DE1095012B - Speicheranordnung mit Supraleitern - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 42m 14 ^

INTERNAT. KL. G 06 f

PATENTAMT

116995 IX/42m

ANMELDETAG: 18. SEPTEMBER 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AÜSLEGESCHRIFT: 15. DEZEMBER 1960

Für die Verwendung in elektronischen Rechenmaschinen und anderen Geräten zur automatischen Datenverarbeitung sind vor einigen Jahren Speicherelemente entwickelt worden, in welchen die Eigenschaft der sogenannten Supraleiter ausgenutzt wird, bei bestimmten tiefen Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunktes ihren elektrischen Widerstand zu verlieren und beim Anlegen eines magnetischen Feldes ausreichender Feldstärke wieder in den normalleitenden Zustand zu gelangen. Man unterscheidet dabei Speicher mit Suprastrom und Flip-Flop-Speicher.

Ein Speicher mit Suprastrom besteht aus einer geschlossenen supraleitenden Schleife, in der die gewöhnlich binären Informationen in Form von dauernd ohne äußere Energiezufuhr fortdauernden sogenannten Supraströmen gespeichert werden. Die beiden binären Zustände werden dabei entweder durch in entgegengesetzten Richtungen fließende Supraströme oder durch das Vorhandensein und Fehlen solcher Ströme dargestellt. Zur Erzeugung eines Suprastromes wird der Eingangsstrom transformatorisch oder galvanisch in die Schleife eingekoppelt und ein Teil der Schleife entweder durch den Strom selbst oder durch ein von außen angelegtes Magnetfeld vorübergehend in den normalleitenden Zustand übergeführt. Hierdurch kann das Magnetfeld des Eingangsstromes in die Schleife eindringen, mit der es dann, wenn die Schleife wieder supraleitend geworden ist, unveränderbar verkettet bleibt. Beim Abschalten des Eingangsstromes entsteht daher in der Schleife ein entsprechender Strom, der dann ohne äußere Energiezufuhr fortdauert.

Ein Flip-Flop-Speicher entspricht etwa der bekannten Schaltung mit Vakuumröhren und besteht aus zwei parallel an eine Stromquelle angeschlossenen supraleitenden Zweigen, die noch derart über Kreuz miteinander verbunden sein können, daß ein Strom in einem Zweig einen Teil des anderen Zweiges in den normalleitenden Zustand überführt. Zum Einstellen eines der beiden stabilen Zustände wird in einem der beiden Zweige ein Widerstand eingeführt, wodurch der Strom aus der angeschlossenen Stromquelle ganz in dem anderen Zweig fließt.

Die Abfrage des Speicherzustandes geschieht bei beiden Speichern für gewöhnlich mit Hilfe einer supraleitenden Torleitung, welche den von dem Strom in dem Speicherelement erzeugten Magnetfeldern ausgesetzt wird und durch ihren Leitfähigkeitszustand den Speicherzustand anzeigt. Die Abfrage kann auch durch Umschalten des Speicherelements zwischen seinen stabilen Zuständen und magnetisches Abfühlen der dabei auftretenden Stromänderung erfolgen. Nur das erste Verfahren ist nichtlöschend.

Speicheranordnung mit Supraleitern

Anmelder:

International

Business Machines Corporation, New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dr. jur. E. Eisenbraun, Rechtsanwalt, Böblingen (Wüxtt), Poststr. 21

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 19. Dezember 1958

John Leander Anderson, Poughkeepsie, N. Y.

(V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

Es sind Speicheranordnungen bekannt oder vorgeschlagen worden, in welchen eine größere Anzahl solcher Speicherelemente zum Auslesen oder Einschreiben von Informationen einzeln oder in Gruppen ausgewählt werden können. Diese Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß sie entweder für jeden Betriebszustand eine eigene Auswähleinrichtung benötigen, oder aber daß beim Lesevorgang die gespeicherte Information gelöscht wird. Des weiteren können in den bekannten Speicheranordnungen nur binäre Informationen gespeichert werden, da die Speicherelemente nur zwei stabile Zustände aufweisen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Speicheranordnung der beschriebenen Art, welche diese Nachteile nicht aufweist. Das wird erfindungsgemäß, dadurch erreicht, daß jedem Speicherelement bzw. jeder Gruppe von gleichzeitig zu beeinflussenden Speicherelementen eine Anzahl von Leitungen zum Auswählen der verschiedenen Betriebszustände (Einstellen, Rückstellen, Lesen bzw. Schreiben, Lesen) zugeordnet ist, daß diese Leitungen mit einer der Anzahl der auszuwählenden Koordinatenrichtungen gleichen Anzahl von Leitungen zur Koordinatenauswahl parallel geschaltet und an eine Stromquelle angeschlossen sind, daß sämtliche dieser Leitungen supraleitend sind und einen Bereich aufweisen, der durch die Feldstärkeänderung eines von einer dort einwirkenden Steuerspule erzeugten Magnetfeldes zwischen dem supraleitenden und dem normalleitenden Zustand umsteuer-

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bar ist, und daß diese Steuerspulen durch entsprechenden Steuerspulen einer größeren Anzahl von Speicherelementen zugeordnete Leitungen beeinflußbar sind.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird zu der Parallelschaltung der supraleitenden und jeweils mit einem in seinem Leitfähigkeitszustand umsteuerbaren Bereich versehenen Leitungen zur Koordinatenauswahl bzw. zum Auswählen der Betriebszustände eine weitere derartige Leitung parallel ge- ίο schaltet, die einen weiteren in seinem Leitfähigkeitszustand umsteuerbaren Bereich aufweist und dieser zweite Bereich von dem durch die Leitungen zur Koordinatenauswahl fließenden Strom beeinflußt wird.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher beschrieben, in denen die Anwendung auf die verschiedenen Arten von Speicherelementen auf gruppenweise adressierbare Speicher und auf Dezimalspeicher gezeigt ist. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Speicherelement nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Speicheranordnung mit einzeln adressierbaren Speicherelementen,

Fig. 3 eine Speicheranordnung mit gruppenweise adressierbaren Speicherelementen,

Fig. 4 eine Speicheranordnung mit mehreren Anordnungen nach Fig. 3,

Fig. 5 ein in der Anordnung nach Fig. 3 verwendetes Speicherelement,

Fig. 5 A die Kurvenform des für den Betrieb der Anordnung nach Fig. 3 als Dezimalspeicher erforderlichen Eingangsstroms,

Fig. 6 eine Weiterbildung der Anordnung nach Fig. 3 und

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung.

Der in Fig. 1 gezeigte Speicher umfaßt zwei Leisten, eine Schreibleiste 10 und eine Leseleiste 12. Jede dieser Leisten ist mit mehreren öffnungen versehen, die die Leisten in mehrere parallele Strompfade aufteilen. Die Schreibleiste 10 umfaßt die Parallelpfade 1OX, 1OF und 1OZ und 107? und die Leseleiste 12 die Pfade 12/VJ?, 12X und 12Y. Der Pfad 1Oi? der Leiste 10 enthält einen dünnen Abschnitt, der einem Draht ähnelt. Dieser Abschnitt ist ein Teil des Pfades und hat die Form einer relativ schmalen Materialleiste. Er ist aber wie andere Leitungen, die zum Steuern von Teilen der Schaltung zwischen dem supraleitenden und dem normalleitenden Zustand verwendet werden, in dieser Form dargestellt, um eine mehr graphische Darstellung zu erhalten. Die Schreibleiste 10 wird mit einem Längsstrom I_w und dieLeseleiste 12 mit einem Längsstrom I_R versehen. Binäre Informationen werden in Form von fortdauernden Strömen in einer geschlossenen Supraleiterleiste L gespeichert, die angrenzend an die parallelen Pfade 1OZ und 107? der Schreibleiste 10 und den Pfad 12 NR der Leseleiste 12 angeordnet ist. Fortdauernde^ Ströme werden in dieser Schleife wahlweise gespeichert und zerstört, indem der Strom I_w in der Leiste 10 in vorherbestimmten Reihenfolgen zwischen den parallelen Pfaden verschoben wird, und die Informationen werden aus der Vorrichtung entnommen durch Steuerung des Stroms I_R in der Leiste 12.

Die Speicherschaltung von Fig. 1 besteht vollständig aus Supraleitermaterial, und zwar die schraffierten Teile aus einem weichen und die restlichen Teile aus einem harten Supraleitermaterial. »Hart« ist ein Supraleiter, der ein relativ starkes magnetisches Feld braucht, um bei der Betriebstemperatur der Schaltung normalleitend zu werden, und »weich« ist ein Supraleiter, der ein relativ schwaches magnetisches Feld braucht, um bei der Betriebstemperatur der Schaltung normalleitend zu werden. Die Schaltung von Fig. 1 kann z. B. bei einer Temperatur von etwa 3,7° K betrieben werden, und dann wird Blei für die harten Supraleiterteile der Schaltung und Zinn für die weichen Supraleiterteile verwendet.

