DE1449806C3 - Matrixspeicher - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Matrixspeicher mit einem bistabilen magnetischen Speicherelement pro Bit, in dem mit jedem bistabilen Speicherelement eine Spaltenleitung und eine Reihenleitung verknüpft sind und dem zum bitweisen Auslesen einer gespeicherten Information Halbauswahl-Impulse nach dem Koinzidenzprinzip zeitlich gegeneinander versetzt zugeführt werden.

Es sind magnetische Matrixspeicher für bitweises Abfragen bzw. Lesen bekannt, bei welchen durch jeden Kern drei Leitungen führen, zwei für die Koordinaten-Halbauswahlströme und eine dritte, die als Leseleitung benutzt wird. Da die Kosten eines Matrixspeichers im wesentlichen von dem Aufwand für die Treiber, die Auswahlschaltungen und der Anzahl der Drähte, die durch die Kerne hindurchgeführt werden, abhängig sind, wird seit langem versucht, diese Nachteile der Ferritkernmatrizen zu beseitigen.

Zum anderen ist man bestrebt, die Masse der einzelnen magnetisierbaren Kerne zu verkleinern, um bei Matrixspeichern mit sehr hoher Kapazität die Treiberströme so klein wie möglich halten zu können und außerdem die Lese- und Schreibgeschwindigkeiten erhöhen zu können, da bei kleinerer Masse der magnetisierbaren Kerne die Umschaltzeiten ebenfalls kleiner werden.

Die kleinen Kerne haben jedoch den großen Nachteil, daß durch sie nur höchstens zwei Drähte hindurchgeführt werden können, so daß man gezwungen war, Lösungen zu finden, die trotz fehlender Inhibit- und Leseleitung ein gutes Nutz/Störverhältnis beim Lesezyklus gewährleisten.

Außerdem liefern die kleinen Kerne sehr kleine Lesesignale, und die dazugehörigen Leseverstärker müssen deshalb eine sehr hohe Eingangsempfindlichkeit aufweisen.

Ein Matrixspeicher mit Ferritkernen, bei dem nur zwei Leitungen pro Kern benötigt werden und der jedoch trotzdem bitweise gelesen werden kann, ist in der französischen Patentschrift 1 345 177 beschrieben. Dabei werden beim Lesen von Informationen sowohl auf die Zeilenleitungen als auch auf die Spaltenleitungen Halbauswahl-Impulse nach dem bekannten Koordinatenprinzip gegeben. Die Halbauswahl-Impulse auf den Spalten- und auf den Zeilenleitungen sind dabei gegeneinander zeitlich versetzt. Alle Spaltenleitungen sind über Entkoppeldioden auf eine gemeinsame Sammelleitung geführt, die mit Leseverstärkern in Verbindung steht. Dieser Matrixspeicher hat jedoch den Nachteil, daß relativ viel Widerstände vorhanden sind und das Nutz/Störverhältnis schlecht ist.

Außerdem hat diese Schaltungsanordnung den Nachteil, daß das dem Ansteuersignal überlagerte Lesesignal, d. h. der relativ kurze Leseimpuls, kapazitiv durch einen Kondensator vom längeren und langsameren Ansteuersignal getrennt wird, wodurch eine äußerst genaue Auslegung des Kondensators und die Einhaltung von in der Praxis nicht zu vertretenden Toleranzen erforderlich ist.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Matrixspeicher mit einem bistabilen magnetischen Speicherelement pro Bit, in dem mit jedem bistabilen Speicherelement eine Spaltenleitung und eine Zeilenleitung verknüpft sind und der nach dem Koinzidenzprinzip ausgelesen bzw. eingeschrieben wird, zu schaffen, der ein besseres Nutz/Störverhältnis bei Verringerung der Schaltungselemente, insbesondere der Widerstände, ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht· darin, daß jeweils zwei Zeilen- bzw. Spaltenleitungen zu Zeilen- bzw. Spalten-Leitungspaaren geschaltet sind, daß nur jeweils in einem der beiden Kreuzungspunkte von einem Zeilen- bzw. Spalten-Leitungspaar und einer Spalten- bzw. Zeilenleitung ein magnetisierbares Element angeordnet ist und daß zu Trennung des dem Ansteuersignal überlagerten Lesesignals die beiden Zeilen- bzw. Spaltenleitungen der Zeilen- bzw. Spalten-Leitungspaare mit den Eingängen einer Kompensationsschaltung verbunden sind, in der sich die Halbauswahl-Impulse von zwei gleichzeitig aufgerufenen Zeilen- bzw. Spal-

tenleitungen kompensieren.

