DE1039567B - Aus bistabilen Magnetkernen bestehende Schaltmatrix - Google Patents

Description

Magnetkernspeicher sind häufig in Form einer sogenannten Matrix angeordnet. Diese besteht im wesentlichen aus zwei sich kreuzenden Leitungsgruppen, an deren Schnittpunkten sich jeweils ein Kern befindet, der von den beiden sich an dieser Stelle kreuzenden Leitungen durchsetzt oder umschlungen wird. Die beiden Leitungsgruppen werden mit Spalten- und Zeilenleitungen oder auch mit y- und x-Leitungen bezeichnet, und jeder Kern wird nur dann beeinflußt, wenn sowohl seine Spalten- als auch seine Zeilenleitung gleichzeitig z. B. einen Impuls überträgt, der von einer sogenannten Treiberstufe geliefert wird.

Bei großen Speichermatrizen wird die Zahl der erforderlichen Treiberstufen dadurch verringert, daß die Auswahl der y- und .r-Leitungen durch eine v- und .r-Auswahlscha.ltvorrichtung mit einer den y- und .r-Leitungen entsprechenden Anzahl von Ausgängen erfolgt. In dieser Auswahlschaltvorrichtung werden meist auch Magnetkerne, im folgenden als Schaltübertrager bezeichnet, verwendet. Diese Schaltübertrager können (wie die Speicherkerne) in Form einer Matrix angeordnet werden. Ihre Auswahl erfolgt dann durch zwei Auswahlimpulse. Es sind jedoch auch Auswahlschaltvorrichtungen bekanntgeworden, die im Prinzip einen Binär-Dezimal-Umsetzer darstellen, bei denen also die Auswahl der Schaltübertrager durch vier Auswahlimpulse erfolgt.

Da für jeden der vier Eingangsimpulse auf jeden Schaltübertrager mindestens eine Wicklung vorgesehen werden muß und das Bewickeln von Magnetkernen verhältnismäßig hohe Kosten verursacht, werden meist Auswahlschaltvorrichtungen in Matrixform, im folgenden als Schaltmatrix bezeichnet, vorgezogen.

Die Erfindung betrifft eine derartige Schaltmatrix, deren Schaltübertrager bei ihrem Umkippen in den einen stabilen Ztistand einen Impuls bestimmter Richtung und Größe und bei dem Umkippen in ihren Ausgangszustand wiederum einen Impuls in entgegengesetzter Richtung mit einer bestimmten Amplitude liefern. Es wurde deshalb vorgeschlagen, beide Impulse zur Speicherkernauswähl zu benutzen, z. B. den einen zur Auswahl beim Lesen (Entnahme des gespeicherten Wertes) und den zweiten zur Auswahl beim Schreiben (Eingabe des zu speichernden Wertes). Da die Speieherkernauswahlimpulse zum Lesen und Schreiben häufig unterschiedliche Amplituden aufweisen müssen, z. B. ein Amplitudenverhältnis 2:1, so ergeben sich bei der Bemessung derartiger Schaltungen Schwierigkeiten, wenn weitere Erfordernisse, z. B. Vormagnetisierung zur besseren Ausnutzung der Hystereseschleife, berücksichtigt werden müssen. Die Erfindung vermindert diese Schwierigkeiten bei derartigen Schaltmatrizen dadurch, daß Aus bistabilen Magnetkernen bestehende Schaltmatrix

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m. b. H., Sindelfingen (Württ.), Tübinger Allee 49

