, von denen jede einem Stellenwert der zu speichernden Zahlen zugeordnet ist, angeordnete Speichermagnete jeweils zeilen- und spaltenweise über alle Ebenen hinweg in Serie geschaltet sind. In einem solchen Fall· werden gemäß der Erfindung zwei aus Wähltransformatoren bestehende Wählermatrizen vorgesehen, wobei a.n jede der Abnahmewicklungen ein Strang von in Serie geschalteten Speichermagnetwicklungen angeschlossen wird.

Obwohl die Aufrufvorrichtung nach der Erfindung in bezug auf die Stromstärke der Aufrufimpulse nicht so empfindlich ist wie die eingangs erwähnten Anordnungen, empfiehlt es sich doch, Vorsorge zu treffen, daß eine bestimmte Stromstärke eingehalten wird. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Stromamplitude der Aufrufimpulse durch Kathodengegenkopplung und Begrenzung der Amplitude der Gitterspannung der zur Erzeugung der Aufrufströme benötigten Schaltröhre festgelegt ist.

In den Ablesewicklungen der Speichermatrix werden bei jeder Änderung der auf die Kerne der Wähltransformatoren wirkenden Feldstärken über in den Abnahmewicklungen induzierte Ströme, auch wenn diese Ströme für ein Umkippen der Magnetkerne nicht ausreichen, Spannungen induziert, die allerdings wesentlich niedriger sind als die beim Umkippen eines Magnetkernes induzierte Spannung. Um Störeinflüsse solcher Spannungen auszuschalten und nur tatsächliche Ableseimpulse weiterzuleiten, werden gemäß der Erfindung zur Kennzeichnung der abgelesenen Stellen einer in der Matrix gespeicherten Zahl die Zeitintegrale über die bei der Ummagnetisierung der Matrixkerne entstehenden Spannungen verwendet. Das Zeitintegral erreicht nur bei tatsächlichen Ableseimpulsen· eine solche Größe, daß die für das Weitergeben des Impulses erforderliche Gitterspannung einer Röhre erreicht wird. Alle kleineren Spannungsimpulse ^reichen nicht aus, eine Weiterleitung 90· eines Impulses durch die Röhre -auszulösen.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. ι zeigt einen Wähltransformator für eine Aufrufvorrichtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung; in

Fig. 2 ist eine idealisierte Hysteres'isschleife eines Transformatorkernes dargestellt;

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Aufrauvorrichtung nach der Erfindung in Anwendung bei einer rechteckigen Speichermatrix;

Fig. 4 gibt ein Schaltbild für das Lesen und Schreiben von Ziffernimpulsen bei einer Ziffernleitung der in Fig. 3 dargestellten Speichermatrix wieder;

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Aufrufvorrichtung bei einer dreidimensionalen· Speichermatrix und

Fig. 6 ein Schaltbild für die in einer Ebene der dreidimensionalen Speichermatrix angeordneten, Speicherkerne.

Der in. Fig. 1 dargestellte Wähltransformator hat einen aus Material mit möglichst rechteckiger Hysteresisschleife bestehenden Ringkern 1. Auf diesen Kern sind zwei Aufrufwicklungen 2 und 3 sowie eine ständig von Gleichstrom durchflossene Wicklung 4 und eine Abnahmewicklung 5 aufgebracht, die bei dem dargestellten Transformator beispielsweise drei bzw. zwei Windungen haben. An die Abnahmewicklung ist eine Zahlenleitung 6 iao angeschlossen, in der in Serie die Auf rufwicklungen von Speichermagnetkernen 7 liegen. Mit den Wicklungen der Kerne 7 ist ferner ein Widerstand R in Serie geschaltet.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise ist in· Fig. 2 eine idealisierte Hysteresisschleife eines Transfer-

