DE1944535A1 - Magnetspeicher - Google Patents

Description

194453ο

6824-69/Kö/s
RCA 60,536
Convention Date:
September 6, 1968

RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A.

Magnetspeicher

Die Erfindung betrifft einen Magnetspeicher, insbesondere einen solchen mit paarweise ausgelegten Ziffern-Leseleitungen.

Es wurde gefunden, daß die maximale Arbeitsgeschwindigkeit von Magnetkernspeichern mit beliebigem Zugriff ("Randomspeichern") u.a. von der Größe der einzelnen Magnetkerne sowie von den im Speicher auftretenden Störungen abhängt. Um möglichst hohe -Schalt: geschwind!gkeiten und eine optimale Wirtschaftlichkeit zu erzielen f verwendet man Magnetkerne von so kleinen Abmessungen, wie es im Hinblick auf das Einziehen der erforderlichen Drähte möglich ist. Die untere Grenze für die Miniaturisierung der Kerne ist damit durch die erforderliche Anzahl der die einzelnen Kerne durchsetzenden Drähte bestimmt. Bei einigen Speicherorganisationen -.did diese Anzahl dadurch minimalisiert, daß ein Satz von Drähten zweifach ausgenützt, d.h.. der beim Abfragen zum Lesen der gespeicherten IηFormatlan verwendete Leitersatz außerdem beim Einspeichern für Ziflernimpulse (Bitimpulse) oder Sperrimpulse (In-Mbit-Impulse) verwendet wird. Andere Arten von Magnetspeichern wie Dünnschichtspeicher und Speicher "mit gedruckten oder plattier ten Leitern lassen sich ähnlich organisieren. Ein Nachteil derartiger Speicherausführungen, bei denen ein Leitersatz für einen doppelten Zweck verwendet wird, ist die erhöhte Störanfälligkeit

009836/17 59

■ ■ .: ■ 19445as

wodurch die erzielbare Arbeitsgeschwindigkeit des Speichers beschränkt wird. . -

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, einen Magnet—λ speicher so auszubilden, daß sich aufgrund einer die Störungen minimalisierenden Organisation eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit trotz Verwendung des gleichen Leitersatzes als Lese- und zugleich Ziffernleitung (oder Sperrleitung) erzielen läßt.

Bei dem erfindungsgemäßen Speicher sind die .Ziffern-Leseleiter paarweise ausgelegt. Die beiden Leiter jedes Paares haben gemeinsam abgeschlossene Enden sowie getrennte Ansteuer-Leseenden. . Gemäß einer bevorzugten AusführungsForm,der Erfindung sind bei je-- *~ ~ dem Ziffern-Leseleiterpaar zwischen das gemeinsam abgeschlossene Ende des Paares und einen Bezugspotentialpunkt ein erstes Impedanz element geschaltet, zwischen die Ansteuer-Leseenden der beiden Leiter ein zweites Impedanzelement mit Mittelanzapfung geschaltet, den Ansteuer-Leseenden der beiden Leiter symmetrische Gegentakt-Ansteuerstromimpulse zuführbar und die Mittelanzapfung des zweiten Impedanzelementes an einen Eingang eines Leseverstärkers anschließbar. Bei dieser Anordnung können Wortleitungen so ausgelegt und angesteuert sein, daß der Speicher als zweidimensionaler Speicher, als zweieinhalbdimensionaler Zweidrahtspeicher oder als. dreidimensionaler Dreidrahtspeicher arbeitet» ·

Die Erfindung wird nachstehend an Pfand der Zeichnungen

einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine elementare Ziffernschaltung mit' einem Ziffern-Leseleiterpaar und den dazugehörigen Treiber- und Leseanordnungen für einen Magnetspeicher mit beliebigem Zugriff;

Figur 2 das Schaltschema einer Ziffernstelle eines wortorganisierten Speichers mit zwei der elementaren Ziffernschaltungen nach Figur 1;

Figur 3 das Schaltschema einer Ziffernstelle eines zweieinhalbdimensionalen (2 1/2 D) Zweidraht-Speichers mit zwei der elementaren Ziffernschaltungen nach Figur 1;

Figur 4 das Schaltschema einer Ziffernstelle eines dreidimensionalen (3D) Dreidraht-Speichers mit zwei der elementaren

009836/1753

194453ο

Ziffernschaltungen nach Figur 1;

Figur 5 das Schema für zwei Ziffernstellen eines wortorganisierten Zweikern-Speichers mit vier der Schaltungen nach Figur 1 sowie mit Wortleitungen und Lese-Schreibtreiberanordnungen; und

Figur 6 das Schaltschema einer Wortleitungs-AbSchlußanordnung, die anstelle der in Figur 5 gezeigten Anordnung verwendet werden kann.