Der große Vorteil eines derartig aufgebauten Speichers, insbesondere der Trennung des Ansteuersignals und des überlagerten Lesesignals besteht darin,

daß am Ausgang des Differentialtransformators, d.h. in der Sekundärwicklung, ein verstärkter Leseimpuls übrigbleibt, wodurch das Nutz/Störverhältnis ohne komplizierte Schaltungstechnik wesentlich verbessert wird.

Die Schaltung ist durch Auftrennen der Leitungen 6 und 7 auch wortweise zu betreiben.

Die Erfindung wird nun an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 einen Ferritkern mit durchgeführter Wortiind Bit-Leitung,

F i g. 2 einen Teil einer Speichermatrix mit Ferritkernen, den zugehörigen Bit-Treibern und -Torschaltungen sowie Wort-Treiber und -Torschaltungen und mit einer als Differentialtransformator ausgeführten Kompensationsschaltung und

F i g. 3 ein Impulsdiagramm der in F i g. 2 erforderlichen Bit-, Wort- und Taktstromimpulse sowie der beim Lesen auf den Leitungen 1 und 2 sowie am Ausgang des Differentialtransformators auftretenden Stromimpulse.

Bevor eine detaillierte Darstellung der Wirkungsweise der Schaltung nach F i g. 2 gegeben wird, soll zunächst die prinzipielle Wirkungsweise der Matrix an Hand der F i g. 2 und 3 beschrieben werden.

Zum Lesen wird von einem Treiber, hier z. B. vom Bit-Treiber 4, durch die eine Primärwicklung des Differentialtransformators ein Auswahlstromimpuls auf die Zeile geschickt, in der ein Kern (hier z. B. 11) auszulesen ist. Durch die entgegengesetzt gewickelte Primärwicklung des Differentialtransformators wird ebenfalls ein Auswahlstromimpuls der gleichen Größe gesendet, der jedoch die zugeordnete Zeile speist, in der mit Sicherheit kein Kern vollständig umgeschaltet wird. In der Sekundärwicklung 17 des Differentialtransformators wird daher kein Impuls durch die Wirkungen der Auswahlstromimpulse in den beiden Primärwicklungen erzeugt, d. h., beide Auswahlstromimpulse kompensieren sich. Wird jedoch infolge des Auswahlstromimpulses von der Wortleitung 10 der Kern 11 in der auszulesenden Zeile umgeschaltet, so wird (nach der Lenz'schen Regel) der Strom während des Umschaltens durch die erste Primärwicklung 15 niedriger sein als vor bzw. nach dem Umschaltvorgang, weil der durch den Umschaltvorgang im Kern 11 induzierte Strom eine solche Richtung besitzen muß, daß er dieser Umschaltung entgegenwirkt. Wenn nun der Innenwiderstand des Bit-Treibers 4 hoch ist, steigt die Spannung an diesem an, und dieser Spannungsanstieg wird über den Kondensator 21 auf die Leitung mit der Primärwicklung 16 übertragen. Dort steigt also ebenfalls die Spannung an, was einen höheren Stromfluß zur Folge hat, da sich in diesem Zweig die Widerstandsverhältnisse nicht ändern. Somit werden also nur die Primärwicklungen im Ausmaß des Leseimpulses verschieden stark durchflossen. Da die Primärwicklungen 15 und 16 gegensinnig gewickelt sind, wird deshalb ein verstärkter Impuls auf der Sekundärwicklung 17 abgegeben.

In F i g. 1 ist ein typischer Magnetkern mit zwei stabilen Zuständen dargestellt, durch welchen eine Bitleitung in der X- und eine Wortleitung in der Y-Koordinatenrichtung geführt ist.