matorkernes dargestellt. Durch die Gleichstromw'icklung 4 des Transformatorkernes 1 fließt ein Strom, der eine Feldstärke —c hervorruft, so daß die in dem Ringkern 1 vorhandene Induktion negativ ist und dem Punkt P der Hysteresisschleife nach Fig. 2 entspricht. Durch diese starke Vormagnetisierung ergibt sich, daß die Ströme in den Aufrufwicklungen 2 und 3 des Wähltransformators, damit durch sie gemeinsam erst ein Ummagnetisieren des Kernes 1 erfolgt, in verhältnismäßig großen Grenzen schwanken können. Werden beide Ströme bei gleicher Windungszahl beider Wicklungen gleich groß gewählt, so muß ihre Summe mindestens so groß sein, daß durch sie nicht nur die Feldstärke — c aufgehoben, sondern noch die Feldstärke + b erzeugt wird. Ihre Summenwirkung kann ruhig größer sein, wenn dabei beachtet wird, daß die Wirkung eines Aufrufstromimpulses außer dem Aufhebern der Feldstärke — c höchstens eine Feldstärke + α hervorruft. Praktisch wird man die Stromstärke für jede Aufrufwicklung so wählen, daß bei Erregung nur einer Wicklung die Feldstärke —c gerade aufgehoben wird. Auch bei Abweichungen der Stromstärke von dem gewählten »5 Wert um + 15% oder noch mehr, ist dann ein zuverlässiges Arbeiten des Wähltransformators gegeben.

Wenn nur eine der Wicklungen 2, 3 Strom erhält, so erfolgt also keine Ummagnetisierung des Transformatorkernes 1. Infolgedessen! wird in der Abnahmewicklung keine nennenswerte Spannung induziert, so daß die Zahlenfeitung 6 und damit die in Reihe geschalteten Aufrufwicklungen der Magnetkerne/ praktisch keinen Strom erhalten. Werden jedoch beide Auf ruf wicklungen 2 und 3 des Wähltransformators gleichzeitig mit Aufrufimpulsen beschickt, so ruft die Summenwirkung ihrer Ströme eine Feldstärke von etwa + c und damit eine Ummagnetisierung des Magnetkernes 1 hervor. Infolgedessen wird in der Abnahmewicklung 5 eine Spannung induziert, die einen durch die Z'ahlenleitung 6 und die Wicklungen der Speicherkerne 7 fließenden Strom zur Folge hat. Hören die in den Wicklungen 2 und 3 fließenden Auf rufstromdmpulse auf, so hat der in der Wicklung 4 fließende Gleichstrom zur Folge, daß der Magnetkern 1 wieder ummagnetisiert wird, so daß dann in ihm wieder die Induktion entsprechend dem Punkt P der Fig. 2 vorhanden ist. Diese Ummagnetisierung hat wieder einen Strom, aber umgekehrter Richtung, in der Zahlenleitung* 6 zur Folge.

In der Abnahmewicklung entstehen also zwei verschieden gerichtete S-tromimpulse, die auf die Zahlenleitung 6 gegeben werden. Von diesen Impulsen wird bei der Aufrufvorrichtung nach der Erfindung der erste· Impuls für das Ablesen einer gespeicherten Zahl und der zweite Impuls für das Einschreiben einer zu speichernden Zahl benutzt. Wie oben bereits ausgeführt wurde, kann durch entsprechende Wahl der Windungszahlen der Wicklungen des Wähltransformators und durch Wahl entsprechender Stromstärken erreicht werden, daß der erste Impuls, der für das Lesen benutzt wird, eine etwa doppelt so große Stromstärke hat wie der zweite Impuls, der für das Einschreiben benutzt wird.

In Fig. 3 sind sechzehn Wähltransformatoren der inFig. ι dargestellten Bauart in einer quadratischen Matrix vereinigt. Die Wicklungen 2 der vier in einer Zeile der Matrix angeordneten Wähltransformatoren sind jeweils in Serie geschaltet und können über eine Schaltröhre 8 einen Aufrufimpuls erhalten. In entsprechender Weise sind auch die Wicklungen 3 der im den einzelnen Spalten der Matrix angeordneten Wähltransformatoren in Serie geschaltet und können über entsprechende Schaltröhren. 9 gleichfalls Aufrufimpulse erhalten. Durch gleichzeitige Impulsgabe auf je eine Zeilen- und eine Spaltenleitung kann der an der betreffenden Kreuzungsstelle vorhandene Wähltransformator aufgerufen werden. Die von einem Gleichstrom —Iq durchflossenen Vormagnetisierungswicklungen 4 sämtlicher Wähltransformatoren sind bei dem Ausführungsbeispiel in Serie geschaltet. Sie weisen im Gegensatz zu Fig. 1 nur je eine Windung auf. Auch die Abnahmewicklungen 5 sind bei dem Beispiel mit nur je einer Windung ausgeführt und stehen mit den Zeilenleitungen der rechts von der Wähltransformatorenmatrix dargestellten Speichermatrix in Verbindung.

