DE1027433B - Informationstechnische Einrichtung mit magnetischem Speicher - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Zum Speichern von großen Mengen kodierter Informationen werden entweder magnetisierbare Drähte, Bänder, Scheiben oder Magnettrommeln als Informationsträger verwendet. Die Information wird dabei an bestimmten Stellen dieser Medien, sogenannten Speicherzellen, durch Magnetisierungsunterschiede in binärer Form registriert. Beim elektromagnetischen Schreiben und Ablesen von Informationen in bzw. aus dem Medium werden die gewünschten Zellen durch Wählen bestimmter Schreib- und Wiedergabeköpfe sowie auch durch eine Zeitselektion aufgesucht.

Wenn die Information einmal in einem derartigen Medium gespeichert ist, bleibt sie willkürlich lang bewahrt. Andere Registriersysteme, wie mit Quecksilber-Verzögerungsleitungen arbeitende Speichereinrichtungen oder elektrostatische Speichereinrichtungen, besitzen diese Eigenschaft nicht. Bei diesen Speichereinrichtungen muß die Information in jeder Zelle innerhalb einer ziemlich kurzen Zeit abgelesen und aufs neue registriert werden. Jedes Informationselement wird also fortwährend neu aufgeladen. Es ist somit bei diesen Systemen möglich, in jedem Aufladezeitpunkt den alten Informationsinhalt einer Zelle abzulesen und gleichzeitig durch einen neuen Inhalt zu ersetzen. Bei einem nicht regenerativen, magnetischen Speichersystem ist es zwar möglich, den Informations ■ inhalt einzelner Zellen in bestimmten Zeitpunkten zu ändern; es ist aber infolge des großen Schreibsignals nicht möglich, zugleich den alten Inhalt abzulesen.

Dieser Nachteil wird durch die informationstechnische Einrichtung gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß durch die Ausnutzung der von der endlichen Breite des Luftspaltes des Magnetkopfes und seinem endlichen Abstand vom Speichermedium herrührenden Streubreite der den in einzelnen Speicherzellen gespeicherten Zeichen entsprechenden Magnetisierung die in diesen Zellen stehenden Informationen unmittelbar nach ihrer Ablesung durch Überschreiben zur Speicherung anderer Informationen verwendet werden und daß dabei zur Verhinderung der Übersteuerung und einer dadurch hervorgerufenen länger dauernden Sperrung eines Wiedergabeverstärkers zuerst eine Trägerfrequenz, deren Betrag wesentlich größer als der der Zeichenfrequenz ist, durch das von dem Zeichen herrührende Signal moduliert und sodann nach ihrer Verstärkung zum Wiedererlangen des Zeichens einem Demodulator zugeführt wird. Hierdurch ist es möglich, auch bei magnetischen Speichereinrichtungen einzelne Zellen unmittelbar nach ihrer Ablesung zur Aufzeichnung anderer Informationen zu verwenden und damit den Ablauf der einzelnen Rechenoperationen wesentlich zu beschleunigen.

Ein Ausführungsbeispiel der informationstechnischen Einrichtung gemäß der Erfindung soll nun an

Informationstechnische Einrichtung
mit magnetischem Speicher

Anmelder:

Staatsbedrijf der Posterijen,
Telegrafie en Telefonie, Den Haag

Vertreter: Dr.-Ing. O. Stürner, Patentanwalt,
CaIw-Wimberg, Ostlandstr. 36

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 29. Dezember 1952

Leendert Kosten, Den Haag,
ist als Erfinder genannt worden

Hand der Zeichnungen näher beschrieben werden. In den Zeichnungen stellt dar:

Fig. 1 eine magnetische Speichertrommel mit Reihenorgan, Einschreib- und Ablesetor und einer Zeitspur neben der Zeichenspur,

Fig. 2 verschiedene Magnetisierungszustände der Trommeloberfläche und die dadurch hervorgerufenen Spannungen,

Fig. 3 und 4 eine Trommel mit Oszillator, Modulator, Verstärker und Demodulator gemäß der Erfindung.

Von den auf einer Magnettrommel vorhandenen Vorrichtungen soll im folgenden nur eine einzige betrachtet werden. Diese \^orrichtung ist sowohl zum Schreiben als auch zum Ablesen eingerichtet und arbeitet daher nur mit einer einzigen Spur, der sogenannten Informationsspur, der Trommel zusammen. Weiter wird auf der Trommel noch eine zweite Spur vorausgesetzt, auf der eine Reihe von gleichmäßig verteilten Impulsen gespeichert ist. Das hieraus erhaltene Signal durchläuft den Verstärker KV und den Impulsgenerator IR und liefert eine Reihe von Impulsen, die sogenannten Uhrimpulse, die auf der Informationsspur eine der Anzahl der Uhrimpulse entsprechende Zahl von Stellen markieren (vgl. Fig. 1). Die Umgebungen dieser Stellen sind die Speicher-

zellen. Von den Uhrimpulsen werden Steuerimpulse ^i₁ bzw. pi₂ für die Wahl bestimmter Zellen zur Speicherung bzw. zur Wiedergabe abgeleitet.