Informationen werden in der Schleife L unter der Steuerung von mehreren Steuereingängen in Form der Steuerleitungen Χψ, Y_w, Z_w und R_w gespeichert. Jede dieser Steuerleitungen ist so angeordnet, daß sie ein magnetisches Feld an einen weichen Supraleiterteil eines entsprechenden der parallelen Pfade 1OX, 10 Y, 1OZ und 107? der Leiste 10 anlegt. Da jede dieser Steuerleitungen aus einem harten Supraleiter besteht, kann sie ein genügend starkes magnetisches Feld an den entsprechenden weichen Supraleiterteil anlegen, um diesen normalleitend zu machen und trotzdem im supraleitenden Zustand zu bleiben. Obwohl bestimmte Steuerleitungen mehr als einen der Parallelpfade überqueren, überquert jede nur den weichen Supraleiterteil eines Pfades und führt bei ihrer Erregung Widerstand nur in den betreffenden Pfad ein. Wenn also z. B. die Steuerleitung Y_w erregt wird, wir dadurch ein magnetisches Feld an Teile der beiden Pfade 1OX und 10 Y angelegt, aber der diesem Feld ausgesetzte Teil des Pfades 1OX ist ein harter Supraleiter und bleibt supraleitend, während der weiche Supraleiterteil des Pfades 10 Y, der dem Feld ausgesetzt wird, normalleitend wird. Es können auch andere Herstellungsverfahren verwendet werden, damit eine Steuerleitung, die mehr als einen Supraleiterpfad überquert, bei ihrer Erregung nur einen dieser Pfade normalleitend macht.

Wenn angenommen wird, daß eine binäre Eins in der Schleife L gespeichert ist, wenn diese einen fortdauernden Strom enthält, und daß eine binäre Null gespeichert ist, wenn die Schleife keinen fortdauernden Strom enthält, werden die verschiedenen Steuerleitungen für die Eingabe von Informationen wie folgt erregt:

	SCHREIBEN	RÜCKSTELLEN
	Speichern einer binären Eins	Speichern einer binären Null
Schritt 1	Erregung der Leitungen Χψ, Υψ, Zw und 7?^	Erregung der Leitungen Χψ, Υψ, Ζψ und Rψ
Schritt 2	Abschaltung der Leitung Ζψ	Abschaltung der Leitung Rψ
Schritt 3	Abschaltung der Leitungen Χψ und Υψ	Abschaltung der Leitungen Xw und Υψ
Schritt 4	Erregung der Leitung Ζψ	Erregung der Leitung Rw
Schritt 5	Abschaltung der Leitungen Ζψ und 7?^	Abschaltung der Leitungen Ζψ und 7?^

magnetisch gekoppelt ist, d. h., der Strom in diesem Pfad erzeugt keinen Nettofluß durch die Schleife L. Nach dem fünften Schritt einer Rückstelloperation, in dem die Leitungen Ζψ und i?^ beide abgeschaltet

Schreiboperation der Fall ist, und in der Schleife Z ist kein Strom gespeichert, so daß der Speicher nun im Rückstell- oder binären Nullzustand ist.

Die Leseoperation besteht aus einem einzigen Schritt. Der supraleitende oder normalleitende Zustand der weichen Supraleiterteile der Pfade 12 X, 12 Y und 12 Ni? der Leseleiste 12 wird durch das Vorhandensein oder Fehlen eines Steuerstroms in den

Bei der Schreiboperation und insbesondere deren während Schritt 4 der Rückstelloperation die Leitung Schritt 1 wird durch die gleichzeitige Erregung der i?^ wieder erregt wird, um den Strom Ιψ aus dem Steuerleitungen X_w, Y_w, Z_w und i?^ Widerstand in Pfad 1Oi? in die Pfade 1OX und 1OF zu verschiejeden der Pfade 1OX, 1OF, 1OZ und 1Oi? eingeführt, ben, wird kein fortdauernder Strom in der Schleife L so daß sich der Strom Ιψ zu gleichen Teilen unter 5 induziert, da der Pfad 1Oi? mit dieser Schleife nicht diese Pfade aufteilt. Wenn während Schritt 2 die
Steuerleitung Z_w abgeschaltet wird, wird der ganze
Strom I_w in den Pfad Ζψ verschoben. Dieser Pfad
grenzt an einen Teil der Schleife L an, so daß durch

einen Strom in dem Pfad ein magnetisches Feld er- to werden, teilt sich der Strom I_w also auf die Pfade zeugt wird, das sowohl diese Schleife durchsetzt als 1OX und 1OF auf, wie es nach dem Ende einer auch an einen weichen Supraleiterteil der Schleife mit
der Bezeichnung L₂ angelegt wird. Der Aufbau der
den Pfad Z_w bildenden Leitung und die Größe des
Stroms Ιψ sind so beschaffen, daß, wenn sich der 15
ganze Strom I_w im Pfad 1OZ befindet, ein magnetisches Feld an das Segment L₂ angelegt wird,
welches stark genug ist, um dieses Segment normalleitend zu machen.

Im Schritt 3 werden die Steuerleitungen X_w und 20 Leitungen X^, F^ bzw. der Schleife L bestimmt. Die Yψ abgeschaltet, so daß die Pfade 1OX und 10 F wie- Schleife L enthält ein Segment Ln_R, das so angeordder supraleitend werden können. Da jedoch der Pfad net ist, daß es ein magnetisches Feld an den Pfad 10 Z noch supraleitend ist, erfolgt keine Verschiebung 12 NR der Leseleiste 12 anlegt. Wenn ein fortdauerndes Stroms Ιψ aus diesem Pfad, und das Segment L₂ der Strom in der Schleife L kreist, d. h., wenn der der Schleife L bleibt weiterhin normalleitend. Wenn 25 Speicher eine binäre Eins enthält, ist der Pfadl2iV7? jedoch im Schritt4 die Steuerleitung Ζψ wieder erregt normalleitend. Wenn die Schleife L keinen fortwird, wird Widerstand in den Pfad 1OZ eingeführt, dauernden Strom enthält und daher die Vorrichtung und dadurch wird der Strom Ιψ aus diesem Pfad hin- im binären Nullzustand ist, ist der Pfad 12NR supraausverschoben und in die jetzt supraleitenden Pfade leitend. Die Vorrichtung wird abgefragt durch die 1OX und 1OF hinein. Bei dieser Stromverschiebung 30 Erregung der Leitungen Y_R und X^, wodurch die wird das Segment L₂ zu einem Zeitpunkt supraleitend, Pfade 12 X und 12 i? normalleitend werden. Wenn die wenn noch Magnetfluß dadurch erzeugt wird, daß der Vorrichtung eine binäre Eins speichert und der Pfad Strom Ιψ im Pfad 1OZ die Schleife L durchläuft. Da 12 A^ri? normalleitend ist, besteht kein vollständig der Nettofluß durch eine supraleitende Schleife nicht supraleitender Pfad für den Lesestrom I_R, und daher verändert werden kann, bewirkt die fortlaufende Ver- 35 wird eine Ausgangsspannung zwischen zwei Ausgangsschiebung des Stroms Ιψ aus dem Pfad 1OZ hinaus, klemmen 12 A und 125 angezeigt. Wenn dagegen die nachdem das Segment L_z< supraleitend geworden ist, Vorrichtung eine binäre Null speichert und der Pfad daß in dieser Schleife ein fortdauernder Strom er- 12 iVi? supraleitend ist, wird der ganze Strom I_R durch richtet wird. Dieser fortdauernde Strom kreist wei- diesen supraleitenden Pfad geleitet, wenn die Steuerterhin in der Schleife, bis ein Teil der Schleife nor- 40 leitungen X^ und F^ erregt werden, und zwischen den malleitend wird. Klemmen 12 A und 125 wird keine Ausgangsspan-

Im Schritt 5, dem letzten der Schreiboperation, werden die Steuerleitungen Ζψ und i?^· abgeschaltet, aber da der ganze Strom I_w bereits zwischen die jetzt supraleitenden Pfade 1OX und 1OF aufgeteilt ist, 45 wird kein Strom in die Pfade 1OZ und 1Oi? verschoben, wenn sie supraleitend werden. Als Ergebnis der aus fünf Schritten bestehenden Schreiboperation wird also ein eine binäre Eins darstellender fortdauernder