Dr.-Ing. Theodor Einsele, Sindelfingen (Württ.), ist als Erfinder genannt worden

außer der für die Erreichung eines ersten stabilen Zustandes üblichen Vormagnetisierung ein allen Sc'haltübertragern gemeinsamer Gegenimpuls in der Vormagnetisierungsrichtung zugeführt wird, derart, daß nur derjenige Schaltübertrager in seinen zweiten stabilen Zustand umkippt, der gleichzeitig von einem Zeilen- und Spaltenimpuls ausgewählt wird. Der Gegenimpuls wird allen Schaltübertragern gleichzeitig mit dem Spalten- oder Zeilenauswahlimpuls zugeführt. Gemäß einem weiteren Merkmal werden die Spalten- bzw. Zeilenauswahlimpulse von einer Impulsquelle (Treiber) über Vielfachschalter, die aus Transistoren bestehen können, den Spalten bzw. Zeilen zugeleitet. Die sämtliche Schaltübertrager umfassende Gegenimpulswicklung ist in Reihe mit einer der beiden Impulsquellen (Treiber) geschaltet.

Weitere Merkmale enthält die an Hand von Zeichnungen erläuterte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Speichermatrix mit x- und j'-Schaltmatrix, bei der sich Lese- und Schreibstrom wie 2 :1 verhalten,

Fig. 2 die Magnetisierungsbedingungen der Schaltübertrager nach bekannten Lösungen ohne Gegenimpuls,

Fig. 3 die Magnetisierungsbedingungen der Schaltübertrager mit Gegenimpuls gemäß der Erfindung,

Fig. 4 die Schaltung der Schaltmatrix mit Gegenimpuls nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Zeitdiagramm der Ströme in der Matrix nach Fig. 4.

In Fig. 1 ist eine Speichermatrix mit einer x-Schaltmatrix zur Auswahl der Zeilen der Speichermatrix und einer _v-Schaltmatrix zur Auswahl der

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Spalten der Speichermatrix dargestellt. Beide Schaltmatrizen sind gleichartig aufgebaut. Die Auswahl der Schaltübertrager erfolgt durch Transistoren als Vielfachschalter derart, daß nur derjenige Schaltübertrager von seinem ersten stabilen Zustand in seinen /weiten stabilen Zustand kippt, der sowohl von seiner Zeilen- als auch seiner Spaltenwicklung in gleicher Richtung magnetisiert wird. Durch eine Vormagnetisierung, die mit Sicherheit den Schaltübertrager in den einen seiner beiden stabilen Zustände bringt, wird erreicht, daß am Ende der Zeilen- und Spaltenimpulse der ausgewählte Schaltübertrager in seinen Ausgangszustand zurückkippt und dabei einen Impuls mit umgekehrter Polarität abgibt. In Fig. 2 ist die Magnetisierungskennlinie eines solchen Schaltübertragers dargestellt, und es sind die verschiedenen Ströme eingezeichnet, die erforderlich sind, wenn das Amplitudenverhältnis der beiden Impulse 2 :1 betragen soll. Die Schaltübertrager werden alle in bekannter Weise durch einen Gleichstrom I₀ vormagnetisiert, so daß ihr Magnetisierungszustand dem Punkt A entspricht. Ein Spalten- oder Zeilenauswahlimpuls allein (2.5 I_c) bringt den Schaltübertrager in einen Zustand ent sprechend Punkt B. Da im Idealfall keine Flußänderung stattfindet, gibt der Schaltübertrager auch keinen Impuls an die Speichermatrix ab. Erst wenn durch beide Auswahlwicklungen ein Gesamtstrom 5 I_c, d. h. > 3 I_c, erreicht wird, tritt eine Flußänderung auf, und der Schaltübertrager gibt den Überschußbetrag des Stroms über den Koerzitivstrom I_c transformatorisch an die Speichermatrix ab (in diesem Beispiel 2I_C). Ob der Schaltübertrager den Punkt D oder C erreicht, hängt von dem Spannungs-Zeit-Integral und damit von der Belastung durch die Speichermatrix ab. Nach Abschalten der Auswahlimpulse kehrt der Kern in seinen dem Punkt A entsprechenden Zustand zurück, wobei in diesem Beispiel aber nur der Strom / mit umgekehrter Polarität übertragen wird. Es läßt sich leicht aus der Fig. 2 entnehmen: daß bei dem geforderten Amplitudenverhält- ^₀ nis 2 :1 die Gleichung gilt:

h + Ic

Unter der Bedingung, daß der Punkt B innerhalb des rechteckförmigen Teiles der Hystereseschleife liegen muß, ergeben sich die Grenzwerte:

I₀= -3 I_c und Z₁= +5 I_c.