Es wird vorausgesetzt, obwohl dies nicht wesentlich ist, daß das magnetische Medium ursprünglich neutral

705 958/207

ist und daß die binären Ziffern »1« bzw. »0« in einer bestimmten Zelle dadurch gespeichert werden, daß kurze Stromstöße von verschiedener Richtung durch die magnetische Vorrichtung gesandt werden.
In Fig. 2 zeigt

a) den zeitlichen Verlauf des magnetischen Stromes beim Schreiben eines O-Impulses;

b) den zeitlichen Verlauf der Magnetisierung des unter dem Kopf befindlichen Teiles der Trommel;

Kopf K_k abgenommenen Uhrimpulse werden über den Verstärker KV dem Impulsgenerator IR zugeleitet und sodann als /»^-Impulse direkt dem Ablesesteuerkreis P₂ zugeführt, der die von dem Informations-

S kopf K_t über den Verstärker AV kommenden Signale nur bei Abwesenheit von />i"₂-Impulsen passieren läßt. Das von dem Kreis P₂ in einem bestimmten Augenblick durchgelassene Signal gelangt sodann in das Rechenwerk RO, in dem aus der in diesem Signal vor-

c) den zeitlichen Verlauf der durch b hervorgerufenen io handenen Information zusammen mit anderer im Spannung in der Kopf wicklung; Rechenwerk stehender oder von außen zugeführter

d), e) und f) desgleichen beim 1-Impuls. Information bestimmt wird, ob und, wenn ja, welche

In allen Fällen ist die Zeitskala mit Bezug auf den neue Information in der betreffenden Zelle gespeichert diese Zelle markierenden Uhrimpuls zu wählen. Ist in werden soll. Der Begriff »Rechnen« im Rechenwerk der betrachteten Zelle eine »1« gespeichert worden und 15 ist hier in der weiten Bedeutung vom Bilden neuer wird diese Ziffer bei einer folgenden Umdrehung im codierter Information durch Anwendung mathemarichtigen Zeitpunkt mit einer »0« überschrieben, so tischer Operationen zu verstehen. Diese Information kommt das Medium nahezu in denselben Zustand, wie _wi_rd vom Rechenwerk etwa als ein Schreibsignal an K₁ wenn direkt eine »0« aufgezeichnet worden wäre. Die weitergegeben, wobei nur ein Teil dieses Signals von Wirkungen früherer Registrierungen sind also zu ver- 20 dem Steuerkreis P₁ durchgelassen wird. Der dem nachlässigen. Kreis P₁ zugeführte Steuerimpuls Pi₁ wird aus dem

Wenn bei einer Umdrehung, bei der keine Registrie- Uhrimpuls ki durch Verzögerung mittels des Impulsrung erfolgt, die Spannung an den Klemmen der verzögerers IV erhalten.

magnetischen Vorrichtung abgenommen wird, ergibt Bei der beschriebenen Schaltung wird jedoch wäh-

sich für diese Spannung als Funktion der Zeit der 25 rend der Speicherung neuer Information durch den bei c bzw. f dn Fig. 2 dargestellte Verlauf, je nachdem, Magnetkopf K_t ein großer Stromstoß gesandt, der ob zuletzt eine »0« oder eine »1« registriert worden einen entsprechend großen Spannungsstoß am Einist. Nach Verstärkung und unter Verwendung des im g_ang d_es Verstärkers AV verursacht. Dieser Spanschraffierten Zeitraum wirksamen Steuerimpulses kann nungsstoß liegt z. B. 80 db über dem Pegel des normal hiermit eine eindeutige Bestimmung der letzten Re- 30 von dem Verstärker zu bewältigenden Ablesesignals, gistrierung erhalten werden. Wenn, wie dies normalerweise der Fall ist, der VerWenn die Luftspalte der magnetischen Vorrichtung stärker^F als Wechselstrom verstärker ausgebildet unendlich schmal und ihre Entfernung vom Medium i_st, wird er beim Schreiben durch Übersteuerung in unendlich klein wäre, würde die Registrierung eines einen solchen Zustand gebracht, daß er einige Zeit Elements die Magnetisierung einer Fläche verursachen, 35 nicht auf das Signal des Wiedergabekopfes anspricht, welche dem Produkt aus der Spaltlänge und dem von £>i_e Zeit, während welcher diese Unempfindlichkeit der Trommel während des Schreibsteuerimpulses in
tangentialer Richtung zurückgelegten Weg gleich ist.
Da die Spaltbreite und -entfernung jedoch nicht
unendlich klein sind, tritt eine gewisse Streuung des ₄₀
magnetischen Feldes auf.