Strom in der Schleife L gespeichert, und der Strom I_w 50 eingeführt werden soll, nur eine oder keine der ist zwischen die supraleitenden Pfade 1OX und 1OF Steuerleitungen X_w und Y_w während Schritt 1 eraufgeteilt, regt würde, würde der ganze Strom Ιψ durch den

Drei der fünf Schritte für eine Rückstelloperation Pfad oder die Pfade 1OX und 1OF geleitet, der oder entsprechen den Schritten einer Schreiboperation. Der die supraleitend bleiben. Da während der nachfolgeneinzige Unterschied zwischen den beiden Operationen 55 den vier Operationsschritte keine weiteren Erregungsbesteht darin, daß während der Schritte 2 und 4 einer impulse den X- und F-Leitungen zugeführt werden, Schreiboperation die Leitung Ζψ abgeschaltet und er- bleiben der Pfad oder die Pfade 10 X und 10 F supraregt wird, während während der Schritte 2 und 4 einer leitend, und wenn der Strom Ιψ erst einmal in einem Rückstelloperation die Leitung i?^ abgeschaltet und oder beiden dieser Pfade fließt, bleibt die Stromerregt wird. Infolgedessen wird im Schritt 2 einer 60 verteilung während der übrigen Schritte unverändert. Rückstelloperation der ganze Strom/^- zum Pfad 1Oi? Daher bleibt, selbst wenn der Pfad 1OZ während des anstatt zum Pfad 1OZ geleitet. Der Pfad 1Oi? enthält Schrittes 2 einer Schreiboperation und der Pfad 1Oi? ein Segment 10Ra, das in Form eines Drahtes darge- im Schritt 2 einer Rückstelloperation supraleitend stellt und so angeordnet ist, daß es ein magnetisches wird, der Strom Ιψ vollständig in dem einen oder den Feld an ein Segment der Schleife L anlegt, aber mit 65 beiden der Pfade 1OX und 10 F, die dann supraleitend der Schleife nicht induktiv gekoppelt ist. Wenn daher sind, und der Zustand der Schleife L wird nicht beder Strom Ιψ durch den Pfad 1Oi? während Schritt 2 einflußt. Wenn während einer Leseoperation eine oder einer Rückstelloperation geleitet wird, wird Wider- beide der Steuerleitungen X^ und Y_R nicht erregt stand in die Schleife eingeführt, um jeden etwa darin werden, bleibt einer der Pfade 12 X und 12 F oder kreisenden fortdauernden Strom zu entfernen. Wenn 70 beide supraleitend, und es entsteht ohne Rücksicht auf

nung erzeugt außer einer eventuellen Wanderwelle, die entsteht, wenn eine Stromverschiebung aus den Pfaden Y_R und X_R zum Pfad 1Oi? erfolgt.

Für jede der oben beschriebenen Schreib- und Leseoperationen müssen die X-und F-Steuerleitungen beide erregt werden. Wenn z. B. während einer Operation, in der entweder eine binäre Eins (Schreiben) oder eine binäre Null (Rückstellen) in den Speicher

den Zustand des Pfades 12A^TR keine Ausgangsspannung zwischen den Klemmen 12^4 und 12 B. Natürlich können die X-Steuerleitungen X_w und X^ in Reihe geschaltet und durch dieselbe Stromquelle erregt werden und gleichermaßen die Steuerleitungen Y_w und Yr.

Da das Speichersystem von Fig. 1 mit Signalen sowohl auf der Χψ- als auch der F^-Steuerleitung für eine Schreib- oder Rückstelloperation und mit Signalen auf ihren X_R- und F_Ä-Leitungen für eine Leseoperation adressiert werden muß, können die Leisten 10 und 12 viel langer sein als hier gezeigt und mehrere Speichervorrichtungen der gezeigten Art umfassen. Jede solche Vorrichtung hat eine bestimmte Kombination von X- und F-Steuerleitungen zum Adressieren der Vorrichtungen während Schreib-, Rückstell- und Leseoperationen, damit bei solchen Operationen nur diejenige Vorrichtung betroffen wird, die sowohl von der X- als auch von der F-Steuerleitung, an die Adressensignale gelangen, gesteuert wird.

Ein Mehrbitspeicher dieser Art ist in Fig. 2 gezeigt, worin Speicher gleich dem von Fig. 1 verwendet werden. Die Speicher von Fig. 2 unterscheiden sich von denen von Fig. 1 insofern, daß die letztgenannten nur eine einzige Leiste verwenden, der ein Strom Ιψ_κ sowohl für das Lesen als auch für das Schreiben zugeleitet wird. Gemäß Fig. 2 bestehen die vier Speicher Sl, S 2, S3 und S^ aus einer einzigen Leiste 20 und vier Schleifen Ll, L2, LZ und L 4 für fortdauernden Strom. Der Strom Ιψ% wird wahlweise in der Leiste 20 verschoben, um die Eingabe von Informationen in diese Speicher und die Abfragung der Speicher zu steuern. Diese Operationen werden durch

ίο Signale gesteuert, welche den Schreib-, Lese- und Rückstellsteuerleitungen Z_WR, NR_WR und Rw_R und den einzelnen X- und F-Adressenwählleitungen X^ und Y-WR zugeführt werden. Bei der Vorrichtung S1 sind die Steuerleitungen Z_WR, R\p_R und NR_WR so angeordnet, daß sie ein magnetisches Feld an die weichen Supraleiterteile der Pfade 2OZ, 2Oi? bzw. 20A^ri? anlegen, und die Adressensteuerleitungen X\y_R und Ywr legen magnetische Felder an die weichen Supraleiterteile der Pfade 20 X bzw. 2OY an. Die Schreib-, Rückstell- und Leseoperationen für jede der Vorrichtungen Sl, S2, S3 und 5"4 von Fig. 2 gleichen der oben für die Vorrichtung von Fig. 1 beschriebenen Operation. Die für jede dieser Operationen für die Vorrichtung von 5" 1 von Fig. 2 nötigen Schritte sind unten aufgeführt:

	SCHREIBEN	RÜCKSTELLEN	LESEN	dasselbe
	(Speichern binäre Eins)	(Speichern binäre Null)		Abschalten ArRWR
Schritt 1	Erregen XWR, YWR, ZWR RWR und NRWR	dasselbe	dasselbe
Schritt 2	Abschalten ZWR	Abschalten RWR	Erregen NRWR
Schritt 3	Abschalten Χψ% und YwR	dasselbe	dasselbe
Schritt 4	Erregen ZWR	Erregen RWR
Schritt 5	Abschalten ZWR, RWR, NRWR	dasselbe

Die Schritte 1, 3 und 5 sind für Schreib-, Rückstell- und Leseoperationen gleich. Die Schreib- und Rückstelloperationen gleichen genau den Schreib- und Rückstelloperationen für die Vorrichtung von Fig. 1, nur wird in der Vorrichtung von Fig. 2 eine andere Leitung NR_WR während des ersten Schritts jeder Operation erregt, damit die ganze Vorrichtung anfangs normalleitend wird, und diese Leitung bleibt bis zum letzten Operationsschritt erregt. Sonst sind die Operationen dieselben, und zwar wird der ganze Strom Ιψκ zuerst in den Pfad 2OZ für eine Schreiboperation und in den Pfad 2Oi? für eine Rückstelloperation geleitet und dann zurück in die Pfade 20 X und 20 Y, welche von den Adressenwählsteuerleitungen X\p_R und Yw_R gesteuert werden.

Während einer Leseoperation wird der Strom I_WR durch den Pfad 10Ni? geleitet. Der Pfad 2OiVi? bleibt normalleitend, wenn ein fortdauernder Strom in der Schleife Ll durch das darin enthaltene Segment L1_NR gespeichert ist. Daher wird während der Leseoperation, wenn der Speicher Sl eine binäre Eins enthält, eine Ausgangsspannung zwischen den Klemmen 20^ί und 20 B erzeugt, und wenn die Speichervorrichtung Sl eine binäre Null enthält und daher kein Strom in der Schleife Ll enthalten ist, ist der Pfad 20-Vi? supraleitend, und zwischen 20^4 und 205 entsteht keine Ausgangsspannung.