Von den Schaltröhren 8 und 9 sind nur die beiden äußeren dargestellt, und das Schaltbild für die Steuerung der Schaltröhren ist, da die Schaltröhren 8 in gleicher Weise gesteuert werden, nur für die beiden Schaltröhren 9 eingezeichnet. Ebenso sind der besseren Übersichtlichkeit wegen nur zwei Zeilenleitungen der Speidhermatrix gezeichnet. Bei der Spekhermatrix selbst sind nur in der ersten Spalte sämtliche Speichermagnetkerne wiedergegeben. Ferner sind nur wenige Spalten bzw. Spaltenleitungen dargestellt. Bei der Speichermatrix ist angenommen, daß sie zum Speichern von sechzehn vierzigsteiligen Zahlen bestimmt ist. Es sind bei ihr also- sechzehn Zeilenleitungen vorhanden, die mit römischen Ziffern bezeichnet sind. Entsprechend der Stel'lenzahl der zu speichernden Zahlen weist die Speichermatrix in jeder Zeile vierzig Magnetkerne auf, so daß auch vierzig Spaltenleitungen für das Herauslesen und Einschreiben der Stellenwerte der Zahlen vorhanden sind. Diese Spaltenleitungen sind mit arabischen Ziffern bezeichnet. Jeder einzelne Magnetkern 7 der Speichermatrix weist nur zwei Wicklungen auf, nämlich eine Zeilenwicklung und eine Spaltenwicklung.

Für die Steuerung der Schaltröhren 8 und 9 ist bei dem Ausführungsbeispiel folgende Schaltung angewandt. Während die Anode der Schaltröhre 9 über die in Serie geschalteten Wicklungen 3 an Masse liegt, ist die Kathode über einen Widerstand von 100 Ohm mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle verbunden. Sie liegt an einer Spannung von —260 Volt. Das Gitter der Schaltröhre 9 liegt über einen Hochohmwiderstand an — 300 Volt. Außerdem ist das Gitter der Schaltröhre über eine Diode 10 mit einem Spannungs-

teiler verbunden, und zwar liegt die Anode der Diode io am Gitter, während die Kathode an dem Spannungsteiler liegt, durch den das Potential der Kathode der Diode io zwischen —260 und —200 Volt geregelt werden kann. Endlich steht mit dem Gitter der Schaltröhre noch ein Kondensator 11 in Verbindung, über den der Schaltimpuls dem Gitter zugeführt wird. Die Form eines Schaltimpulses ist links neben dem Kondensator 11 eingezeichnet. Durch die Diode 10 wird die dem Gitter der Schaltröhre 9 zugeführte Spannung in ihrer Amplitude begrenzt. Außerdem wird durch den der Kathode vorgeschalteten Widerstand von 100 Ohm eine Begrenzung des die Schaltröhre durchfließenden Stromes erzielt. Durch das Zusammenwirken beider Maßnahmen ist daher die Stromamplitude des von der Röhre 9 gelieferten Aufrufimpulses festgelegt. Sämtliche Schaltröhren 8 und 9 sind, wie bereits gesagt, in genau

ao gleicher Weise geschaltet, wobei der dargestellte Spannungsteiler für sämtliche Schaltröhren Verwendung finden kann.

Die Wirkungsweise der in Fig. 3 dargestellten Aufrufvorrichtung ist folgende. Soll eine bestimmte Zeile der Speichermatrix, beispielsweise die Zeile I aufgerufen werden, so wird auf das Gitter der der obersten Zeile des Wähltransformatorenmatrix zugeordneten Schaltröhre 8 und zugleich auch auf das Gitter der der letzten Spalte der Wähltransformatorenmatrix zugeordneten Schaltröhre 9 ein Schaltimpuls gegeben. Beide Schaltröhren geben daher auf die in Serie an ihnen liegenden Wicklungen 2 bzw. 3 der Wähltransformatoren je einen entsprechenden Aufrufimpuls.