Infolgedessen ist die wirklich magnetisierte Fläche
je Zelle größer, so daß beim Ablesen ein in dem Medium liegender magnetischer Dipol schon einen erkennbaren Einfluß auf die magnetische Vorrichtung 45
ausübt, bevor er dem Luftspalt genau gegenüberliegt.
Beim Ablesen tritt wiederum ein Streuungseffekt
auf, so daß bei der Wiedergabe mit Bezug auf den
Uhrimpuls schon in einem Augenblick vor dem Zeitraum, in welchem bei der Registrierung der Schreib- 50 den. Eine Übersteuerung hat dann keine Unempfindimpuls auftrat (Fig. 2), ein erkennbares Signal er- Hchkeit des Verstärkers mehr zur Folge. Diese Lösung halten wird. Es ist also möglich, die Vorrichtung ist aber wenig ansprechend.

derart anzuordnen, daß die Ablesesteuerimpulse, das Gemäß der Erfindung wird daher statt des VerIntervall mit nach links gerichteter Schraffierung, stärkers AV die Kombination von einem Trägereinen Augenblick vor den Schreibsteuerimpulsen, d. h. 55 frequenz-Oszillator O₁ einem Modulator M, einem dem Intervall mit nach rechts geneigter Schraffierung, Hochfrequenzverstärker V und von einem Detektor D auftreten. (vgl. Fig. 4) verwendet.

Gemäß der Erfindung wird dieser Effekt dazu be- O ist ein Trägerfrequenzoszillator, dessen Frequenz

nutzt, um in einer einzigen Umdrehung während eines groß ist in bezug auf die höchste Frequenz, die noch Ablesesteuerimpulses den Informationsinhalt einer 60 wesentlich in dem von dem Wiedergabekopf K₁ kom-Zelle abzutasten und diesen Inhalt, wenn erforderlich, menden Signal vorhanden ist.

während des unmittelbar darauffolgenden Schreib- In dem Ringmodulator M wird die Trägerfrequenz

Steuerimpulses zu ändern. Die Zeit zwischen dem Ab- mit dem von dem Kopf K_t kommenden Signal modulese- und Schreibsteuerimpuls ist verfügbar, um aus Hert. Danach wird das Signal durch den Verstärker V der abgelesenen Information gegebenenfalls unter Ver- 65 verstärkt und sodann dem Detektor!? zur Demoduwendung von auf andere Weise zugeführter Infor- lation zugeführt. Das gleichgerichtete Signal wird mation den etwa zu registrierenden neuen Informa- sodann dem Steuerkreis P₂ (Fig. 3) zugeführt. Um tionsinhalt einer Zelle zu bestimmen. für eine abgelesene »1« oder »0« genügend verschie-

Fig. 3 zeigt das Schaltbild einer solchen Einrich-· dene Einstellungen von P₂ zu erhalten, muß der Motung. Die von der magnetischen Vorrichtung dem 70 dulatorM unsymmetrisch eingestellt werden. Hierzu

besteht, ist im Hinblick auf die Periode der niedrigsten im Ablesesignal vorkommenden Frequenz, die noch verstärkt werden soll, verhältnismäßig groß.

Da der Verstärker AV die in der folgenden Zelle gespeicherte Information wieder verarbeiten soll, stellt dies eine erhebliche Beschränkung hinsichtlich des Abstandes, in dem die einzelnen Zellen hintereinander angeordnet werden können, dar.

Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, müßte der Verstärker AV als Gleichstromverstärker ausgeführt und die erforderlichen Anoden- und Schirmgitterspannungen Batterien oder elektronisch, d. h. trägheitslos stabilisierten Netzgeräten entnommen wer-

kann der veränderliche Widerstand R_d oder eine an die Querverbindung angelegte Vorspannung dienen.

Der Steuerkreis gemäß Fig. 3 ist in Fig. 4 durch eine Doppeltriode dargestellt. Durch die Kopplung der Gitter mit den von dem Rechenwerk RO kommenden Leitern und dem die jH₂-Impulse führenden Punkt, an denen normalerweise ein Potential von etwa -20VoIt liegt, sind die beiden Trioden im Ruhezustand stromlos. Die Reihenschaltung der Kathodenwiderstände R_ki und R_k0 ist bei der Wiedergabe nur als eine Dämpfung von einigen db erkennbar.