Die einzelnen Speicher Sl, S2, S3 und S4: von Fig. 2 arbeiten in derselben Weise. Die Steuerleitungen Z_WR, Rw_R und NR^_R für jeden Speicher sind in Reihe geschaltet, so daß während jeder der oben beschriebenen Operationen die Pfade 2OZ, 2Oi? und 2OiVi? für jeden der SpeicherSl, S2, S3 und S4 normalleitend werden und unter der Steuerung von diesen Steuerleitungen zugeführten Signalen supraleitend werden können. Derjenige Speicher, der während einer Schreib-, Rückstell- oder Leseoperation betroffen sein soll, wird gesteuert durch die den X- und F-Adressenleitungen für jede dieser Vorrichtungen zugeführten Signale. Wenn also z. B. angenommen wird, daß jede der ÄV^-Steuerleitungen für die Speicher Sl, S2, S3 und Si in Reihe geschaltet ist, so daß alle ein Signal empfangen, wenn eine von ihnen ein Signal empfängt, und weiter, daß die Y\p_R-Steuerleitungen einzeln an verschiedene Adressensignalquellen angeschlossen sind, wird diejenige Speichervorrichtung, die von einer Operation betroffen wird, durch die dann erregte F^-Steuerleitung bestimmt. Wenn z. B. während einer solchen Operation die -X^-Steuerleitung für jeden Speicher erregt wird und die F^-Steuerleitung nur des Speichers S2 erregt wird, macht nur dieser Speicher eine Schreib-, Rückstell- oder Leseoperation durch, je nachdem, wie die Signale an die Steuerleitungen Z_WR, Rw_R und NRyy_R angelegt werden. In jedem der anderen Speicher bleibt der Pfad 20 F während der ganzen Operation supraleitend, so daß der ganze Strom r^_R zunächst durch diesen Pfad geleitet wird und während

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der ganzen -Operation darin bleibt. Es kann also zu- das Tor des Kryotrons K 2 zu einem Zeitpunkt, wenn sammenfassend gesagt, wer den, daß in dem Mehrbit- kein Strom der Klemme L10 if zugeführt wird, speicher von Fig. 2 die Auswahl eines Speichers für normalleitend gemacht wird. Daher dient das Kryoeine beliebige Operation unter der Steuerung der tron if 2 als Steuereingang, durch den die Schleife Steuerleitungen Χψ% und Y_WR erfolgt und daß die 5 für eine Rückstell- oder eine Schreiboperation vorOperation, die in dem adressierten Speicher aus- bereitet wird. Während einer Schreiboperation (Speigeführt werden soll, durch die Reihenfolge der Signale cherung einer binären Eins) wird der Klemme LlOa bestimmt wird, welche an die Steuerleitungen 2.ψ%, ein Strom zugeführt, wenn die Schleife durch ent- R_WR und NR_W% angelegt werden. sprechende Erregung und Abschaltung der Steuer-

Fig. 3 zeigt ein Supraleiter-Speichersystem, das io spule des Kryotrons K2 vorbereitet ist. Während

drei Informationsbits oder -stellen speichern kann, einer Rückstelloperation (Speicherung einer binären

welche zusammen als Informationswort angesehen Null) wird diese Steuerspule ebenso erregt und ab-

werden können. In dem hier gezeigten Ausführungs- geschaltet, aber der Klemme LlOd wird kein Strom

beispiel sind drahtgewickelte Kryotronvorrichtungen zugeleitet.

an Stelle der in Fig. 1 und 2 dargestellten Filmstruk- 15 Das andere der Schleife LlO zugeordnete Kryotur veranschaulicht. Die drahtgewickelte Darstellung tron K1 dient als Ausgang für die Schleife. Sein Tor wird für graphischer gehalten, und aus diesem Grunde ist normalleitend, wenn ein fortdauernder Strom in sowie um zu zeigen, daß drahtgewickelte Kryotrons der Schleife gespeichert ist, und supraleitend, wenn ebenso gut wie Kryotrons aus ebenen dünnen Filmen kein fortdauernder Strom in der Schleife gespeichert für die Herstellung von Schaltungen und Vorrichtun- 20 j_st. Der Ausgang für die Schleife LlO wird zwischen gen nach der Erfindung verwendet werden können, zwei Klemmen LlOe und LlO/ angezeigt, wenn dawird diese Darstellung hier und in den übrigen Zeich- zwischen ein Strom erzeugt wird. Zwischen diesen nungen benutzt. Die Schaltung von Fig. 3 unterschei- Klemmen erscheint eine Spannung, wenn ein Entdet sich von der der vorhergehenden Figuren durch nahmestrom zu einem Zeitpunkt angelegt wird, wenn die Art und Weise, in der fortdauernde Ströme ge- 25 das Tor if 1 durch einen fortdauernden Strom in der speichert werden sowie dadurch, daß alle drei Spei- Schleife und das Tor eines Kryotrons if 3 durch einen cherpositionen durch die Erregung einer bestimmten Strom in seiner Steuerspule normalleitend gehalten X- und einer bestimmten F-Adressenleitung adres- werden. Daher steuert das letztgenannte Kryotron die siert werden. Die Schleifen, in denen das Informa- Entnahmeoperation. Wenn das Tor dieses Kryotrons tionswort gespeichert wird, sind in dicken Linien ge- 30 supraleitend ist oder wenn das Tor des Kryotrons Kl zeichnet und mit LlO, L12 und L14 bezeichnet. supraleitend ist, wird bei Anlegung eines Entnahme-Informationen darstellende fortdauernde Strömewer- signals keine Spannung zwischen den Klemmen LlOe den in diesen Schleifen gespeichert durch ein Strom- _und LlO/ erzeugt.

treiberverfahren anstatt durch die Induktion der fort- Die fortdauernde Ströme speichernden Schleifen

dauernden Ströme, da diese Operation die Adressie- 35 L12 und L14 sind ebenso aufgebaut, und zwar sind

rung mehrerer Speicherpositionen gleichzeitig nach ihnen Eingangsssteuerkryotrons if 4 bzw. if 7, Ent-

den Prinzipien der Erfindung erleichtert. nahmekryotrons if 5 bzw. if 8 und Entnahmesteuer-

Die Schleife LlO enthält zwei Strompfade LlOa kryotrons K6 bzw. K9 zugeordnet. Die drei Speicherund LlOb, die sich zwischen zwei Klemmen LlOc schleifen LlO, L12 und L14 werden für Schreib-, und LlOi? erstrecken. Der Pfad 10a umfaßt die 40 Rückstell- und Leseoperationen gleichzeitig unter der Steuerspule eines Kryotrons Kl und der PfadlOfr Steuerung von vier Steuerleitungen 3OZ, 3OF, ZONE. das Tor eines Kryotrons if 2. Wenn die Pfade LlOa _und 3OZ adressiert, welche die Tore von Kryotrons und LlOb ganz supraleitend sind und ein Strom der K30X, KZOY, KZONR und KZOZ zwischen dem Klemme LlOi dieser Schleife zugeführt wird, teilt normalleitenden und dem supraleitenden Zustand hinsich der Strom zwischen die Pfade L10 α und L10& 45 _und hersteuern. Diese Tore liegen in den Pfaden umgekehrt proportional zu den Induktivitäten dieser PZOX, PZOY, PZONR bzw. P30Z, die mit einer Pfade auf. Wenn danach der angelegte Strom beendet Stromquelle 30 parallel geschaltet sind. Der Strom wird, zerfällt er wieder in den Pfaden entsprechend aus der Quelle 30 wird zwischen diesen Pfaden in deren Induktivitäten, so daß kein Strom in der ausgewählten Reihenfolgen verschoben, um die verSchleife gespeichert ist. Wenn jedoch die Steuerspule 50 schiedenen Eingabe- und Ausgabeoperationen des des Kryotrons if 2 erregt wird, so daß sein Tor nor- Speichersystems zu steuern. Der Strom aus der Quelle malleitend ist, wird ein der Klemme L10 d zugeführ- 30 dient tatsächlich zur Vorbereitung der Schleifen ter Strom ganz durch den Supraleiterpfad LlOa ge- LlO, L12 und L14 für die verschiedenen Speicherleitet. Nach Herstellung der Stromverteilung kann Systemoperationen, und zwar wird das tatsächliche das Tor des Kryotrons K2 wieder supraleitend wer- 55 Lesen und Schreiben bewirkt durch den Strom, der den, ohne daß die Stromverteilung gestört wird. durch die jeder der Schleifen zugeordneten Lese- und Wenn danach, solange die Schleife L10 ganz supra- Schreibstromquellen geliefert wird. Daher sind drei leitend ist, der angelegte Strom beendet wird, wird Leseimpulsgeneratoren i?10, i?12 und i?14 an die ein fortdauernder Strom in der Schleife errichtet, Klemmen L10 e, L12e und L14e in den Ausgangsdessen Größe sowohl von der Größe des angelegten 60 kreisen für die Schleif en L10, L12 bzw. L14 anStroms als auch von dem Verhältnis der Indtiktivi- geschlossen, und drei Schreibimpulsgeneratoren W10, täten der Pfade L10α und LlOb abhängig ist. ^ 12 und Wll· sind an die Klemmen LlOd, L12d

Ein fortdauernder Strom kann also in der Schleife und L14 d für die Schleifen LlO, L12 bzw. L14 an-

LlO gespeichert werden, indem ein Strom der geschlossen. Die Wirkungsweise der Schaltung läßt

Klemme L10 d zugeführt wird, wodurch das Tor des 65 sich am besten an Hand eines Beispiels erklären.