Während die Aufrufimpulse auf solche Wähltransformatoren unwirksam bleiben, bei denen nur eine Aufrufwicklung 2 bzw. 3 Strom erhält, wird der auf der Wähltransformatormatrix oben rechts dargestellte Wähltransformator durch die Summenwirkung der beiden Aufrufimpulse ummagnetisiert. Infolgedessen wird in der Abnahmewicklung 5 dieses Transformators eine Spannung induziert, die einen Aufrufimpuls in der Zeilenleitung 6 der Zeile I der Speichermatrix zur Folge hat. Durch entsprechende Auslegung der Wähltransformatoren kann dieser Impuls eine für das Zurückkippen der Magnetkerne 7 der Speichermatrix ausreichende Stromstärke haben, so daß diejenigen Kerne 7, in denen eine »1« gespeichert ist, zurückgekippt werden. Infolge der Ummagnetisierung der Kerne 7 werden in den betreffenden Spaltenleitungen der Speichermatrix Spannungen induziert, die als Ableseimpulse der gespeichert gewesenen Zahl Verwendung finden.

Am Ende der durch den zugeführten Schaltimpuls ausgelösten Aufrufimpulse der beiden Schaltröhren 8 und 9 wird wieder die Gleichstromwicklung 4 des aufgerufenen Wähltransformators voll wirksam, so daß der Kern 1 des Transformators wieder ummagnetisiert, also zurückgekippt wird. Dabei wird in der Abnahmewicklung 5 ein Stromimpuls mit gegenüber vorher umgekehrter Richtung induziert, der aber infolge der besonderen Auslegung des Wähltransformators nur etwa die halbe Stromstärke gegenüber dem früheren Impuls aufweist. Der Impuls halber Stromstärke durchfließt die Zeilenleitung 6 der Zeile I der Speichermatrix und dient für das Wiedereinschreiben der vorher aus dem Speicher entnommenen Zahl oder für das Einschreiben einer neuen Zahl. Beim Einschreiben werden in diejenigen Spaltenleitungen der Speichermatrix, die solchen Ziffernstellen entsprechen, in denen eine »1« einzuschreiben ist, Stromimpulse gegeben. An den betreffenden Stellen der Zeile I kommt dann zu dem die Zeilenleitung 6 durchfließenden Aufrufimpuls noch der betreffende Einschreibimpuls hinzu, so daß die in Betracht kommenden Speicherkerne 7 in der gewollten Weise für die Speicherung der Ziffernwerte »1« ummagnetisiert werden.

Statt die Wähltransformatoren besonders auszulegen, um auf diese Weise zwei Impulse von verschiedener Stromstärke zu erhalten, kann für die Magnetkerne 7 der Speichermatrix auch die obenerwähnte bekannte Vormagnetisierung angewandt werden. Der Vormagnetisierungsstrom darf dabei nur eine solche Stärke haben, daß durch ihn höchstens eine Feldstärke—a (vgl. Fig. 2) erzielt wird. In diesem Falle kann dann die Stromstärke der beiden von den Wähltransformatoren gelieferten Impulse gleich groß sein, und- es wird doch erreicht, daß durch den ersten Impuls ein Zurückkippen der Magnetkerne und durch den zweiten Impuls nur dann, wenn noch ein Einschreibimpuls hinzukommt, die Ummagnetisierung eines zurückgekippten Magnetkernes bewirkt wird.