In F i g. 2 sind mehrere dieser Kerne in einer Matrix angeordnet. Obwohl jede beliebige Zahl von Zeilen und Spalten in einer Matrix vorgesehen sein können, sind der Einfachheit halber zwei Paare von Zeilen und vierzehn Spalten gezeigt. Für jedes Paar von Zeilenleitungen ist ein Bit-Lesetor, wie z. B. 3, und ein Bit-Lesetreiber 4 vorgesehen, der alle Zeilen mit Halbauswahlströmen versorgt. Durch jede Zeile von Kernen läuft eine Leitung. Alle mit einer ungeraden Zahl bezeichneten Zeilenleitungen sind mit einem gemeinsamen Draht 6, alle geradzahligen Zeilenleitungen mit einem Draht 7 verbunden. Der Draht 6 führt zu einer Eingangswicklung 15, der Draht 7 zu einer Eingangswicklung 16 eines Transformators 14, der einen Teil des Lesevorverstärkers 5 bildet. Das je^- weils andere Ende dieser Wicklungen 14, 15 ist mit dem Bit-Lesetreiber 4 verbunden. Die Wicklungen 15 und 16 sind mit verschiedenem Wicklungssinn versehen, so daß sich die Halbauswahlströme hinsichtlich der Wirkung auf den Eingang des Leseverstärkers kompensieren. Die Ausgänge des Treibers 4 sind durch einen Kondensator 21 verbunden. In jede der Leitungen 1 und 2 sind zwei Dioden 12, 19 und 18, 20 eingeschaltet, die in bezug auf die Halbauswahlimpulse in Vorwärtsrichtung geschaltet sind und somit die Stromrichtung in der Schleife festlegen.

Für jede Spalte ist ein Draht, wie z. B. der Draht 10, vorgesehen, der sich von einem Wort-Lesetreiber, z.B. 8, zu einem entsprechenden Wort-Lesetor, z.B. 9, erstreckt. Die Spaltenleitung 10 läuft durch Kerne in den Zeilen mit ungerader Zahl, während die nächste noch eingezeichnete Spaltenleitung 11 durch Kerne in den Zeilen mit gerader Zahl hindurchläuft. Auf diese Weise kann ein Halbauswahlimpuls in einer Spaltenleitung nur gleichzeitig mit einem Halbauswahlimpuls entweder in einer ungeradzahlig oder einer geradzahlig gekennzeichneten Zeilenleitung auftreten, aber niemals gleichzeitig in beiden Zeilen eines Paares.

In F i g. 3 zeigt die oberste Kurve den Bit-Auswahlstromimpuls, der einem Paar von Zeilenleitungen, z. B. 1 und 2, zugeführt wird. Die dritte Kurve zeigt einen Wortauswahlstromimpuls, der irgendeiner Spaltenleitung zugeführt wird. Der Bit-Auswahlstromimpuls tritt hier etwas früher auf, als der Wortauswahlstromimpuls, aber die zwei Impulse überlappen sich für eine bestimmte Dauer. Während dieser Überlappungszeit wird dem Kern an dem Schnittpunkt einer Zeilenleitung des aufgetasteten Paares von Zeilenleitungen und der aufgetasteten Spaltenleitung ein voller Stromimpuls zugeführt. Dieser Kern wird vom Eins-Zustand in den Nullzustand umgeschaltet, falls er sich vorher in dem Eins-Zustand befand. Es sei angenommen, daß der Kern 11 umgeschaltet wird. In diesem Fall sind die Dioden 12, 19, 18 und 20 bezüglich der Halbauswahlstromimpulse (in der zweiten Kurve in Fig.3 gestrichelt dargestellt) auf den Leitungen 1 und 2 in Durchlaßrichtung gepolt. Die entgegengesetzte Polarität dieser Impulse berücksichtigt, welche Wirkung jeder Impuls am Ausgang des Transformators 14 ergibt. Die mittlere Kurve der zweiten Zeile der F i g. 3 zeigt das Ergebnis der Überlagerung in der Ausgangswicklung 17. Der resultierende Strom ist Null, wenn die durch die Ströme in den Primärwicklungen 15 und 16 erzeugten Felder gleich und entgegengerichtet sind. Das Umschalten des Kernes 11 erzeugt einen Stromimpuls von zum Auswahlimpuls entgegengesetzter Polarität in den folgenden Leitungen: von links nach rechts in der Leitung 1 durch die Primärwicklung 15,

durch den Kondensator 21, in Abwärtsrichtung durch die Primärwicklung 16, von rechts nach links durch die Leitung 2 (die Dioden 18 und 20 sind im geöffneten Zustand) zurück zur Verbindung mit der Leitung 1. Die kleinen Impulse auf den Leitungen 1 und 2 sind bezogen auf die Ausgangswicklung 17 zueinander in Phase, und die Feldänderungen, die die Primärwicklungen 15 und 16 erzeugen, addieren sich, so daß in der Sekundärwicklung 17 ein Stromimpuls erzeugt wird, der proportional zur Summe der Stromimpulse der Primärwicklungen 15 und 16 ist. Im Lesevorverstärker 5 erscheint wegen des verschiedenen Wicklungssinns dieser Wicklungen die algebraische Differenz der Impulse auf den Drähten 1 und 2. Die vierte Zeile der F i g. 3 zeigt einen Tasi- oder Taktimpuls, der dem Leseverstärker 13 zu einer Zeit zugeführt wird, wenn im Lesevorverstärker 5 ein Impuls auftreten kann, der auf die Differenz der Ströme in einem der Paare von Zeilenleitern, z.B. 1 und 2, zurückzuführen ist.