In Figur 1 verkoppelt ein Ziffern-Leseleiterpaar 8, 10 eine Anzahl von Speicherelementen oder Magnetkernen 12. Die beiden Leiter des Paares 8, 10 sind dicht bei einer leitenden Grundschicht 17» die an einen Bezugspotentialpunkt wie Masse angeschlossen ist, angeordnet. Die Leiter können beiderseits, wie gezeigt, oder auch nur auf einer Seite der Grundschicht. 17 angeordnet sein. Die Kerne 12 sind außerdem durch Wortleiter (nicht gezeigt) verkoppelt, die entsprechend der jeweils verwendeten Speicherorganisation ausgelegt sind, wie im Zusammenhang mit Figur 2 bis 6 beschrieben werden wird. Die beiden Leiter 8, 10 haben ein gemeinsam abgeschlossenes Ende 14, das über ein Impedanzelement 16 an Masse liegt. Die Abschlußimpedanz 16 hat den Wert Z_Q/2, wobei Z_Q der Wellenwiderstand eines einzelnen der Leiter 8, 10 gegenüber der Grundschicht 17 oder, wenn diese nicht vorhanden ist, gegenüber Masse ist. Die Leiter 8, 10 haben außerdem getrennte Ansteuer—Lese-Enden 18 und 20, die über die Reihenschal^ tung zweier Impedanzelemente 22 und 24 mit Mittelanzapfung 26 untereinander verbunden sind. Die beiden Impedanzen 22, 24 sind je gleich Z_Q.

Die Ansteuer-Lese-Enden 18, 20 des Leiterpaares 8, 10 sind je über eine Diodenanordnung 28 bzw. 30 mit den Enden der Sekundärwicklung 32 eines Transformators 34 verbunden. Die beiden Diodenanordnungen 28, 30 bestehen je aus zwei antiparallel (in gegensinniger Polung parallel) geschalteten Richtleiterelementen oder Dioden, so daß sie einen Stromfluß in beiden Richtungen zwischen der Sekundärwicklung 32 und dem Leiterpaar 8, 10 gestatten. Die Diodenanordnungen 28, 30 dienen der Gleichstrompegelhaltung im . rsformator 34» um den Aufbau einer Spannung in den Leitern bei

009836^759;- ■■-.

— λ —

Beaufschlagung des Leiterpaares 8, 10 mit einer Folge von Impulsen gleicher Polarität zu verhindern. Obwohl für diesen Zweck an sich.eine der Anordnungen 28 und 30 ausreicht, sieht man vorzugsweise beide Anordnungen vor, um eine einwandfreie Symmetrie und Ausbalanzierung des Ziffern-Lesesystems sicherzustellen.

Mit seiner Primärwicklung 36 ist der Transformator 34 an einen Stromtreiber 38 angeschlossen. Der Transformator 34 und der Stromtreiber 38 sind in beliebiger bekannter Weise so ausgebildet und verschaltet, daß sie die Anschlüsse 18, 20 des Leiterpaars mit symmetrischen Gegentaktimpulsen beliefern. In manchen Fällen muß für den Treiber 38 ein Zweirichtungstreiber verwendet werden, der die Anschlüsse 18, 20 mit Gegentaktimpulsen entweder der einen oder der anderen Polarität, jenachdem, ob als Informationsbit eine "1" oder eine "0" eingeschrieben werden soll, beliefern kann. Wichtig ist, daß der Stromtreiber 38, gesehen von den Anschlüssen 18_S 20 des Leiterpaares 8, 10 aus, als hochohmige Quelle erscheint, da die von der Quelle reflektierte Impedanz parallel zur Impedanz der Widerstände 22 und 24 liegt. Die Quellenimpedanz sollte so hoch sein, daß die Impedanz zwischen den Anschlüssen 1.8 und 20 nicht nennenswert unter den Wert 2 Z₀ heruntergedrückt wird. . - " ,...-

Der Stromtreiber 38 und der Transformator 34 beaufschlagen die Anschlüsse 18, 20 des Leiterpaares 8, 10 mit symmetrischen Gegentaktstromimpulsen entgegengesetzter Polarität. Da die Sekundärwicklung 32 und die Leiter 8, 10 massefrei, d.h. lediglich über die Impedanz 16 auf Masse bezogen sind, ist sichergestellt, daß die beiden Leiter 8, 10 in beiden Eichtungen von gleichen Strömen durchflossen werden. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß beim Einspeichern eines Informationsbits "1" im oberen Leiter 8 ein Stromfluß nach links erfolgt, während das Einspeichern einer "0" dadurch, daß der Treiber .38 keine Impulse liefert, oder durch Gegentaktimpulse der entgegengesetzten Polarität wie beim Einspeichern einer "1" erfolgen kann. Über die gesamte Länge der Leiter 8, 10 sind die Spannungen in den Leitern gleichgroß, entgegengesetzt polarisiert und in bezug^ auf die Grundschicht 17 .. " symmetriert, so: daß die gleichgroßen, entgegengesetzt gerichteten Ansteuerströme in den beiden Leitern 8, 10 amrgemeinsamen Endanschluß 14 keine Spannung-erzeugen und forglichf'in der AbschluiS-

_ 5 —

impedanz 16 kein Strom fließt.

Bei Beaufschlagung der Anschlüsse 18 und 20 mit den gleichgroßen, entgegengesetzt gerichteten AhsteuerStromimpulsen fließt anfänglich die Hälfte des Stromes durch die Leiter 8, 10 und die andere Hälfte des Stromes durch die Impedanzen 22 und 24. (Nach einer kurzen, durch die Ausbreitungsverzögerung bestimmten Zeitspanne fließt im wesentlichen der gesamte Strom durch die Leiter 8, 10.) Da die gleichgroßen Widerstände 22, 24 von gleichgroßen Strömen in entgegengesetzten Richtungen durchflossen- werden, bleibt die Mittelanzapfung 26 im wesentlichen auf Nullpotential. Das System ist mithin so symmetriert, daß während der Eingabe von Ziffernimpulsen zum Einspeichern von Information in ein Speicherelement die Mittelanzapfung 26 und der Anschluß 14 auf im wesentlichen dem Nullpotential der Grundschicht 17 gehalten werden.