Kryotrons K2 normalleitend wird und supraleitend Nachstehend werden die Schritte aufgeführt, die nötig

werden kann, nachdem der angelegte Strom im Pfad sind, um das Wort »101« in das Speichersystem ein-

10 ß errichtet ist, wonach der angelegte Strom be- zugeben und dann das Speichersystem nichtlöschend

endet wird. Ein so in der Schleife gespeicherter fort- abzufragen, um dieses Wort darstellende Ausgänge

dauernder Strom kann dadurch gelöscht werden, daß 70 zu erlangen:

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1 Ö95012

	11	12	Dasselbe
	Schreiboperation zum Speichern des Wortes »101«	Leseoperation	Abschalten 3OiVi?
Schritt 1	Erregen 3OZ, 3OF, 3OiVi?, 3OZ	Erregen Impulsgeneratoren i?10, i?12 und i?14
Schritt 2	Abschalten 30Z	Dasselbe
Schritt 3	Erregen Pulsgeneratoren WlO und W14	Erregen 3OiVi?
Schritt 4	Abschalten 3OZ und 30 F	Abschalten Impulsgeneratoren i?10, i?12, i?14
Schritt 5	Erregen 3OZ	Dasselbe
Schritt 6	Abschalten Impulsgeneratoren WlO und W14
Schritt 7	Abschalten 3OiVi? und 3OZ

Die Operationsschritte gleichen den für die Ausführungsbeispiele von Fig. 1 und 2 ausgeführten. Zunächst sei die Schreiboperation betrachtet, bei der das Wort »101« in das Speichersystem eingeführt wird. Während des ersten Schrittes dieser Operation werden die Tore der Kryotrons K 30 X, if 30 F, K30 NR und K30 Z normalleitend gemacht, wodurch Widerstand in jeden der parallel zur Quelle 30 geschalteten PfadeP30Z, P30F, P30NR und P30Z eingeführt wird. Der .Strom von der Quelle 30 wird dann zwischen diese Pfade aufgeteilt. Wenn im Schritt 2 die Leitung 30Z abgeschaltet wird, wird der ganze Strom aus der Quelle 30 durch den jetzt völlig supraleitenden Pfad P 30 Z geleitet. Dieser Pfad enthält die Steuerleitungen für dieEingangskryotronsii'2, K4 und K 7 für die Speicherschleifen LlO, L12 und L14. Die Tore dieser Kryotrons werden durch den Strom im PfadF30Z normalleitend gemacht, wodurch jeder eventuell in diesen Schleifen kreisende fortdauernde Strom gelöscht wird. Wenn während Schritt 3 die Impulsgeneratoren WlO und W12 Strom zu den Klemmen LlOc? und LUd der Schleifen LlO bzw. L14 senden, wird dieser angelegte Strom in der Schleife LlO durch den Pfad LlOo und in der Schleife L14 durch den Pfad L 14a geleitet. Während der Schritte 4 und 5 werden die Steuerleitungen 3OZ und 3OF abgeschaltet und die Leitung 30 Z erregt, so daß der Strom aus der Quelle 30 aus dem Pfad.P30Z in die Pfade P30X und P30F verschoben wird. Als Ergebnis dieser Stromverschiebung werden die Tore der Kryotrons K2, if 4 und K7 wieder supraleitend, so daß bei Beendigung der von den Quellen ^10 und ^14 gesendeten Ströme im Schritto fortdauernde Ströme in den Schleifen LlO und L14 gespeichert werden. In der Schleife L12 wird kein fortdauernder Strom gespeichert, da die Quelle W12 während dieser Operation keinen Strom geliefert hat. Im siebenten und letzten Schritt der Operation werden die Leitungen 3OiVi? und 3OZ abgeschaltet, und die Pfade P30NR und F30Z werden wieder supraleitend. Der Strom aus der Quelle 30 bleibt jedoch in den Pfaden P30Z und P30F, die im Schritt 4 supraleitend geworden sind. Bei Beendigung der oben beschriebenen Operation sind daher binäre Einsen darstellende fortdauernde Ströme in den Schleifen LlO und L14 gespeichert, und die Schleife L12 ist im Rückstell- oder binären Nullzustand, in dem kein fortdauernder Strom in ihr gespeichert ist. Jeder der Pfade F30Z, P30F, P30NR und P30Z ist völlig supraleitend, aber der ganze Strom aus der Quelle 30 ist zu gleichen Teilen zwischen die Pfade P30X und F30F aufgeteilt.

Die Schritte 1, 4 und 7 der Leseoperation gleichen den entsprechenden Schritten der oben beschriebenen Schreiboperation. Die Operation unterscheidet sich insofern, als das Speichersystem zum Lesen gesteuert wird durch Abschalten und Erregen der Steuerleitung 3OiVi? während der Schritte 2 und 5, und der eigentliche Lesevorgang erfolgt durch die von den Quellen i?10, i?12 und i?14 gelieferten Ströme. Wenn die Steuerleitung 30NR im Schritt 2 einer Leseoperation

ao abgeschaltet wird, wird der ganze Strom aus der Quelle 30 durch den Pfad P 30NR geleitet. Dieser Pfad enthält die Steuerleitungen für die Entnahmesteuerkryotronsi^3, K6 und K9 für die Schleifen LlO, L12 bzw. L14, und daher werden die Tore dieser Kryotrons normalleitend. Wenn im folgenden Schritt Ströme von den Quellen i? 10, i?12 und i?14 aus den Ausgangskreisen der Schleifen LlO, L12 und L14 zugeführt werden, entstehen Spannungen zwischen den Ausgangsklemmen LlOe und LlO/ für die

Schleife LlO und zwischen den Klemmen L14 e und L14/ für die Schleife L14, da die darin gespeicherten fortdauernden Ströme die Tore der Kryotrons K1 und K 8 normalleitend halten. Zwischen den Klemmen L12f? und L12/ im Ausgangskreis der Schleife L12 wird jedoch kein Ausgang erzeugt, da in dieser Schleife kein fortdauerner Strom gespeichert ist und das Tor des Kryotrons KS einen supraleitenden Pfad für den von der Quelle i? 12 kommenden Strom bildet. Da während der ganzen Leseoperation niemals genügend Strom durch den PfadP30Z geleitet wird, um die Tore der Kryotrons K 2, K 4 und K 7 normalleitend zu machen, stört die Leseoperation nicht die in den verschiedenen Schleifen gespeicherten Informationen. Am Ende der Entnahmeoperation sind die Schleifen LlO und L14 im binären Eins-Zustand, die Schleife L12 ist im binären Null-Zustand, jeder der PfadeP30X, P30F, P30A^ri? und F30Z ist supraleitend, und der ganze Strom aus der Quelle 30 ist zwischen die PfadeF30Z und P30Y aufgeteilt.

Das ganze Speichersystem kann in den Null-Zustand zurückgestellt werden, indem eine Schreiboperation durchlaufen wird, wie sie oben beschrieben ist, während welcher keine der Schreibstromquellen WlO, W12 und ^14 erregt wird. Wenn jedoch ein neues Wort in das Speichersystem zu einem Zeitpunkt eingegeben werden soll, wenn schon ein Wort darin gespeichert ist, ist nur eine einzige Schreiboperation erforderlich. Durch die Verschiebung des Stroms aus der Quelle 30 vom Pfad P 30 Z aus während Schritt 2 einer Schreiboperation wird sichergestellt, daß alle Schleifen in den Null-Zustand zurückgestellt werden, bevor das neue Informationswort in Form von durch die Quellen WlO, W12 und W14 gelieferten Strömen eingegeben wird.