Es wurde erwähnt, daß der Leseauswahlstromimpuls etwas früher auftritt als der Wortauswahlstromimpuls. Dies hat den Zweck, daß die Einschwingvorgänge auf den Zeilenleitungen und Wicklungen 15 und 16 abgeklungen sind, ehe der Wortauswahlstromimpuls zugeführt wird, durch welchen dem Kern der volle Auswahlstrom zugeführt wird. Auf diese Weise werden die Störungen zur Tastzeit auf ein Minimum verringert.

Wenn das Bit-Lesetor 3 adressiert ist, sind die übrigen Bit-Lesetore, z. B. 22, die an den gleichen Leseverstärker 13 angeschaltet sind, nicht adressiert. Infolgedessen sind die Kerne auf den Zeilenleitungen 1 und 2 nur halb ausgewählt und die auf den Leitungen 23 und 24 nicht. Die Adressierung des Wort-Lesetores 9 wählt nicht nur den Kern 11 halb aus, sondern auch den Kern 25 auf der Zeilenleitung 10. Während die Kerne auf der Spaltenleitung 10 halb ausgewählt werden, ist nur einer von ihnen, nämlich der Kern 11, auch durch den Bitauswahlstromimpuls halb ausgewählt. Deshalb wählt der Bitauswahlstromimpuls ein Paar von Zeilenleitungen und der Wortauswahlstromimpuls mehrere Kerne der Matrix, in jedem Zeilenleitungspaar einen, halb aus, wodurch nur ein Kern umgeschaltet wird.

Es wurde ein einfaches Ausführungsbeispiel gezeigt; die Erfindung ist aber auch für einen großen Matrixspeicher, z.B. eine dreidimensionale Matrix anwendbar. Als Speicherelemente wurden in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Magnetkerne verwendet. An Stelle der Magnetkerne können jedoch auch andere bistabile Speicherelemente, die Hystereseverhalten aufweisen, z. B. ferroelektrische Medien, verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   L Matrixspeicher mit einem bistabilen magnetischen Speicherelement pro Bit, in dem mit jedem bistabilen Speicherelement eine Spaltenleitung und eine Zeilenleitung verknüpft sind und dem zum bitweisen Auslesen einer gespeicherten Information Halbauswahl-Impulse nach dem Koinzidenzprinzip, zeitlich gegeneinander versetzt, zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Zeilen- bzw. Spaltenleitungen (1 und 2) zu Zeilen- bzw. Spaltenleitungspaaren geschaltet sind, daß nur jeweils in einem der beiden Kreuzungspunkte von einem Zeilen- bzw. Spalten-Leitungspaar und einer Spalten- bzw. Zeilenleitung (10) ein magnetisierbares Element (11) angeordnet ist und daß zur Trennung des dem Ansteuersignal überlagerten Lesesignals die beiden Zeilen- bzw. Spaltenleitungen der Zeilen- bzw. Spalten-Leitungspaare mit den Eingängen einer Kompensationsschaltung (14) verbunden sind, in der sich die Halbauswahl-Impulse von zwei gleichzeitig aufgerufenen Zeilen- bzw. Spaltenleitungen kompensieren.
2. 2. Matrixspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß allen Zeilenleitungspaaren (1,2 und 23, 24) eine gemeinsame Kompensationsschaltung (14) nachgeschaltet ist.
3. 3. Matrixspeicher nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kompensationsschaltung (14) ein Differentialtransformator angeordnet ist, dessen Primärwicklungen (15 und 16) jeweils mit einem von zwei Ausgängen eines Bit-Treibers (4) und den beiden beim Lesen gleichzeitig aufgerufenen Zeilenleitungen (z. B. 1 und 2) verbunden sind und daß an die Sekundärwicklung (17) ein Leseverstärker (5 bzw. 13) angeschlossen ist.
4. 4. Matrixspeicher nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leseverstärker (13) ein Tastimpuls zugeführt wird, der den Leseverstärker (13) im Bereich des Lesesianals auftastet.