Durch die Anordnung der leitenden Grundschicht 17 zwischen oder dicht bei den Ziffern-Leseleitern 8 und 10 wird die Induktivität der Leiter und damit die vom Treiber 38 zu überwindende Sperrspannung oder Gegenspannung verringert. Man kann daher einen Zifferntreiber verwenden, der weniger Leistung verbraucht und weniger kostspielig ist, als wenn die Grundschicht nicht vorhanden wäre. Dieser Vorteil ergibt sich, ohne daß damit der üb* liehe Nachteil verbunden ist, daß durch die Rückströme in der Grundschicht Störungen im Speicher erzeugt werden. Solche störenden Rückströme fließen in der Grundschicht deshalb nicht, weil die Leiter 8, 10 mit einer Gegentaktansteuerung beaufschlagt sind, die über die gesamte Leiterlänge in bezug auf die Grundschicht symmetriert ist.

Die Leiter 8, 1O> die beim Einspeichern von Information in e^nen Kern mit den Ziffernansteuerimpulsen beaufschlagt sind, ■«arden außerdem beim Auslesen der Information eines Kernes dazu verwendet, den Leseverstärker 40 mit einem Lesesignal zu beliefern» Ein-Eingang des LeseVerstärkers 40 ist über die Leitung mit der Mittelanzapfung 26 der Widerstände 22 und 24 verbunden. Für aan Leseverstärker 40 verwendet man vorzugsweise einen Differenzverstärker, dessen anderer Eingang 44 an Bezugspotential, in Figur 1 an Masse liegt. Der Leseverstärker 40 spricht daher auf seinem Bingang 42 zugeführte Signale an, deren Spannung vom

0098 38/17 59

■'■■■Ζ:.; 194453α

Bezugspotential, oder Massepotential abweicht. Da die Mittelanzapfung 26, an die der Leseverstärkereingang 42 angeschlossen ist, während der Eingabe eines Ziffernimpulses vomTreiber 38 auf im wesentlichen Nullpotentiar bleibt, wirdder Leseverstärker durch die kräftigen Spannungen, die während des Einspeicherns von Information dem Leiterpaar 8, 10 zugeführt sind, nicht nennenswert beeinflußt. Padureh wird die Zeit, die der Leseverstärker benötigt, um sich im Anschluß an das Einspeichern von Information zu erholen, stark verkürzt. Entsprechend verkürzt sich die Dauer des Lese-Schreibzyklüs des „Speichers.

> - ■ "■ ■■■ ■■"■■■" - ' -

Das Auslesen von Information erfolgt durch Wahrnehmen der

Anwesenheit oder Abwesenheit eines Lesesignals in einem der Leiter 8, 10 bei Eingabe eines Leseimpulses in einen Wortleiter (nicht gezeigt), der mit mindestens einem der Kerne 12 verkoppelt ist. Wenn der Leseimpuls das Schalten eines Kernes 12 am Leiter bewirkt, wird im gewählten Kern ein Lesesignal 2v erzeugt, was zur Folge hat, daß sich längs des Leiters 8 Signale +v und -v in entgegengesetzten Richtungen ausbreiten. Unter Voraussetzung will kürlicher Polaritäten breitet sich der positive Teil des Lesesignals +v nach links und der negative Teil -v nach rechts längs des Leiters 8 aus.

_(l Der sich nach rechts ausbrextende Teil -v des Lesesign-I^ begegnet am Punkt 14 infolge des Z_n/2-Widerstands 16 einer liv'~ danzdiskontinuität. Diese Diskontinuität hat zur Folge, daß längs des Leiters 8 ein signal +v/2 rückreflektiert und längs des Leiters 10 ein Signal -v/2 übertragen wird. Wenn diese beiden gleichgroßen, gegensinnigen Signale die Punkte 18 bzw. 20 erreichen, löschen sie sich in den Widerständen 22 und 24 gegenseitig aus, so daß an der Mittel anzapfung 26 keine Spannung erscheint.

Der sich nach links ausbreitende Teil +v des Lesesignals begegnet am Punkt 18 einer durch die Reihenschaltung der beiden Z₀-Widerstände 22 und 24 bedingten Impedanzdiskontinuität» Diese Diskontinuität hat zur Folge, daß längs des Leiters 8 ein Signal +v/2 rückreflektiert und längs des Leiters 10 ein Signal +v/2

009836/1759

vom Punkt 20 nach, rechts übertragen wird. Wenn diese beiden gleichsinnigen Signale +v/2 den Z₀/2-Abschluß 16 erreichen, werden sie vollständig absorbiert«

Zu dem Zeitpunkt, da der Teil +ν des Lesesignals den Punkt 18 erreicht, erscheint auch das längs des Leiters 8 rückreflektierte Signal +v/2, so daß am Punkt 18 eine Momentanspannung von 1,5v herrscht. Da in den Widerständen 22 und 24 keine Ausbreitungsverzögerung erfolgt, erscheint zum gleichen Zeitpunkt an der Mittelanzapfung 26 eine Spannung +v und erscheint die vorerwähnte Spannung +v/2 am Anschluß 20, von wo sie sich längs des Leiters 10 ausbreitet.

Das momentan an der Mittelanzapfung 26 anwesende Lesesignal +v in Form einer Spannung gegenüber Masse wird über die Leitung 42 auf den einen Eingang des Leseverstärkers 40 gekoppelt, der, wie erwähnt, vorzugsweise ein mit seinem anderen Eingang 44 an Masse liegender Differenzverstärker ist. Das Abtasten des Leseverstärkers erfolgt in üblicher Weise zu einem angemessenen Zeit punkt nach der Vorderflanke des Leseimpulses, wenn das Lesesignal am Leseverstärker erscheint, so daß der Einfluß von Störsignalen, die zu anderen Zeiten erscheinen, weitgehend eliminiert wird.

Die Mittelanzapfung 26 bildet also einen Punkt, an welchem beim Einschreiben die Gegentakt-ZiffernanSteuerimpulse vom Treiber 38 ausgelöscht werden und folglich im wesentlichen keine Spannung erzeugen, so daß der Leseverstärker 40 nicht durch ein hochamplitudiges Ansteuersignal abgedrosselt wird und mithin keine entsprechend lange Erholdauer benötigt, um einwandfrei auf ein relativ sehr kleines Lesesignal ansprechen zu können. Beim Ablesen bildet die Mittelanzapfung 26 denjenigen Punkt, an welchem das Lesesignal erscheint und von wo es dem Eingang des auf Masse bezogenen Leseverstärkers zugeführt ist. Die Abschlußwiderstänöe 16* 22 und 24 sind so proportioniert und angeordnet, daß Mebrfachreflexionen des Lesesignals sowie anderweitige Reststö-.■urigen unterbunden werden. Der Eingang des Leseverstärkers ist Lt s^-.hr "ruhig", da Ansteuerstörsignale im wesentlichen ge-■ 3- c und Reflexionen effektiv'absorbiert werden. Dies ermöglicht

194453ο

- 8 τ . ■

eine ganz erheblich verkürzte Dauer des Lese-Schreibzyklus des Speichers.

Figur 2.zeigt die Auslegung einer Ziffernstelle (einer Bit-Reihe) eines wortorganisierten oder zweidimensionalen,- (2D) Speichers mit zwei der Ziffern-Leseleiterpaare (Bit-Leseleiterpaare) nach Figur 1. Das eine Ziffern-Lesepaar besteht aus den Leitern 8 und 10,das andere aus den Leitern 8· und 10·. Die verschiedenen auf die Ziffern-Leseleiter aufgereihten Speicherele- men te oder Magnetkerne 12 sind außerdem durch entsprechende · ΐ; Wortleitungen 46 verkoppelt. Die Kerne 12 nach Figur 2 dienen zur Speicherung entsprechender Informationsbits einer gleichen Anzahl von Informationswörtern. Weitere Systeme nach Art der Figur 2 für die übrigen Ziffernstellen der Bits der Wörter sind längs ^der Wortleitung 46 angeordnete

Die Mittelanzapfung 26 des Ziffern-Leseleiterpaares 8, 10 ,. ist an den einen Eingang des Differenzleseverstärkers 40 angeschlossen, während die Mittelanzapfung 26· des Leiterpaares 8', 10' an den anderen Eingang dieses Leseverstärkers 40 angeschlossen ist. .■_"', .,.._... ^;

Im Betrieb eines wortorganisierten Speichers mit Bit-Teil nach Figur 2 wird jeweils immer nur eine der Wort leitungen 46 zuerst zum Auslesen (Abfragen) und anschließend zum Einschreiben (Einspeichern) erregt. Beim Wählen der Wortleitung 46' wird diese mit einem Leseimpuls der einen Polarität beaufschlagt, wodurch die im Magnetkern 12' gespeicherte Information ausgelesen wird. Wird im Leiter 8 ein Lesesignal induziert, so fließt dieses zur Mittelanzapfung 26 und gelangt von dort zum Eingang 42 des Leseverstärkers 40, wie im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben. Zu diesem Zeitpunkt werden im Leiterpaar 8', 10_t',an dessen Mittelanzapfung 26' der andere Eingang 44 des Leseverstärkers 40 angeschlossen ist, keine Lesesignale induziert, so daß die Mittelanzapfung 26' Nullpotential führt, und zwar aufgrund der Symmetrie des Leiterpaares in bezug auf den mit seinem einen Ende an Masse liegenden Widerstand 16'.

0Ö9836/17S9 -

Soll in den Magnetkern 12» Information eingeschrieben werden, so wird die Wortleitung 46· mit einem Schreibimpuls entgegengesetzter Polarität be'aufschlagt. Gleichzeitig damit gelangt ein Gegentakt-Ziffernansteuersignal von der Sekundärwicklung 32 in das Leiterpaar 8, 10 im Falle des Einschreibens einer "1". Durch die Koinzidenz des Schreib- und des Ziffernimpulses wird der Kern 12' geschaltet. Das Einschreiben einer "O¹¹ erfolgt dadurch, daß das Gegentakt-ziffernansteuersignal entfällt, so daß der Kern 12' im O-Zustand, in den er durch den Leseimpuls gesetzt worden ist, verbleibt. Die Kerne längs des Leiters 10 werden nicht geschaltet, da die Amplitude des Gegentakt-Ziffernansteuer signals allein nicht ausreicht, um die Kerne zu schalten.

Das Einschreiben von Information in den Kern 12' in der be-· schriebenen Weise erfolgt mittels Eingabe von Gegentakt-Ziffernansteuerimpulsen vender Sekundärwicklung 32 in das Leiterpaar 8, 10, Gewünschtenfalls kann man, um den für den WählVorgang erforderlichen Schaltungsaufwand zu verringern, gleichzeitig das andere Ziffern-Leseleiterpaar 8¹, 10' von einer gemeinsamen Quelle über die Sekundärwicklung 32' mit einer an sich unnötigen Gegentakt-Ziffernansteuerung beaufschlagen. Auf jeden Fall bleiben die Mittelanzapfungen 26 und 26' trotz der Anwesenheit oder Abwesenheit von Gegentakt-Ziffernansteuerimpulsen in den Leiterpaaren auf im wesentlichen Nullpotential. Der Leseverstärker 40 ist somit nicht mit starken Bingangsimpulsen beaufschlagt,ν von denen er sich erst nach Ablauf einer beträchtlichen Zeitspanne erholen kann.

Figur 3 zeigt die Auslegung einer Ziffernstelle (einer Bit-Reihe) eines zweieinhalbdimensionalen (2 1/2 D) Zweidraht-Massenspeichers mit zwei der Ziffern-Leseleiterpaare nach Figur 1. Die Anordnung nach i-'igur 3 entspricht der nach Figur 2 mit Ausnahme der Tatsache, daß sämtliche Magnetkerne 12 der einzelnen Spalten durch entsprechende Spaltendrähte X₁, x_o, x_T und x. verkoppelt sind. Die Ziffern-Leseleiter 8, 10, 8'-und 10' sind entsprechend der herkömmlichen Kennzeichnung der Leiter in einem zweieinhalbdimensionalen Speicher mit y. , Yq* Yr, ^unci y^ bezeichnet.

0 0 9 8 3 6/1759

Im Betrieb des Speichers.nach Figur 3 erfolgt das Auslesen der in einem Magnetkern 12· gespeicherten Information durch Eingabe von Gegentakt-Ziffernimpulsen von der Sekundärwicklung 32 in das Leiterpaar y , y~ in der durch die Pfeile R angedeuteten Richtung. Nach einer geringfügigen Verzögerung, die sehr kurz sein kann, wird der Spaltenleiter χ mit einem Leseimpuls in der Richtung R beschickt. Dieser Leseimpuls bewirkt, daß der Kern 12', wenn er eine "1" speichert, schaltet, so daß im Leiter y. ein Lesesignai induziert wird, das zur Mittelanzapfung 26 und von dort zum Eingang 42 des Differenzleseverstärkers 40 fließt. Zum Auslesen der im Kern 12" gespeicherten Information wird die Polarität entweder der Gegentakt-Ansteuerimpulse in den y-Lextern oder des Stromes in den x-Leitern umgekehrt. Aufgrund der Tatsache, daß die Mittelanzapfung 26 während der gesamten Eingabe der Gegen takt-Wählströme in die Leiter y , y~ auf im wesentlichen Nullpotential bleibt, wird die Verläßlichkeit und zulässige Arbeitsgeschwindigkeit eines zweieinhalbdimensionalen Speichers nach Art der Figur 3 ganz erheblich verbessert.

Um in den Kern 12' in Figur 3 eine "1" einzuschreiben, werden das Leiterpaar y , y„ mit Gegentakt-Schreibsignalen in Richtung der Pfeile W und zugleich die Spaltenleiter χ in der Richtung V mit einem Schreibimpuls beaufschlagt. Um in aen Kern 12" eine "1" einzuschreiben, wird die Polarität der Ansteuersignale in den y-L ei tern oder des Stromes im Leiter χ umgekehrt. Währe--." des Auslesens eines der Kerne 12% 12" und des Einschreiben^ einen der Kerne 12', 12" bleibt der Zustand des jeweils andere^ der Kerne unbeeinflußt, weil in beiden Fällen die durch den anderen der Kerne fließenden Stromimpulse sich gegenseitig auslöschen. Zum Einschreiben einer ¹¹O" entfällt die Gegentaktansteuerung.

Figur 4 veranschaulicht die Anwendung der Erfindung auf eine Ziffernstelle 'eines dreidimensionalen (3D) oder Koinzidenzstromspeichers vom Dreidrahttyp, wobei ein Satz von Drähten sowohl zum Sperren (Inhibieren) als auch zum Lesen verwendet wird. Das System nach Figur 4 unterscheidet sich voti dem nach Figur durch die Anordnung eines zusätzlichen Satzes von Leitern, die

009836/1759

parallel zu den Leitern des Paares 8, 10 und des Paares 8', 10' geführt sind. Diese zusätzlichen. Leiter sind mit y , y , y„ und y. bezeichnet. Das Ansteuern eines einzelnen Kernes 12' zum Aus- ■ lesen erfolgt durch, gleichzeitige Eingabe eines Impulses in der Richtung R in den Spaltenleiter χ und eines Impulses in der Richtung R in den Zeilenleiter y,.. Diese beiden Impulse haben zusammen eine ausreichende Amplitude, um den Kern 12' zu schalten, so daß ein Lesesignal zur Mittelanzapfung 26 und von dort zum Eingang 42 des Leseverstärker 40 fließt. Das Ansteuern des Kernes 12" zum Auslesen erfolgt durch Erregen der Leiter χ und y₂ in der Richtung R.