In welcher Weise die in einer Spaltenleitung abgelesenen Impulse verstärkt weitergegeben und gegebenenfalls sofort wieder eingeschrieben werden können, ist in Fig. 4 dargestellt. Eine Spaltenleitung 12, in der eine Vielzahl von Wicklungen von Speicherkernen 7 in Serie liegen, ist in den Anodenkreis einer Röhre 13 geschaltet. Die beiden Enden der Spältenleitung 12 sind.mit der Primärwicklung eines Transformators 14 verbunden, dessen Sekundärwicklung über einen Hochohmwiderstand auf das Gitter einer Triode 15 geschaltet ist. Der Transformator hat beispielsweise ein Übersetzungsverhältnis von ι :2ο. Der Verstärkungsfaktor der Triode 15 möge gleichfalls 20 betragen, so daß eine insgesamt etwa vierhundertfache Verstärkung der Ableseimpulse stattfindet. Beträgt beispielsweise der beim Ablesen entstehende Spannungsimpuls V10 Volt, so liefert die Anode der Triode 15 im Leerlauf eine Spannungsänderung von 40VoIt₁ Diese Spannungsänderung wird über einen Kondensator 16 und eine Diode 17 auf einen Kondensator 18 gegeben, so daß dieser Kondensator die Spannungsänderung integrierend auf etwa 20 Volt aufgeladen wird. iao

Die Ladespannung des Kondensators 18 steuert das Gitter einer weiteren Triode 19. Diese Triode hat normalerweise ein Kathodenpotential von —80 Volt. Durch sogenannte Abfrageimpulse wird das Kathodenpotential in gewollten JZei't- ^la5 punkten kurzzeitig um 15 Volt gesenkt, also auf.

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—95 Volt gebracht. Das Gitter der Triode 19 ist ferner über eine Diode 20 mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle verbunden und wird normalerweise auf —110 Volt gehalten. Die an der Diode 20 liegende Gleichspannung wird während eines Ablesevorganges selbsttätig auf —70 Volt geändert, so daß die Ladespannung des Kondensators 18 und damit die Gitterspannung der Triode um 40 Volt ansteigen kann.

Wenn ein durch' die Triode 15 verstärkter Ableseimpuls den Kondensator 18 auflädt und so am Gitter der Triode 19 eine Spannungsänderung um 20 Volt, also von —110 auf —90 Volt bewirkt, so weist das Gitter gegenüber der während des Abfrageimpulses auf —-95 Volt gebrachten Kathode ein positives Potential von + 5 Volt auf. Infolgedessen fließt durch die Triode 19 ein starker Anodenstrom. Dieser Anodenstrom wird einer Doppeltriode 21 zugeführt, die in bekannter Weiseso geschaltet ist, daß über einen Spannungsteiler jeweils eine Anode in derartiger Weise mit dem Gitter der anderen Röhrenhälfte verbunden ist, daß beim Stromdurchgang durch die eine Hälfte der Doppeltriode die andere Hälfte der Röhre gesperrt ist und umgekehrt. In dieser Schaltung betriebene Doppeltrioden sind unter der Bezeichnung Flip/Flop in der Literatur bekannt; sie werden auch vielfach elektrische Wippen genannt.

Normalerweise führt bei der Döppeltriode 21 die linke Röhrenhälfte Strom. Sobald aber durch den Anodenstrom der Triode 19 das Gitter der linken Röhrenhälfte beeinflußt wird, kippt die Triode um, so daß die linke Röhrenhälfte für Stromdurchgang gesperrt und die rechte Röhrenhälfte für Stromdurchgang freigegeben ist. Infolge des Kippens der elektrischen Wippe steigt das Potential der Leitung 22 von etwa —95 Volt auf + 25 Volt an. Dies geschieht alles, während noch die Aufrufströme an der Wähltransformatormatrix angeschaltet sind. Sobald diese abgeschaltet werden, fließt, wie schon erwähnt, infolge der Vormagnetisierung der Wähltransformatoren, ein Strom in der Gegenrichtung durch die Zahlenleitung 6 (Fig. 3), der aber nur in Verbindung mit Strömen in der Spaltenleitung 12 (Fig. 4) den zu der betreffenden Spalte gehörenden Kern der aufgerufenen Zahlenieitung wieder in den Zustand »r« bringen kann.