Werden diese Grenzen überschritten, so rückt der Punkt B über den Knick der Schleife hinaus, und das Auswahlprinzip der Schaltmatrix geht verloren.

Die durch die beschränkten Amplituden von I₀ und I₁ bedingten Nachteile der eben beschriebenen Schaltung werden nun dadurch behoben, daß den vormagnetisieren Kernen ein in derselben Richtung wirkender Gegenimpuls zugeführt wird. Fig. 3 zeigt die magnetischen Verhältnisse für diesen Fall. Alle Schaltübertrager werden durch den Gleichstrom /₀ bis zum Punkt A vormagnetisiert. Ein vorzugsweise mit dem Zeilenauswahlimpuls identischer Gegenimpuls bringt alle Kerne der Schaltmatrix mit Ausnahme der Kerne der ausgewählten Zeile in den Zustand entsprechend Punkt B. Während die Kerne der ausgewählten Zeile einen Zustand entsprechend Punkt C einnehmen, magnetisiert der Spaltenauswahlimpuls den ausgewählten Schaltübertrager bis zum Punkt D. In Fig. 3 ist /₀^>/_c, so daß schon eine kleine Amplitudenschwankung der Auswahlimpulse das Auswahlprinzip der Matrix gefährden könnte. Um dies zu vermeiden, muß Punkt C (Fig. 3) weiter in Richtung der Vormagnetisierung verschoben werden, was durch geeignete Wahl der Gegenimpuls- und Zeilenauswahlwicklung ohne weiteres möglich ist. Im Grenzfall kann der Punkt C mit dem Punkt A zusammenfallen.

Fig. 4 zeigt eine nach den Magnetisierungsbedingungen der Fig. 3 aufgebaute Schaltmatrix. Als Besonderheit ist lediglich anzuführen, daß die Zeilenauswahlimpulse für alle Zeilen der Alatrix über eine alle Schaltübertrager umfassende Gegenimpulswicklung zu den Spalten der Matrix geleitet werden, so daß keine besondere Gegenimpulsquelle erforderlich ist.

In Fig. 5 ist das Zeitdiagramm der Ströme in einer Matrix nach Fig. 4 gezeigt. Die Zeitachse ist in Grundzyklen eingeteilt, deren erster Teil jeweils zur Entnahme der in der Speichermatrix gespeicherten Angaben (Lesen) und deren zweiter Teil zur Eingabe (Schreiben) der zu speichernden Werte in die Speichermatrix benutzt wird.

Claims (4)

Patentansprüche

1. Aus bistabilen Magnetkernen bestehende Schaltmatrix, vorzugsweise zum Betrieb einer Speichermatrix, dadurch gekennzeichnet, daß außer der für die Erreichung eines ersten stabilen Zustandes üblichen Vormagnetisierung ein allen Schaltübertragern gemeinsamer Gegenimpuls in der Vormagnetisierungsrichtung zugeführt wird, derart, daß nur derjenige Schaltübertrager in seinen zweiten stabilen Zustand umkippt, der gleichzeitig von einem Zeilen- und Spaltenimpuls ausgewählt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenimpuls allen Schaltübertragern gleichzeitig entweder mit dem Spaltenoder mit dem Zeilenauswahlimpuls zugeführt wird.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spalten- bzw. Zeilenauswahlimpulse von einer Impulsquelle (Treiber) über Vielfachschalter den Spalten bzw. Zeilen zugeleitet werden und die sämtliche Schaltübertrager umfassende Gegenimpulswicklung in Reihe mit einer der beiden Impulsquellen (Treiber) geschaltet ist.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielfachschalter aus Transistoren in unipolarer Betriebsweise bestehen.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 095 967.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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