Wenn in den Kern 12' eine ¹¹I" eingeschrieben werden soll, wird der Spaltenleiter χ mit einem Impuls in der Richtung W und der Zeilenleiter y mit einem Impuls in der Richtung W beschickt, wobei die Gesamtamplitude der beiden Impulse so bemessen ist, daß sie ausreicht, um den Kern 12' in den "!"-Zustand zu setzen. Soll dagegen eine "0" eingeschrieben werden, so wird das Leiterpaar 8, 10 von der Sekundärwicklung 32 mit Gegentakt-Sperrimpulsen in der Richtung I beschickt, um das Schalten des Kernes 12' zu verhindern. Der Kern 12" wird in beiden Fällen nicht beeinflußt, da die ihn durchsetzenden Impulse der Leiter X₁ und 10 gegensinnig sind und sich auslöschen.

Soll eine "1" in den Kern 12" eingeschrieben werden, so werden die Leiter .x. und y mit Impulsen in der Richtung W beaufschlagt. Zum Einschreiben einer "0" in den Kern 12" wird das Schal^ ten des Kernes durch Beaufschlagen der Leiter 8, 10 mit Gegentakt-Sperrimpulsen verhindert. In beiden Fällen bleibt der Kern 12· unbeeinflußt, da die Impulse in den Leitern χ und 8 gegensinnig sind und sich auslöschen.

Die dreidimensionale Speicherorganisation, nach Figur 4 hat die Vorteile der vorher beschriebnen Anordnungen, indem die Eingänge des Leseverstärkers 40 von den Ansteuerimpulsen, mit denen der Speicher zum Wählen eines bestimmten Kernes und zum Einschreiben von Information in einen gewünschten Kern beaufschlagt wircif im wesentlichen isoliert sind.

009836/1759

19445 3ο

Figur 5 zeigt die Auslegung zweier Ziffernstellen eines wortorganisierten Zweikern-Speichers mit Ziffern-Leseleiteranord nungen nach Figur 1. Mit "Kernen" sind hier Magnetspeicherelemente allgemein, darunter auch solche aus magnetischen Filmen oder Schichten auf Draht gemeint. Ein Ziffern-Leseleiterpaar 8, 10 verkoppelt oberhalb und unterhalb einer leitenden Grundschicht 17 angeordnete Kerne 12. Das Leiterpaar 8, 10 ist genau wie bei der Anordnung nach Figur 1 mit Abschlußimpedanzen und Zifferntreibern versehen* Ein Ziffern-Leseleiterpaar 8¹, 10·, ist in der gleichen Weise verschaltet und mit Magnetkernen oberhalb und unterhalb einer leitenden Grundschicht 17' verkoppelt. Ein Differenzleseverstärker 40 ist mit einem Eingang an die Mittelanzapfung 26 des Leiterpaars 8, TO und mit seinem anderen Eingang an die Mittelanzapfung 26'· des Leiterpaares 8', 10', angeschlossen. Der Leseverstärker 40 ist somit mit den beiden Ziffern-Leseleiterpaaren in genau der gleichen Weise verschaltet wie bei der Anordnung nach Figur 2.

Zwei zusätzliche Ziffern-Leseleiterpaare 48, 50 und 48', 50.' sind in der gleichen Weise in bezug auf die leitende Grundschicht 17 bzw. die leitende Grundschicht 17' angeordnet und an einen zweiten Differenzleseverstärker 40' angekoppelt. Wenn irgendeine Wörtspeicherzelle im Speicher zum Auslesen des gespeicherten Wortes angesteuert wird, erscheinen am Ausgang des Leseverstärkers eine Ziffer (ein Bit) und am Ausgang des Leseverstärkers 40' eine zweite Ziffer (ein zweites Bit) des ausgelesenen Wortes. Natürlich sind in der Praxis sehr viel mehr Ziffern-Lesesysteme für eine entsprechend größere Anzahl von Informationsbits in jeder Wortspeicherzelle des Speichers vorgesehen.

In Figur 5 besteht jede Wortleitung 46 aus zwei Leitern, die am einen Ende 56 zusammengeschaltet sind und am anderen Ende getrennte Ansteueränschlüsse 58 und 60 aufweisen. Die angesteuerten Enden 58 und 60 sind über zwei in Reihe geschaltete Widerstände 62 und 64verbunden, die je einen ohmschen Wert gleich dem Wellenwiderstand Z eines einzelnen Leiters des Paares gegenüber Masse habenjund mit einer Mittelanzapfung 66 an Masse liegen.

0098367 1 7 5 9"

■=-13-

Figur 6 zeigt eine andere mögliche Auslegung der einzelnen Wortleitungen 46, wobei nicht der Verbindungspunkt 66 der beiden Widerstände 62 und 64, sondern das gemeinsame Ende 56 der Wortleiter über einen Widerstand 67, dessen ohmscher Wert gleich dem halben Wellenwiderstand eines einzelnen Leiters des Paares ist, an Masse liegt.

Die einzelnen Wortleiterpaare werden von der Sekundärwicklung 68 eines Transformators 70 im Gegentakt angesteuert. Das in Reihe mit der Sekundärwicklung 68 liegende Paar von antiparallel geschalteten Dioden 69 dient dem gleichen Zweck wie die beiden Diodenpaare 28, 30 in Figur 1, nämlich der Gleichstrompegelhaltung im Transformator. Die mit einer Mittelanzapfung versehene Primärwicklung 72 des Transformators 70 ist in üblicher Weise an eine Wortwähl- und -treiberanordnung mit Lesetreiber 74» Schaltern 76 und Schreibtreiber 78 angeschlossen.