Wie bei den Ausführungsbeispielen von Fig. 1 und 2 wird das dreistellige Speicherregister von Fig. 3 unter der Steuerung der Z- und der F-Steuerleitungen 30 X und 30 F adressiert. Wenn nur eine oder keine dieser Leitungen während einer Lese- oder Schreiboperation erregt wird, bleibt der Strom aus

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der Quelle 30 in dem Pfad oder den Pfaden P 30 X Speicherelemente mit mehr als zwei stabilen Zustän- und P 30 F während der ganzen Operation, so daß die den nötig sind, in Speicherschleifen, wie z. B. LlO, in Speicherschleifen LlO, L12 und L14 weder für das einem einzelnen Mehrbitregister (Fig. 3) oder in Schreiben noch für das Lesen vorbereitet werden einem Mehrregisterspeichersystem (Fig. 4) gespeikönnen. Weiterhin können die zwischen den Klemmen 5 chert und entnommen werden können. Wie schon er-LlOe und LlOf, LVZe und L12/ sowie LHe und wähnt, wird, wenn ein Stromeingang der Klemme L14/ erzeugten Ausgangsspannungen an den Klem- LlOd zugeleitet wird, solange das Tor des Kryotrons men RlOe und RlOf, R12e und i?12/ sowie RlAe K2 normalleitend ist und dieser Strom entfernt wird, und i?14/ abgefühlt werden. Es können also mehrere nachdem das Tor des Kroytrons K 2 supraleitend geder Register von Fig. 3 zu einem Speichersystem ver- io worden ist, ein Strom in der Schleife LlO gespeichert, einigt werden, worin jedes Register durch zwei zu- dessen Größe durch die Größe des zugeführten Stroms geordnete Z- und F-Treiberleitungen adressiert wird. und die relativen Induktivitäten der Pfade LlOa und Ein aus mehreren Registern bestehendes Speicher- L10& bestimmt wird. Wenn also die Induktivitäten system dieser Art ist in Fig. 4 dargestellt, worin jeder dieser Pfade L10α und L10& durch die Werte La der Blocks 40^4, 405 und 4OC ein Register darstellt, 15 bzw. Lb dargestellt werden, nimmt die Größe des gedessen Aufbau in dem gestrichelten Block 40 von speicherten Stroms für einen gegebenen angelegten Fig. 3 dargestellt ist. Strom zu mit der Erhöhung des Verhältnisses LaILb,

In dem mehrere Register umfassenden Ausfüh- Wenn z. B. La gleich Lb ist und ein Strom von zehn rungsbeispiel von Fig. 4 tragen die Stromquellen die- Einheiten angelegt wird, wird ein Strom von etwa selben Bezugsziffern wie in Fig. 3. Jedes der drei 20 fünf Einheiten in der Schleife gespeichert. Wenn ein dargestellten dreistelligen Register ist mit der Strom- Strom von zehn Einheiten an eine Schleife angelegt quelle 30 in Reihe geschaltet, und der Strom aus die- wird, in der der Wert La gleich 4L& ist, wird ein ser Quelle wird zwischen den vier parallelen Strom- Strom von etwa acht Einheiten in der Schleife gepfad'en in jedem Register unter der Steuerung von speichert. Durch den nachstehenden Ausdruck kann Signalen verschoben, die durch die Steuerleitungen 25 der annähernde Wert eines gespeicherten Stroms be-3OZ, 30 7, 30iVi? und 3OZ für das betreffende Regi- stimmt werden:

ster angelegt werden. Die Quellen Λ10 J? 12 und J14 j _{(La + Lb) = ILa> wobei} j _der gespeicherte

senden Lesestrome und die Quellen WlO W12, W14 _Strom; j _{der zugeführte Strom> La die} induktivität Schreibstrome zur ersten, zweiten bzw. dritten Spei- _{yon pfad L1Oß und Lb die Induktivität von Pfad} cherstelle jedes Registers. Die Meuerleitungen 30Z 30 r jq/j ist
und 3OiVi? für jedes Register 40^4, 405 und 4OC

sind in Reihe geschaltet und werden erregt durch den Soll die Schleife LlO als dezimaler Speicher ver-

Leitungen40Z bzw. 40NR zugeführte Impulse. wendet werden, werden die dezimalen Eingänge der

Für das Speichersystem sind zwei Z-Adressen- Klemme LlOc? zugeführt, und zwar bestimmt die treiberleitungen X₁, X₂ und zwei F-Adressentreiber- 35 Größe des dieser Klemme zugeleiteten Stroms den leitungen F₁ und F₂ vorgesehen. Die Steuerleitungen Wert der dezimalen Eingabe. Zum Zweck der Veran-30X und 30F für die drei dargestellten Register sind schaulichung sei angenommen, daß die Induktivität La so an diese Treiberleitungen angeschlossen, daß das des Pfades LlOa gleich der Induktivität Lb des Register 40^4 durch gleichzeitige Erregung der Lei- Pfades L10 & ist. Gemäß der vorstehenden Gleichung tungen X₁ und F₁, das Register 40 B durch gleich- 40 ist dann der gespeicherte Strom I_x halb so groß wie zeitige Erregung der Leitungen X₁ und F₂ und das der zugeführte Strom. Wenn also ein Strom / von Register 40 C durch gleichzeitige Erregung der Trei- zwei Einheiten zugeführt wird, wird ein Strom I_x berleitungen X₂ und F₂ adressiert werden. Während von einer Einheit in der Schleife gespeichert; wenn jeder Speicheroperation werden die X- und F-Adres- ein Strom / von vier Einheiten zugeführt wird, wird senleitungen, die Steuerleitungen 4OZ und 4.0NR und 45 ein Strom I_x von zwei Einheiten in der Schleife gedie Lese- oder Schreibimpulsquellen entsprechend den speichert usw. Stromeingänge von 0, 2, 4, 8, 10, 12, oben in Verbindung mit Fig. 3 erklärten Reihen- 14, 16 und 18 stellen die dezimalen Eingänge 0, 1, 2, folgen erregt. Während jeder solchen Operation, ob es 3, 4, 5, 6, 7, 8 bzw. 9 dar und erzeugen entsprechende eine Lese- oder eine Schreiboperation ist, wird nur gespeicherte Ströme in der Schleife LlO. Ein dezidasjenige Register betätigt, welches durch die beiden 50 maler Eingang 5 wird z. B. der Schleife LlO zugeerregten X- und F-Adressenleitungen gesteuert wird. führt durch Erregen der Spule des Kryotrons K 2, Die Ausgänge für die erste, zweite und dritte Stelle Anlegen eines Stromeingangs von zehn Einheiten an des Mehrregisterspeichersystems werden zwischen den die Klemme LlOd, Abschalten der Spule des Kryo-Klemmen i? 10i? und RlOf, RYIe und R12/ und trons K2 und Entfernen des der Klemme L10d zu- R14e und i?14/ abgenommen. Auch hier wird durch 55 geführten Stroms. Als Ergebnis dieser Operation das Vorhandensein oder Fehlen einer Spannung zwi- wird ein den dezimalen Wert 5 darstellender Strom sehen diesen Klemmenpaaren während einer Entnahme- von fünf Einheiten in der Schleife LlO gespeichert, operation angezeigt, ob eine binäre Eins oder eine Wenn angenommen wird, daß der der Klemme LlOd binäre Null in der entsprechenden Stelle des Registers zugeführte Strom in der Richtung des Pfeils / fließt, gespeichert ist, das durch die während dieser Ent- 60 fließt der in der Schleife LlOJ gespeicherte Strom I_x nahmeoperation erregten X- und F-Treiberleitungen im Uhrzeigersinne.

adressiert worden ist. Das Kryotron Kl im Ausgangskreis für die

Fig. 5 zeigt eine einzelne Speicherschleife und Schleife LlO d kann supraleitend bleiben, wenn seine ihren Ausgangskreis, wie sie in den Ausführungs- Spule neun Stromeinheiten führt, wird aber nomalbeispielen von Fig. 3 und 4 verwendet werden. Die 65 leitend, wenn der Spulenstrom gleich zehn Einheiten Bezugsziffern in Fig. 5 entsprechen den für die ver- ist. In dieser Hinsicht unterscheidet sich die Operaschiedenen Komponenten der Schleife L10 in Fig. 3 tion von den oben beschriebenen binären Speichern, verwendeten. Dieser Teil von Fig. 3 ist hier in Fig. 5 da darin das Kryotron Kl durch das Vorhandensein wiedergegeben, um leichter erklären zu können, wie des eine binäre Eins darstellenden gespeicherten Informationswerte in nichtbinären Stellen, für die 70 Stroms normalleitend wird. In der dezimalen Anwen-

dung yon Fig. 5 reicht der in der Schleife gespeicherte Strom, der je nach dem Wert der dezimalen Eingabe zwischen null und acht Einheiten betragen kann, allein nicht aus, um das Kryotron Kl normalleitend zu machen. Daher ist ein bei der binären Operation nicht eriorderliches Entnahmesignal nötig, um den Zustand der dezimalen Speicherschleife von Fig. 5 abzufragen. Für beide Speicherarten können dieselben Schleifen verwendet werden, und zwar wird für binäre Speicheranwendungen der in Verbindung mit Fig. 3 und 4 beschriebenen Art ein Eingangsimpuls von zwanzig Einheiten angelegt. Das bei der dezimalen Operation benötigte besondere Entnahmesignal wird der Klemme LlOd zu einer Zeit zugeführt, wenn das Ausgangssteuerkryotron K 3 normalleitend ist, und kann die in Fig. 5 A gezeigte Wellenform haben. Dieses Signal steigt linear von Null auf einen AVert von zwanzig Stromeinheiten an. Da die Induktivitätswerte La und Lb gleich sind, teilt sich dieses Stromsignal, wenn es der Klemme LlOd zugeführt wird, zu gleichen Teilen zwischen die Pfade LlOa und LlOb auf. Das Signal hat eine solche Richtung, daß es einen gespeicherten Strom I_x im Pfad 10 a, der die Spule des Kryotrons K1 enthält, erhöht und den gespeicherten Strom I_x im Pfad 10 & verringert. Zur Zeit Jj steigt das Entnahmesignal auf einen Wert von zwei Einheiten an, von denen je eine Einheit sich in jedem Pfad LlOa und L10 b, deren Induktivität gleich ist, befindet. Wenn vorher ein dezimaler Eingang 9 zugeführt worden wäre, wodurch ein Strom von neun Einheiten in der Schleife LlOa gespeichert worden wäre, würde der Gesamtstrom im Pfad LlOa jetzt zehn Einheiten betragen, und das Kryotron Kl wäre normalleitend. Dann entsteht zur Zeit t_t eine Spannung zwischen den Klemmen L10<? und LlOf als Ergebnis des Entnahmestroms, der während der Entnahmeoperation ständig der Klemme LlOe zugeführt wird. Wenn der in der Schleife LlOa gespeicherte dezimale Wert kleiner als 9 ist und die Schleife einen gespeicherten Strom von acht oder weniger Einheiten enthält, bleibt das Kryotron Kl zur Zeit t_± supraleitend. Beim Anstieg des Entnahme-Eingangssignals wird das Kryotron A'l zu einer der Zeiten t₂ bis f₁₀ normalleitend je nach dem in der Schleife gespeicherten Wert; d.h., das Kryotron Kl wird zur Zeit i₂ normalleitend, wenn in der Schleife LlOa achtStromeinheiten gespeichert sind, zur Zeit t₃, wenn die Schleife sieben Stromeinheiten enthält, und zur Zeit t₁₀, wenn kein Strom in der Schleife gespeichert ist und diese daher eine dezimale Null darstellt.

Das der Klemme LlOd zugeführte Entnahmesignal braucht kein linear ansteigendes Signal, wie es Fig. 5 A zeigt, zu sein, sondern kann auch ein abgestufter Impuls sein, d. h. ein Signal, welches zu jeder der Zeiten I₁ bis t₁₀ um zwei Stromeinheiten ansteigt. Soll die Schleife LlO in einer dezimalen Mehrbitoder Mehrregisterschaltung verwendet werden, gleicht die Operation der oben in Verbindung mit Fig. 3 und 4 beschriebenen. Wenn die diese Schleife und außerdem die Schleifen L12 und L14 enthaltende Schaltung von Fig. 3 in einer dezimalen Anwendung benutzt und z. B. der Dezimalwert 24 b in das Register eingegeben und dann entnommen werden soll, finden folgende Operationsschritte statt:

	1	Schreiboperation zum Speichern von 24 b	Leseoperation	Dasselbe
Schritt	2	Erregen 3OZ, 3OF, 30Ni?, 3OZ	Abschalten 30Ari?
Schritt	3	Abschalten 3OZ	Erregen Impulsgeneratoren i?10, i?12 und i?14;
Schritt		Erregen Impulsgeneratoren IVlO, W12 und	erregen Impulsgeneratoren WlO, W12 und
		W14., um Impulse von vier, acht bzw. zwölf	W14, um Entnahmesignale gemäß Fig. 5 A an
		Einheiten an Klemmen LlOd, LYId und L14d	Klemmen LlOc?, L12d und L 14 c? anzulegen
	4	anzulegen	Dasselbe
Schritt	5	Abschalten 3OZ und 30 F	Erregen 30.Vi?
Schritt	6	Erregen 30Z	Abschalten i?10, i?12, i?14
Schritt	7	Abschalten WlO, W12, W14	Dasselbe
Schritt	Abschalten 3OiVi? und 3OZ

Fig. 6 stellt ein Speichersystem der in Fig. 3, 4 und 5 gezeigten Art dar, das zwei Register D und E mit je einer Speicherstufe für die erste, die zweite und die dritte Stelle enthält. Diese Speicherschleifen sind in dicken Linien gezeichnet und mit LlOD, L12D, L14D und LlOE, LYZE, LUE bezeichnet. Zum größten Teil gleicht die Operation des Speichersystems von Fig. 6 der der oben beschriebenen, nur ist jedes Register mit einem die Tore von zwei Kryotrons K 30 51 und K 3052 enthaltenden Umgehungsstrompfad SL versehen. Diese Umgehungsleitungen sind über die Quelle 30 parallel mit den Pfaden P 30 X, P 30 Y, PZOZ und P 30 NR geschaltet. Die Operation des Speichersystems gleicht insofern der der oben beschriebenen Speichersysteme, als die Re- 6g gister adressiert werden durch die gleichzeitige Erregung ihrer Z- und F-Steuerleitungen 30Z und 30 F und das Schreiben und das Lesen bewirkt werden durch Erregen und Abschalten der Steuerleitungen 3OZ und 30A'i? in entsprechender Folge. Wie in den oben beschriebenen Speichersystemen werden die Steuerleitungen 30 Z und 30NR für das ganze Speichersystem zusammen erregt, und nur das Register, dessen Z- und F-Treiberleitungen erregt sind, macht entweder eine Schreib- oder eine Leseoperation durch.

Die Umgehungsleitung SL macht es unnötig, anfangs das ganze Register während des ersten Schritts jeder funktioneilen Operation normalleitend zu halten. Wenn das ganze Register so normalleitend wird, wird der Strom aus der Quelle 30 zu gleichen Teilen zwischen die dieser Quelle parallel geschalteten Pfade aufgeteilt, und daher muß dafür gesorgt werden, daß der dann in einem dieser Pfade befindliche Stromteil nicht eines der Kryotrons normalleitend macht. Außerdem wird durch diese Operationsart Energie abgeleitet und dadurch die Belastung für die Kühleinrichtung erhöht.

Die Steuerspule des Kryotrons K 30 Sl in der Umgehungsleitung SL für jedes Register ist an die parallele Kombination der PfadeP30Z und P30X für

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das betreffende Register angeschlossen. Während des Schritts 1 jeder Lese- oder Schreiboperation wird das Speichersystem adressiert durch Erregung entsprechender Kombinationen der Leitungen 30 Z und 30 Y. Während jeder Operation wird nur ein Register ausgewählt, und einer oder beide Pfade 30 Z und 30 F für jedes der restlichen Register bleiben supraleitend und führen den Strom aus der Quelle 30 während der ganzen Operation. In dem ausgewählten Register beginnt, wenn anfangs jeder der Pfade P 30 X, P 30 Y, P 30 NR und P 30 Z normalleitend wird, der Strom sich aus den Pfaden 30 X und/oder 30 Y hinauszuverschieben. Das Kryotron K30Si ist jedoch so aufgebaut, daß es fast den ganzen von der Quelle 30 gelieferten Strom benötigt, um normalleitend zu bleiben, und daher wird, wenn die Stromverschiebung begonnen hat, dieses Kryotron supraleitend, und der ganze Strom aus der Quelle 30 wird durch den Umgehungspfad SL geleitet. In diesem Pfad bleibt der Strom, bis die Leitung 3OZ oder 30NR je nachdem, ob eine Schreib- oder eine Leseoperation stattfinden soll, abgeschaltet wird. Dann werden die Steuerleitungen 306" für alle Register in dem Speichersystem erregt, und dadurch wird der Strom aus der Quelle 30 entweder durch den Pfad .P 30Z oder durch den Pfad P 30 NR in das ausgewählte Register geleitet. Die Erregung der Steuerleitung 3OS für das nichtgewählte Register hat keine Wirkung, da der Strom in diesem Register während der ganzen Operation in einem der Pfade 30Z oder 3OF bleibt. Die Umgehungspfad-Steuerleitungen 30 S werden erst im letzten Schritt der Schreib- oder Leseoperation abgeschaltet, zu welcher Zeit sich der Strom aus der Quelle 30 im Pfad P30X und/oder P30F für jedes "Register befindet und das Tor jedes der Kryotrons K30Sl normalleitend ist.