Dieser Einschreibimpuls in der Spaltenleitung wird nun dadurch erzeugt, daß gleichzeitig mit dem Abschalten der Aufrufströme an der Wähltransformatorenmatrix die Kathode der Diode 25 vom Ruhepotential >—70 Volt auf + 25 Volt für die Dauer des gewünschten Einschreibimpulses angehoben wird. Da die Kathode der Diode 23 ebenfalls auf + 25 Volt liegt, kann das Steuergitter der Röhre 13, das über einen Widerstand von 100 Kiloohm an + 110 Volt liegt, ebenfalls auf + 25 Volt kommen. Damit wird Röhre 13 geöffnet, ihr Anodenstrom durchfließt als Einschreibimpuls die Spaltenleitung 12.

War jedoch vorher eine »o« gelesen worden, so bleibt die Leitung 22 auf —95VoIt Hegen, und trotz des an die Diode 25 gegebenen positiven Impulses wird Röhre 13 nicht geöffnet.

Soll nicht die vorher abgeschriebene Ziffer wieder eingeschrieben, sondern eine andere Ziffer gespeichert werden, so muß vor dem Einschreiben die elektrische Wippe in den entsprechenden Zustand gebracht werden. Dies kann unter Umständen schon vor dem Aufruf der Zahlenleitung durch die Wähltransformatorenmatrix geschehen, wenn man während des Zurückkippens der Kerne der Speichermatrix auf »o« im »Lesetakt« des gesamten Vorganges den sonst beim Lesen üblichen, schon erwähnten, öffnungsimpuls an die Kathode von Diode 20 nicht anlegt.

Mit der beschriebenen Röhrenschaltung ist es, besonders infolge der durch den Kondensator 18 erzielten Integration der Spannung eines Impulses, in zuverlässiger Weise möglich, Ableseimpulse verstärkt weiterzugeben und die abgelesenen Impulse gegebenenfalls anschließend wieder einzuschreiben oder an Stelle der abgelesenen Impulse Ziffernimpulse einer anderen Zahl zu speichern. Die beschriebene Röhrenschaltung muß für jede Spaltenleitung der Speichermatrix nach Fig. 3 vorgesehen werden. Insgesamt sind bei der vierzigstelligen Matrix also vierzig Gruppen von Röhren gemäß Fig. 4 erforderlich.

In Fig. 5 ist veranschaulicht, wie die Aufrufvorrichtung bei einer dreidimensionalen Speichermatrix ausgeführt werden kann. Die dreidimensionale Matrix weist eine Anzahl von übereinander angeordneten Ebenen auf, in deren jeder eine Speichermatrix mit Zeilen und Spalten vorgesehen ist. In Fig. 5 ist eine derartige Ebene dargestellt. Da die Zeilen- und Spaltenwicklungen der Speichermagnete der verschiedenen Ebenen zeilen- und spaltenweise über alle Ebenen hinweg in Serie geschaltet sind, wurden in Fig. 5 die Zeilen- und Spaltenleitungen zum Teil gestrichelt gezeichnet, um so anzudeuten, daß in ihnen auch noch die Wicklungen der entsprechenden Zeilen und Spalten der anderen Ebenen liegen. Jede Ebene der dreidimensionalen Speichermatrix ist einem Stellenwert der zu speichernden Zahlen zugeordnet. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede Ebene. 16 Speicherkerne auf. Es können also insgesamt 16 Zahlen gespeichert werden.

Die Speichermagnetkerne der verschiedenen Ebenen weisen je drei Wicklungen auf, von denen zwei Wicklungen als Aufrufwicklungen beim Ablesen und beim Einschreiben der Zahlen benutzt werden, während die dritte Wicklung als Ablese- bzw. Einschreibwicklung dient. In Fig. 6 sind die einzelnen Wicklungen der Magnetkerne einer Ebene eingezeichnet. Auch in dieser Figur sind die einzelnen Zeilen- und Spaltenleitungen zum Teil gestrichelt gezeichnet wie in Fig. 5. Die Ablese- iao wicklungen sämtlicher Speicherkerne einer Ebene sind jeweils in Serie geschaltet. Die Aufrufvorrichtung nach der Erfindung besteht in diesem Falle aus zwei Matrizen mit je vier Wähltransformatoren, die in Fig. 5 mit 26 bis 29 und 30 bis 33 bezeichnet sind. Die Aufrufwicklungen der

Wähltransformatoren sowie die Gleichstromwicklung der Transformatorkerne sind iff Fig. 5 fortgelassen. Es sind lediglich die Abnahmewicklungen eingezeichnet. Der Wähltransformator 26. ist der 5 obersten Zeile 34 zugeordnet. Die weiteren Zeilenleitungen sind mit 35 bis 37 bezeichnet. Die an die Wähltransformatoren 30 bis 33 angeschlossenen Spaltenleitungen sind mit den Bezugszeichen 38 bis 41 versehen. Die gleichen Bezugszeichen sind auch to in Fig. 6 eingetragen. Die Ablesewicklung ist in Fig. 6 mit 42 bezeichnet.

Soll beispielsweise die in den übereinanderliegenden Ebenen der Speichermatrix an der Kreuzungsstelle der Zeilenleitungen 36 und Spaltenleitungen 40 gespeicherte Zahl abgelesen werden, so werden Aufrufimpulse auf die beiden Wähltransformatoren 28 und 32 gegeben. Die bei der Ummagnetisierung der Kerne der beiden Wähltransformatoren 28 und 32 erzeugten Strom-•20 impulse reichen jeder für sich ia ihrer Stärke nicht aus, ein Zurückkippen der Magnetkerne der Speichermatrix zu bewirken. An den Kreuzungsstellen der verschiedenen Ebenen summieren sich aber die Wirkungen beider Impulse, so daß sämtliehe der aufgerufenen Zahl zugeordneten Speichermagnetkerne zurückgekippt werden. In den Ableseleitungen 42 solcher Ebenen, in denen bei der gespeicherten Zahl eine »1« vorhanden war, wird daher ein Ableseimpuls induziert.

Beim Zurückkippen der Kerne der Wähltransformatoren 28, 32 werden in der oben beschriebenen Weise Stromimpulse entgegengesetzter Richtung erzeugt, die jedoch eine geringere Stromstärke als die ersten Auf ruf impulse haben. Ihre Stromstärke ist so bemessen, daß sie gerade noch nicht ausreicht, eine Ummagnetisierung der an den Kreuzungsstellen liegenden Magnetkerne der Speichermatrix zu bewirken. Nur in solchen Ebenen, in denen durch die Ablese- bzw. Einschreibleitung 42 ein Einschreibimpuls fließt, tritt an der Kreuzungsstelle das gewollte Einschreiben durch Ummagnetisierung des Speicherkerns ein. Es können also in nahezu gleicher Weise, wie dies oben zu der Speichermatrix nach Fig. 3 beschrieben wurde, gespeicherte Zahlen abgelesen und wieder eingeschrieben oder statt der abgelesenen Zahlen andere Zahlen eingeschrieben werden.

Auch in diesem Falle besteht wieder für die Wähltransformatoren die Forderung, daß der von ihnen beim Aufrufen eines Speichers zuerst gelieferte Impuls eine größere Stromstärke haben muß als der nachher erzeugte Impuls. Auch hier kann eine besondere Auslegung der Wähltransformatoren vermieden werden, indem die Magnetkerne der Speichermatrix mit einer schwachen Vormagnetisierung ausgeführt werden. Erforderlich ist in jedetö. Falle nur, daß durch die ersten auf die Speichermatrix gegebenen Impulse ein Zurückkippen der an den Kreuzungsstellen liegenden Magnetkerne erzielt wird, während durch die zweiten Impulse eine Ummagnetisierung der Magnetkerne nur zusammen mit einem auf die Einschreibleitung gegebenen Einschreibimpuls bewirkt wird. Bei Aufrufimpulsen mit verschiedener Stromstärke muß der erste Impuls eine etwa um die Hälfte höhere Stromstärke als der zweite Impuls haben. Bei Benutzung einer Vormagnetisierung wird zweckmäßig die Feldstärke der Vormagnetisierung so gewählt, daß sie etwa ein Drittel der für das Zurückkippen der Magnetkerne erforderlichen Feldstärke beträgt. Allerdings muß in einem solchen Falle das Kernmaterial der Speichermagnetkerne eine solche Hysteresisschleife haben, daß durch zwei Drittel der Feldstärke noch keine Ummagnetisierung erfolgt, während^ sie bei voller Feldstärke sicher erreicht wird.