Soll eine »1« gespeichert werden, so wird von dem Rechenwerk RO die Spannung auf der linken Zufuhrleitung auf z. B. +10 Volt gebracht. Sobald nun der Steuerimpuls pi.₂ eintrifft, nimmt auch der />i₂-Leiter ein Potential von +10VoIt an. Hierdurch steigt die Gitterspannung der linken Triode auf +10VoIt an, so daß diese Triode leitend wird.

Der Kathodenstrom fließt zum Teil über den Widerstand R^₁ sowie zum Teil über die Reihenschaltung von K₁ und R_!l0. Die Widerstände sind derart bemessen, daß der letztere Teilstrom groß genug ist, um eine »1« auf der Trommel MTR zu speichern. Das Speichern einer »0« erfolgt in ähnlicher Weise mittels der rechten Triode. Der Strom fließt dann durch Ki in entgegengesetzter Richtung.

Beim Schreiben wird an den Kopf Ki eine große Spannung gelegt, die auch den Verstärker V beeinflußt, so daß dieser für das Lesesignal unempfindlich wird. Dies ist auf die Änderung des Energieinhalts verschiedener Kopplungs- und Entkopplungselemente sowie auch auf den Einfluß der bei den großen Aussteuerungen auftretenden Demodulationserscheinungen zurückzuführen. Da der Verstärker V nur Frequenzen in der Umgebung der Trägerfrequenz zu verstärken hat, brauchen die Wiederherstellzeiten von Kopplungs- und Entkopplungskreisen also nur ein wenig größer als die Periode der Trägerfrequenz gewählt zu werden. Die Ausschwingzeiten der einzelnen Kreise werden ein wenig größer gewählt. Die abnormale Einstellung des Verstärkers V geht dann nahezu in einer Zeit, die einige Male die Größenordnung der besagten Zeiten beträgt, also in einigen Perioden der ι Trägerfrequenz, in die normale über. Da diese Periode hinsichtlich der Periode der niedrigsten im Ablesesignal praktisch vorkommenden Frequenz und desto mehr in Hinsicht auf den Zeitraum zwischen zwei Uhrimpulsen klein ist, kann der Verstärker V nach einem Schreibimpuls die normale Einstellung wieder erreicht haben, bevor der folgende Ablesesteuerimpuls auftritt.

ίο

Der Detektor D kann auf einem so hohen Energie pegel arbeiten, daß die Übersteuerung beim Schreiben mit einfachen Mitteln, wie begrenzenden Gleichrichtern, vermieden werden kann.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Informationstechnische Einrichtung mit magnetischem Speicher, insbesondere für elektronische Rechenmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ausnutzung der von der endlichen Breite des Luftspaltes des Magnetkopfes und seinem endlichen Abstand vom Speichermedium herrührenden Streubreite der den in einzelnen Speicherzellen gespeicherten Zeichen entsprechenden Magnetisierung die in diesen Zellen stehenden Informationen unmittelbar nach ihrer Ablesung durch Überschreiben zur Speicherung abgeänderter Informationen verwendet werden und daß dabei zur Verhinderung der Übersteuerung und einer dadurch hervorgerufenen länger dauernden Sperrung eines Wiedergabeverstärkers (AV) zuerst eine Trägerfrequenz, deren Betrag wesentlich größer als der der Ablesefrequenz ist, durch das von dem Zeichen herrührende Signal moduliert und sodann nach ihrer Verstärkung zum Wiedererlangen des Zeichens einem Demodulator zugeführt wird.

2. Informationstechnische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rechen- und Codiereinrichtung (RO) vorgesehen ist, die es gestattet, fremd eingegebene Informationen zusammen mit der gespeicherten in beliebiger Weise zu verarbeiten und das neue Ergebnis derart zu speichern, daß die Lage des Zeichens auf dem Magnetträger durch Uhrimpulse bestimmt wird, die auf einer parallel zur Zeichenspur laufenden Spur aufgezeichnet sind und über einen Magnetkopf (A'ß) einen Verstärker (KV) und einen Impulsregenerator (IR) einem Torkreis (P₂) und über einen Impulsverzögerer (IV) einem Torkreis (P₁) zugeführt werden (Fig. 3).

In Betracht gezogene Druckschriften: Das Buch »High-Speed Computing Devices« von Tompkins, Wakelin und Stifter Jr., McGraw-Hill Book Comp., Inc., New York —Toronto —London, 1950, S. 322ff.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen