<Desc/Clms Page number 1>
Festwert-Speichermatrix
Die Erfindung bezieht sich auf ein Speichersystem in Matrixform für Impulsbetrieb, besonders für digitale Rechenanlagen ; sie betrifft dabei speziell einen Festwertspeicher. Festwertspeicher bilden heute einen festenBestandteil der Steuerung vieler normaler Rechenanlagen. In der angelsächsischen Literatur sind sie unter dem Namen "Read Only Storage" bekannt.
Ein bekanntes Speichersystem in Matrixform für die genannte Anwendung besteht aus einer Anordnung von elektrischen Leitern in Reihen und Spalten. In dieser Anordnung kann eine Information durch Einbringen von Kopplungselementen an ausgewählten Kreuzungspunkten von Reihen und Spalten gespeichert werden.
Anordnungen dieses Typs, bei denen Ferritkerne als Kopplungselemente vorgesehen sind, hat man bereits zur Bildung von Steuersignalen für eine Rechenanlage benutzt. Die Aufgabe der Matrix besteht bei dieser Anwendung in der Bildung von Reihen von Steuerworten, wobei jedes Wort ein bestimmtes Muster von Binärziffern enthält. Mit jedem Muster ist eine besondere Schaltfunktion verknüpft.
Diese Wortfolgen werden beim bekannten durch Erregen ausgewählter Reihen der Matrix nacheinander gebildet. Diese Reihen sind durch Ferritkerne mit verschiedenen Spalten-Leseleitungenselektiv gekoppelt. Die Zahl der Spalten-Leseleitungen ist gleich der Zahl der Ziffern in jedem Muster.
Eine solche Matrix ist unter dem Namen "Konstanten-Matrix" bekanntgeworden, weil die in ihr enthaltene Information durch die Aufstellung der Kopplungselemente, z. B. Magnetkerne, bestimmt ist und weil eine neue Information ohne Entfernen oder Hinzufügen von Kernen nicht eingegeben werden kann.
Der mit Ferritkernen eingerichtete induktive Festwertspeicher hat den Nachteil der mit dem automatischenKernbewickeln verbundenen Schwierigkeiten, Auch die einfachsten Matrices müssen nämlich fast alle noch von Hand gewickelt werden. Wenn eine Matrix einmal gewickelt ist, dann ist es kaum möglich, das Kernmuster zu ändern. Diesen Nachteil zu vermeiden, gehört mit zur Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt.
Die Erfindung geht dabei von einer Festwert-Speichermatrix aus, die aus zwei sich vorzugsweise senkrecht kreuzenden Gruppen von einander isolierter Paralleldrahtleiterschleifen als Treiber- und Abfühlleiter besteht, die wahlweise in ihren Kreuzungspunkten miteinander durch Kopplungselemente koppelbar sind, wobei die Anordnung der Kopplungselemente für die darzustellende Information massgebend ist. Auch derartige Festwertspeicher sind an sich bekannt und sollen durch die Erfindung eine Weiterbildung erfahren.
Der Kern des Erfindungsgedankens liegt in der besonderen Ausnutzung des Lenz'schen Gesetzes bei der Kopplung an ausgewählten Kreuzungsstellen der Speichermatrix bzw. des Festwertspeichers. Die bekannte Lenz'sche Regel besagt bekanntlich, dass die durch Induktionsvorgänge entstehenden elektrischen Felder, Ströme und Kräfte stets den die Induktion einleitenden Vorgang behindern. Stets fliesst der induzierte Strom so, dass er die Bewegung, die ihn hervorrief, hindert. Stets arbeitet die magnetische Kraft des Stromes dem Magneten, der ihn erzeugt, entgegen. Diese Tatsachen ermöglichen die Vorausbestimmung der Induktionsrichtung bei einer Induktion, die durch Ein- und Ausschalten eines Stromkreises hervorgerufen wird.
Für die Richtung der induzierten Spannung gilt das Lenz'sche Gesetz : Die
<Desc/Clms Page number 2>
induzierte Spannung ist stets so gerichtet, dass das magnetische Feld eines durch sie erzeugten Induktionsstromes der Ursache der Induktion entgegenwirkt.
Die Erfindung betrifft danach eine Festwert-Speichermatrix, bei der die die gespeicherte Information durch Wahl des Speicherplatzes, an dem die gewünschte Information gespeichert ist, lesbar ist, mit induktiverKopplung mittels Kopplungselementes im Bereich der den Speicherplatz bildenden Kreuzungsstelle einerMatrixzeilen-Leiterschleife mit einer Matrixspalten-Leiterschleife, deren Schleifenhälften in beidenKoordinatenachsen einerseits ein zentrales Viereck in einer Ebene parallel zur Matrixfläche einschliessen und deren Schleifenhälften anderseits Koordinatenkreuze bilden, wobei die Koordinatenanfänge dieser Koordinatenkreuze eines Speicherplatzes die Eckpunkte des zentralen Vierecks sind.
Für eine solche Festwert-Speichermatrix besteht nun die Erfindung darin, dass das Kopplungselement in Gestalt einer geschlossenen Leiterschleife im Quadranten des Koordinatenkreuzes ausserhalb des zentralen Vierecks angeordnet ist und dass einTeil dieses geschlossenen Kopplungsleiters neben dem Zeilenleiter und ein anderer Teil neben dem Spaltenleiter verläuft, so dass sich eine Verkettung durch den magnetischen Fluss für den einen Matrixleiter mit dem einen Teil des Kopplungsleiters und für den andern Teil des Kopplungsleiters mit dem in der andern Koordinatenrichtung liegenden und zum gleichen Kreuzungsbereich gehörenden Matrixleiter ausbilden kann.
Es ist bereits eine Speichermatrix bekanntgeworden, die an ausgewählten Kreuzungsstellen von Treiberleitungen mit Leseleitungen Kopplungselemente aufweist, die das elektromagnetische Feld an einer solchen Stelle modifizieren. Diese Kopplungselemente sitzen im Koordinatenursprung sich kreuzender Leiter und bestehen je aus einem kleinen quadratischen Kupferblättchen oder aus einem mit Schlitz versehenen quadratischenKupferblättchen oder aus geschlossenen Leiterschleifen oder aus einem die gesamte Matrixflä. che einnehmenden leitenden Blatt, das in ausgewählten Kreuzungsstellen je einen schräg angeordneten Schlitz aufweist.
Diese bekannte Speichermatrix enthält jedoch keine in der Matrixfläche verlegte Rückleitungen sowohl bei den Treiberleitungen als auch bei den Leseleitungen. Die Erfindung ermöglicht demgegenüber eine Einbeziehung der Rückleitung in den Kopplungsvorgang und damit eine Verstärkung des Kopplungseffektes.
Ohne irgendwelche weiteren, besonderen Modifikationen bringt die Anordnung nach der Erfindung ein günstiges Verhältnis des Nutzsignals zum Rauschen. Für gewisse Anwendungen kann es wünschens- wert sein, ein grösseres Ausgangssignal zu haben. Wie aus folgendem noch zu ersehen ist, ist ein bestimmter Betrag des durch die Treiberleitungen erzeugten Flusses in der Weise gerichtet, dass er die Kopplungsleitungen nicht beeinflusst und deshalb für die Bildung eines Ausgangssignals nicht zur Verfügung steht. Ein bequemer Weg der Signalverstärkung bietet das Ausrichten dieses Flusses durch die Speicherplätze, z. B. durch den Einsatz magnetisch permeablen Materials auf eine oderbeideFlächen des Matrixsystems.
Die Erfindung sei nachstehend an Hand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen : Fig. l ein gedrucktes Muster der Treiber- und Leseleitungen für die Steuermatrix einer Rechenanlage, Fig. 2 ein gedrucktes Muster der Kopplungsleiter für die Zusammenarbeit mit dem Muster nach Fig. 1, Fig. 3 und 4 im einzelnen die Anordnung der Kopplungsleiter für die Speicherung der Null bzw. der Eins, Fig. 5 ein Zeitdiagramm für die während der Arbeitsweise der Einrichtung nach der Erfindung auftretenden Impulse und Fig. 6,7 und 8 eine Ausführungsform für eine Matrix nach der Erfindung, bei der die Kopplungsleiter durch Perforation eines kupferplattierten, isolierenden Blattes gebildet sind.
In Fig. l sind dieTreiberleitungen bzw. Schreibleitungen mit 1 bezeichnet. Ein aus isolierendem Material bestehendes Blatt 2 trägt auf der einen Seite einen Satz gedruckter Treiberleitungen 1 und auf der ändern Seite einen Satz gedruckter Abfühlleiter 3 bzw. Leseleiter. Die Leitungen 1 und 3 sind zueinander rechtwinkelig angeordnet. Das isolierende Blatt 2 ist aus harzgebundenem Papier und hat eine Dicke von 0,2 mm, obwohl gefunden worden ist, dass einwandfreie Resultate durch Blätter von 0,05 mmDicke gegebensind. Auf den Blatt ist, ebenfalls gedruckt, ein System abschirmender Leiter 4 aus Kupfer, das zur Reduktion der Interferenz zwischen benachbarten Schnittpunkten bzw. Kreuzungsstellen dient, vorgesehen.
Fig. 2 zeigt ein Muster der auf ein isolierendes Blatt gedruckten Kopplungsleiter. Die Kopplungsleiter sind so angeordnet, dass beim Zusammenbringen der Blätter nach den Fig. 1 und 2 die Kopplungsleiter mit ausgewählten Kreuzungsstellen dieser Treiberleitungen und Abfühlleitungen (Leseleitungen) übereinstimmen bzw. registriert sind.. Wo eine Eins zu speichern ist, sind die Kopplungsleiteranderdafür bestimmten Kreuzungsstelle plaziert. Wo eine Null zu speichern ist, befindet sich kein Kopplungsleiter.
<Desc/Clms Page number 3>
Die Fig. 3 und 4 zeigen Einzelheiten der Anordnung der Kopplungsleiter. Es ist dort ersichtlich, dass zur Speicherung einer Eins im gemeinsamen Bereich sowohl derAbfühl- und der Treiberleiter ein Kopp- lungsleiterplaziert ist. Vier weitere Leiter dieser Art befinden sich an Stellen auf diagonalen Bereichen, die aus diesem gemeinsamen Bereich radial herausragen.
Der einfachste Weg zur Speicherung einer Null besteht darin, dass man die Kreuzungsstelle frei von Kopplungsleitern lässt. Da die Treiber- und Abfühlleiter im rechten Winkel zueinander liegen, kann nämlich dort keine gegenseitige Kopplung beimFehlen eines Kopplungsleiters sein, aber ein verbessertes Verhältnis des Signals zum Rauschen wird erzielt, wenn die Anordnung nach Fig. 4 verwendet wird. In dieser Anordnung ist der gemeinsame Bereich leer gelassen und die Kopplungsorgane liegen unmittelbar oben, unten und zu beiden Seiten des gemeinsamen Bereiches.
Die Arbeitsweise der Einrichtung nach der Erfindung ist folgende :
Es sei angenommen, dass ein Strom zu einem Adressenleiter in Richtung des in Fig. 3 gezeigten Pfeiles eingespeist wird. In den Kopplungsleitern wird eine Strom induziert, der ein Feld erzeugt, das nach dem Lenz'schenGesetz dazu neigt, dem Feld entgegenzuwirken, das durch den Strom im Adressleiter erzeugt wird. Die Richtung des Stromes im Kupplungsleiter ist in den Zeichnungen durch Pfeile eingetragen. Dieser Strom wieder erzeugt eine EMK im Abfühlleiter (Leseleiter), die eine "Eins" im Ausgang bildet.
In ähnlicher Weise liefert die Anordnung nach Fig. 4 einen "Null" -Ausgang von entgegengesetzter Richtung im Abfühlleiter als Reaktion auf eine Änderung des Stromes derselben Polarität wie vorher im Adressleiter.
DerAusgangswert auf dem Abfühlleiter ist wie in Fig. 5 gezeigt. Eine positiv verlaufende Änderung des Treiberstromes führt zu einem positiven Impuls im Abfühlleiter, und die darauf folgende negativ verlaufende Änderung des Treiberstromes erzeugt einen negativen Impuls. Wenn eine Null gespeichert ist, wird der erste Impuls im Abfühlleiter negativ sein und der darauf folgende Impuls ist positiv.
Wird es gewünscht, eine ternäre Information zu speichern, dann können die drei Ziffern, z. B. l, - l und 0, der Reihe nach dargestellt werden durch ein Muster von Kopplungsleitern, wie es die Fig. 3 zeigt, u. zw. durch ein Muster, wie es die Fig. 4 zeigt, und kein Muster. Dies liefert in der Abfühlleitung einen positiven Impuls, gefolgt von einem negativen Impuls, einen negativen Impuls, gefolgt von einem positiven Impuls, und keinem Impuls, gemäss den gespeicherten Ziffern.
Obgleich bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel Kopplungsleiter in Form dünner Blätter aus leitendemMaterial vorgesehen sind, können diese Kopplungsleiter gleichwertig auch die Form von geschlossenen gedruckten Leitern annehmen. Der gezeigte Aufbau verleiht jedoch der Vorrichtung eine leichtere Herstellbarkeit, da das isolierende Blatt anfangs mit einer leitfähigen Unterlage, z. B.
Kupferblatt, versehen werden kann, aus dem nachher die Stellen des Blattes, welche Kopplungsleiter nicht benötigen, herausgestanzt werden. Eine solche Anordnung zeigen die Fig. 6-8.
Die Anordnung nach den Fig. 6-8 enthält eine Sandwich-Konstruktion und schliesst das die Information tragende Kupferblatt auf ihrer isolierenden Unterlage und das das isolierende Blatt, welches die Treiber- und Abfühlleiter trägt, ein. Ein zusätzlicher Vorteil dieser Aufbauart besteht darin, dass das die Information tragende Blatt als Leiter zurReduktion der Induktanz derTreiber- und Abfühldrähte dient und damit eine schnellere Arbeitsgeschwindigkeit erlaubt.
Zur vorstehenden Beschreibung sei noch erwähnt, dass wegen der Anordnung der Treiberleitungen nur auf einer Seite der Kopplungsleiter ein gewisser Betrag des bei Erregung der Treiberleitungen entwikkelten Flusses nicht die Speicherplätze passiert.
In bestimmten Anwendungsfällen, wo es notwendig ist, ein grosses Ausgangssignal zu haben, liefert die Schaffung eines Blockes aus magnetisch permeablen Material, wie z. B. Ferritmaterial, auf einer oder beidenOberflächen der Matrix einevergrösserung desAusgangssignals imBereichvomSbislOfachen.
Eine besonders bequeme Ausbildungsform dieser Verbesserung ist die Sandwichform, bei der die Blätter nach Fig. 1 und 2 zwischen Blöcken aus Ferritmaterial zusammengehalten werden.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.