Sämtliche übrigen Wortleitungen in Figur 5 sind in gleicher V/eise verschaltet, wobei allerdings die Anschlüsse einiger Wortleitungen um der besseren Übersichtlichkeit willen aus der Zeichnung weggelassen sind. Die Wortleitungen 46 sind vorzugsweise so angeordnet» daß die angesteuerten Enden, wie gezeigt, sich abwechselnd am einen und am anderen Seitenrand der betreffenden Grundschicht befinden, so daß an Platz gespart wird und die entsprechenden Anschlüsse leichter angebracht werden können.

In Figur 5 sind sechzehn Wortleitungen 46 vorgesehen, in denen jeweils zwei Informationsbits der entsprechenden Wörter gespeichert sind·. Es wird jeweils immer nur eine Wort leitung zum Auslesen und Einschreiben angesteuert. Für die Speicherung eines Informationsbits werden jeweils zwei Kerne 12 verwendet. Beispiel swfiise speichern die beiden Kerne 12¹ ein Bit in der Wortleitung 46' und die beiden Kerne 12" ein weiteres Bit in der gleichen Wortleitung. Zum Auslesen und anschließenden Einschreiben der beiden ßitspeicherzellen des Wortes wird jeweils immer nur eine der sechzehn Wortleitungen angesteuert. - : .

Die Arbeitsweise des zweidimensionalen Zweikern-Speichers

009836/1759

194453ο

nach Figur 5 ist wie folgt: Wenn die Wortleitung 46' angesteuert werden soll, werden der Schalter 76' und der Lesetreiber 74 erregt, so daß die Ansteuerenden 58 und 60 der Wortleitung 46' über den Transformator 70 im Gegentakt in der "Leserichtung" R angesteuert werden. Durch die Beaufschlagung der beiden Kerne 12' mit den zwei gegensinnigen Leseimpulsen werden im Ziffernleiter (Bitleiter) 8 zwei Lesesignale entgegengesetzter Polarität induziert. Diese beiden Lesesignale löschen sich im Leiter 8 teilweise gegenseitig aus und -ergeben ein resultierendes Lesesignal, dessen Polarität davon abhängt, ob die gespeicherte Information eine "1" oder "0" ist. Dieses Lesesignal fließt dann über den Leiter 8 zum Leseverstärker 40» der entsprechend ein Ausgangssignal "1" oder "0" erzeugt.

Zugleich wird von den beiden Kernen 12" ein resultierendes Lesesignal im Ziffern-Leseleiter 48 induziert, das zum Leseverstärker 40' gelangt, so daß dieser Verstärker gleichzeitig ein Ausgangssignal liefert, das anzeigt, ob das andere Informationsbit des angesteuerten Wortes eine "1" oder eine ¹¹O" ist. Die Arbeitsweise der einzelnen Ziffern-Leseanordnungen in Figur 5 ist die gleiche wie bei den bisher beschriebenen Anordnungen, mit dem Unterschied, daß- die Anordnung nach Figur 5 zusätzlich die einem System mit zwei Kernen pro Bit eigenen Vorteile der störsignalauslöschung und der erhöhten Arbeitsgeschwindigkeit bietet*,

Die Wortleitungsauslegung nach Figur 5 ist deshalb beson. ^os· vorteilhaft, weil damit Wortansteuerstörungen im Speicher minimalisiert werden. Die gegentaktig angesteuerten Wortleiterpaare führen über ihre gesamte Länge symmetrische, abgeglichene, sich gegenseitig aufhebende Spannungen. Durch die Symmetrie in den Wortleitungen wird das Auftreten von strömen zwischen der Grundschicht und den Masseanschlüssen der Treiber, die bei den vorbekannten Anordnungen Störsignale im gesamten Speicher hervorrufen₉ verhindert. Ferner entfällt\syegen der gleichgroßen und gegensinnigen Polaritäten der Spannungen & den beiden Leitern der Wortleitung die schädliche kapazitive Kopplung von. einer angesteuer-

009836/1759

ten Wortleitung auf eine Ziffern-Leseleitung. Diese Störunter- . drückung wird ohne die Erzeugung schädlicher Ströme in der Grundschicht erreicht, so daß also die im Hinblick auf die Verringerung der Induktivität der Wortleitungen vorteilhafte Grundschicht vorgesehen werden kann, ohne daß sich nachteilige Störungen infolge von in der Grundschicht fließenden Strömen ergeben. Wegen der durch die Grundschicht gegebenen Induktivitätsverringerung sind die erzeugten Gegenspannungen relativ niedrig, so daß die Anforderungen an die Worttreiber sich entsprechend verringern.

Nach dem Auslesen der beiden Bits aus der angesteuerten Wortleitung wird Information in die beiden Bitspeicherzellen zurückgeschrieben. Der Schalter 76' bleibt im erregten Zustand, und der Schreibtreiber 78 wird erregt, so daß die entsprechende Wortleitung 46' im Gegentakt in der Richtung W angesteuert wird. Zugleich wird der Zifferntreiber (Bittreiber) 38 erregt, so daß die Ziffern-Leseleiter 8, 10 mit einem Gegentakt-Ziffernimpuls gespeist werden. Die Ansteuerung erfolgt dabei in der mit "1" bezeichneten Richtung, wenn eine "1" gespeichert werden soll. Die Ziffern- und Schreibimpulse addieren sieh im einen und subtrahieren sich im anderen der beiden Kerne 12'. Soll eine "0" in den beiden Kernen 12· gespeichert werden, so wird die Ansteuerrichtung vom Treiber 38 und entsprechend die additive und subtraktive Beziehung in den beiden Kernen 12' umgekehrt.