Statt mit einer von Dauerstrom durchflossenen Vormagnetisierung zu arbeiten, kann auch beim Einbringen der zu speichernden Zahlen so vorgegangen werden, daß in die Einschreibleitungen derjenigen Ebenen, in denen eine »o« gespeichert werden soll, ein negativer Einschreibimpuls gegeben wird, der eine Ummagnetisierung durch die Aufrufimpulse an den Kreuzungsstellen verhLidert.. In einem solchen Falle würden also die beiden Aufrufimpulse in den Ebenen, in denen eine »1« gespeichert werden soll, die Ummagnetisierung der Kerne bewirken, während diese Ummagnetisierung in den Stellen, in denen eine »o« zu speichern ist, durch den negativen Einschreibimpuls verhindert wird.

Die beschriebene dreidimensionale Speichermatrix mit einer Aufrufvorrichtung nach der Erfindung bietet den großen Vorteil, daß für das Aufrufen der einzelnen gespeicherten Zahlen nur verhältnismäßig wenige Wähltransformatoren und auch nur verhältnismäßig wenige Sehaltröhren erforderlich sind. Es sind beispielsweise, wenn 256 Zahlen aufzurufen sind, nur zwei Wähltransformatoren-Matrizen mit je sechzehn Wähltransformatoren erforderlich. Für das Aufrufen der einzelnen Wähltransformatoren werden für jede Matrix nur 2X4, also für beide Matrizen zusammen nur sechzehn Schaltröhren benötigt. Grundsätzlich gilt für die dreidimensionale Matrix, daß zum Aufrufen einer beliebigen von 2"

gespeicherten Zahlen 2 X 2 T Wähltransformatoren

und 4X2T Schaltröhren benötigt werden.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Aufrufvorrichtung für eine aus Magnetkernen bestehende Speichermatrix, bei welcher jeder Kern zur Speicherung einer Dualziffer einer Zahl verwendet wird und die Ziffern einer zu speichernden Zahl der Matrix gleichzeitig zugeführt oder entnommen werden, und welche zum Aufruf der Zahlenleitungen Wähltransformatoren verwendet, dadurch gekennzeichnet, daß Wähltransformatoren mit je vier Wicklungen in einer quadratischen oder rechteckigen Matrix angeordnet sind, wobei zwei Wicklungen in Aufrufimpulsleitungen zeilen- und spaltenweise in Serie geschaltet sind und eine

   weitere Wicklung aller Transformatoren von einem für die Rückmagnetisierung nach Beendigung der Äufrufimpulse ausreichenden Dauergleichstrom durchflossen ist, während die vierte Wicklung (Abnahmewicklung) jedes Transformators zum Aufrufen der auszuwählenden Gruppe von Magnetkernen der Speichermatrix dient.
2. 2. Aufrufvorrichtung nach Anspruch ι für dreidimensionale Speichermatrizen, bei denen die Wicklungen der in Zeilen und Spalten übereinanderliegender Ebenen, von denen jede einem Stellenwert der zu speichernden Zahlen zugeordnet ist, angeordneten Speichermagne.te jeweils zeilen- und spaltenweise über alle Ebenen hinweg in Serie geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wählermatrizen vorgesehen sind und an jede der Abnahmewicklungen ein Strang von in Serie geschalteten Speichermagnetwicklungen angeschlossen ist.
3. 3. Auf ruf vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromamplitude der Aufrufimpulse durch Kathodengegenkopplung und Begrenzung der Amplitude der Gitterspannung der zur Erzeugung der Aufrufströme benötigten Schaltröhre festgelegt ist.
4. 4. Auf ruf vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch, gekennzeichnet, daß zur Kennzeichnung der abgelesenen Stellen einer in der Matrix gespeicherten Zahl die Zeitintegrale über die bei der Ummagnetisierung der Matrixkerne entstehenden Spannungen verwendet werden.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   @ 509551/108 8.55 (709 562/128 6.57)