Gleichzeitig mit dem Einschreiben eines Bits in die beiden Kerne 12· wird außerdem über die selbe angesteuerte Wortleitung 46 ein Bit in die beiden Kerne 12" eingeschrieben. Dies erfolgt durch Erregen des Zifferntreibers 78, so daß dieser die Ziffern-Leseleiter 48, 50 im Gegentakt mit einer Polarität ansteuert, die davon abhängt, ob eine "1" oder eine "0" in die Kerne 12" einzuschreiben ist.

Die Gegentakt-Leseimpulse und ebenso die Gegentakt-Schreibimpulse, die .der gewählten Wortleitung 46· zugeführt sind, sind in bezug auf die Ziffernleiter 8, 10, 48 und 50 im wesentlichen v4yrnmetriert, so daß praktisch kein Störsignal kapazitiv oder

009 83 6./17 59

194453ο

induktiv auf die Eingänge der 'Leseverstärker 40, 40' gekoppelt wird. Ferner sind doe den Ziffern-Leseleiterpaaren 8, 10 und 48, 50 zugeführten Gegentakt-Ziffernansteuerimpulse im wesentlichen auf null an den Mittel anzapfungen 26, 27 symmetriert, so daß sie nicht auf die Eingänge der Leseverstärker 40, 40 V gekoppelt werden. Bei der Anordnung nach Figur 5 sind also die Eingänge der Leseverstärker im wesentlichen störsignalfrei, so daß der Speicher selbst bei sehr großer Auslegung mit einer Speicherzykluszeit von ungefähr 100 lianosekunden oder 1/1O Mikrosekunde betrieben werden kann. ;

0,0 98 367 17 59

Claims (12)

194453ο Pat en tan sp r ü ehe

1. Magnetspeicher mit einer Anzahl von Ziffern-Leseleiterpaaren, deren beide Leiter jeweils ein gemeinsam abgeschlossenes Ende und getrennte Änsteuer-Leseenden haben, dadurch gekennzeichnet , daß bei jedem Leiterpaar (8, 10) zwischen das gemeinsam abgeschlossene Ende (14) und einen Bezugspotentialpunk.t (Masse) ein erstes Impedanzelement (16) geschaltet ist, zwischen die getrennten Änsteuer-Leseenden (18, 20) ein zweites Impedanzelement (22, 24) mit Mittelanzapfung (26) geschaltet ist, den Änsteuer-Leseenden der beiden Leiter symmetrierte Gegentakt-Ziffemansteuerstromimpulse zuführbar sind, und die Mittelanzapfung des zweiten Impedanzelements an einen Eingang (42) eines Leseverstärkers (40) anschaltbar ist.

2. Magnetspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Impedanzelement einen ohmschen Wert gleich dem halben Wellenwiderstand (Z„) eines Leiters des betreffenden Leiterpaares hat.

3. Magnetspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Impedanzelement einen ohmschen Gesamtwert gleich dem doppelten Wellenwiderstand eines Leiters des betreffenden Leiterpaares hat.

4. Magnetspeicher nach·Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß der Leseverstärker ein Differenzverstärker ist. , .

5* Magnetspeicher nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet _t daß der Leseverstärker mit seinem zweiten Eingang (44) an die Mittelanzapfung (26') des zweiten ImpadanzelemeKts eines weiteren Ziffern-Leseleiterpaares (8¹, 10') angeschlossen ist.

009836/17 59

6. Magnetspeicher nach einem der vorhergehenden -Ansprüche, dadurch gekennzeich ne t, daß die Ziff ernansteueranordnung (38) transformatorisch (34) an die Ziffern-Leseleiter angekoppelt ist.

7. Magnetspeicher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nähe der beiden Leiter des Ziffern-Leseleiterpaares eine leitende Grundschicht (17) angeordnet ist.

8. Magnetspeicher nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Grundschicht zwischen den beiden Leitern des Ziffern-Leseleiterpaares angeordnet ist.

9. Magnetspeicher nach einem der Ansprüche 5 bis 8 zum Speichern einer Anzahl von Informationswörtern mit einer Anzahl von längs der Leiter angeordneten Speicherelementen, wobei mindestens zwei Ziffern-Leseleiterpaare vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelanzapfungender zweiten Impedanzelemente der beiden Ziffern-Le§eleiter~ paare an die beiden Eingänge eines Differenzleseverstärker angeschlossen sind.

10. Magnetspeicher nach Anspruch 9 in Auslegung als wortorganisierter Speicher, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Wort leitungen, deren jede ein entsprechendes der Speicherelemente verkoppelt.

11. Magnetspeicher nach Anspruch 9 in Auslegung als zweieinhalbdimensionaler Zweidraht-Speicher, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Wählleitungen, deren jede ein Speicherelement längs jedes der vier Ziffern—Leseleiter verkoppelt.

12. Magnetspeicher nach Anspruch 11 in Auslegung als dreidimensionaler Dreidraht-Speicher, gekennzeichnet

009836/1759

durch eine zweite Anzahl von Wählleitungen, deren jede die durch einen entsprechenden der Ziffern-Leseleiter verkoppelten Speicherelemente verkoppelt.

0 0 9 8 3 6/175 9 ^¥ ORIGINAL INSPECTED