Fig. 7 stellt schematisch ein Register dar, welches zeigt, wie die Prinzipien der Erfindung auf Register

und Speichersysteme anwendbar sind, die bistabile Flip-Flop-Kryotronschaltungen als Speicherelemente verwenden. Das Register von Fig. 7 enthält zwei Speicherpositionen, jede bestehend aus einer Flip-Flop-Schaltung, die als eigentlicher Speicher dient. Die Flip-Flops FFl und FF2 enthalten jedes zwei parallele Pfade Fl und F2, die über zwei Kryotrons if 20 und if 22 über Kreuz gekoppelt sind. Die beiden Flip-Flops FFl und FF 2 sind mit einer Gleichstromquelle F10 in Reihe geschaltet. Sie können jedes zwei stabile Zustände annehmen, einen binären Eins-Zustand, in dem der Strom aus der Quelle F10 im Pfad F1 fließt, und einen binären Null-Zustand, in dem der Strom aus der Quelle FlO im Pfad F2 fließt. Die Flip-Flops werden zwischen diesen Zuständen hin- und hergeschaltet unter der Steuerung von zwei Eingangskryotrons if 24 und if 26, von denen das erstgenannte normalleitend wird, um das Flip-Flop in den binären Eins-Zustand zu bringen, und von denen das letztgenannte normalleitend gemacht wird, um das Flip-Flop in den binären Null-Zustand zu bringen. Wenn eines dieser Eingangskryotrons lange genug normalleitend ist, um den Strom aus der Quelle FlO in einen der Pfade Fl oder F 2 zu verschieben, halten die über Kreuz gekoppelten Kryotrons if 20 und if 22 das Flip-Flop in diesem Zustand, bis das andere Eingangskryotron normalleitend wird. Jedes Flip-Flop ist mit einem Ausgangskryotron if 28 versehen, dessen Steuerspule im Pfad Fl für das Flip-Flop liegt, so daß das Tor dieses Kryotrons normalleitend gehalten wird, wenn das Flip-Flop im binären Eins-Zustand ist. Die Wirkungsweise der Schaltung sei an Hand eines Beispiels beschrieben. Nachstehend sind die Schritte aufgeführt, die nötig sind, um ein zweistelliges Wort »10« in das Register einzugeben, das Wort zu entnehmen und schließlich das Register zu löschen. Es sei angenommen, daß beide Flip-Flops zunächst im binären Null-Zustand sind.

	Schreiben »10«	Lesen »10«	Dasselbe	Löschen	Dasselbe
Schritt 1	Erregen 50Z, 50F, 5OiVi?, 5Oi?
	und 50Z	Abschalten 5OiVi?	Abschalten 5Oi?
Schritt 2	Abschalten 50Z	Erregen und abschalten 50i?1 und	—
Schritt 3	Erregen und abschalten Impuls	50i?2
	generator 50 W1	Dasselbe	Dasselbe
Schritt 4	Abschalten 5OZ und 5OF	Erregen 5OiVi?	Erregen 50i?
Schritt 5	Erregen 50 Z	Dasselbe	Dasselbe
Schritt 6	Abschalten 5OiVi?, 5Oi? und 50Z

Das Speichersystem von Fig. 7 gleicht insofern den oben beschriebenen, als Strom von einer Quelle (hier 50) zwischen mehreren parallelen Pfaden verschoben wird, um die verschiedenen funktioneilen Operationen des Speichersystems zu steuern. Mit der Quelle 50 sind fünf parallele Pfade verbunden. Diese Pfade sind mit .P50Z, P 50 F, P 5Oi?, P 50 A^i? und P50Z bezeichnet, und Widerstand wird in sie unter der Steuerung der Steuerleitungen 50 Z, 50F, 5Oi?, SONR und 50Z eingeführt. Während des ersten Schrittes der Schreiboperation wird also jeder der Pfade normalleitend, und der Strom von der Quelle 50 wird unter sie aufgeteilt. Infolge der Abschaltung der Leitung 5OZ im Schritt 2 wird der ganze Strom aus der Quelle 50 durch den Pfad P 50 Z geleitet. Wenn im Schritt 3 der Impulsgenerator 50W₁ erregt wird, wird ein Steuereingangskryotron if 30 für das Flip-Flop FFl normalleitend. Nun wird der ganze Strom aus der Quelle 50 durch die Steuerspule des Kryotrons if 24 geleitet und macht dessen Tor normalleitend und schaltet das Flip-Flop FFl so in den binären Eins-Zustand. Da in das Flip-Flop FF 2 eine binäre Null eingegeben werden soll, wird der Schreibimpulsgenerator 50 W₂ in diesem Schritt nicht erregt. Der Strom aus der Quelle 50 im Pfad F 50Z teilt sich daher auf die Steuerimpulse für das Eingangskryotron if 24 des Flip-Flops FF2 und das Tor des Steuereingangskryotrons K30 für dieses Flip-Flop auf. Die Anordnung ist so, daß der Teil des- Stroms in der Steuerspule von if 24 nicht ausreicht, um das Tor dieses Kryotrons normalleitend zu machen, und das Flip-Flop FF2 daher im binären Null-Zustand bleibt. Die übrigen drei Schritte der Schreiboperation gleichen denen der anderen Speichersysteme, und zwar wer-

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den die verschiedenen Steuerleitungen in einer solchen Reihenfolge erregt und abgeschaltet, daß der Strom aus der Quelle 50 wieder durch die Pfade P50X und P50Y geleitet wird.

Die Leseoperation unterscheidet sich dadurch von der Schreiboperation, daß die Steuerleitung 50 im Schritt 2 abgeschaltet und im Schritt 5 erregt wird, so daß der Strom aus der Quelle 50 in den Pfad P 50 R und dann zurück in die Pfade 50 X und 5OF geleitet wird, sowie dadurch, daß zwei Leseimpulsgeneratoren 50 R₁ und 50 R₂ erregt werden, um Ausgänge zu erzeugen, welche die in den Flip-Flops FF1 bzw. FF2 gespeicherten Werte darstellen. Diese Impulsgeneratoren werden zu einer Zeit erregt, wenn der Strom aus der Quelle 50 im Pfad 50NR ist, wodurch *5 ein Entnahmekryotron K32 für jedes Flip-Flop normalleitend gehalten wird. Die Tore dieser Entnahmesteuerkryotrcns sind mit den Flip-Flop-Ausgangskryotrons K28 parallel geschaltet. Wenn das Flip-Flop FFl im binären Eins-Zustand und das Flip- a° Flop FF2 im binären Null-Zustand sind, wird eine Ausgangsspannung zwischen zwei Klemmen F 3 und F4 im Ausgangskreis des Flip-Flops FF1 und keine Ausgangsspannung im Ausgangskreis des Flip-Flops FF2 erzeugt. Am Ende der Leseoperation ist in den Flip-Flops FFl und FF2 noch immer das Wort »10« gespeichert, und der Strom aus der Quelle 50 befindet sich in den Pfaden P50 X und P5OY.

Während der Löschoperation wird das Register zunächst wie bei den Schreib- und Leseoperationen normalleitend gemacht, und dann wird die Steuerleitung 5Oi? abgeschaltet, so daß der Strom aus der Quelle 50 durch den Pfad P50 R geleitet wird. Dieser Pfad enthält die Spulen für das binäre Null- oder Rückstell-Eingangskryotron/C26 der Flip-FlopsFFl und FF2, und der durch diese Spulen fließende Strom aus der Quelle 50 macht die Tore dieser Kryotrons normalleitend. Daher werden die Flip-Flops FFl und FF2 in den binären Null-Zustand zurückgestellt, und danach wird durch die Schritte der Löschoperation der Strom aus der Quelle 50 wieder in die Pfade P50 X und P 50 F geleitet.

Es ist möglich, mehrere Register der in Fig. 7 gezeigten Art zu einem Mehrregisterspeichersystem zu verbinden, in dem jedes Register eine bestimmte Zahl *⁵ von Speicherpositionen enthält. Jedes der einzelnen Register wird für eine funktionell Operation adressiert durch die Erregung der betreffenden X- und F-Steuerleitungen für das Register. Natürlich könnten Umgehungspfade wie die in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 gezeigten auch in jedem der anderen Ausführungsbeispiele verwendet werden, und wenn ein solcher Pfad vorgesehen ist, wird er, obwohl das Speichersystem zunächst normalleitend wird, wenn alle Steuerleitungen erregt werden, sofort supraleitend, und der ganze Strom aus der Quelle wird durch ihn hindurchgeleitet.

Claims (6)

Patentansprüche: 6o

1. Speicheranordnung, in welcher in den Speicherelementen die Eigenschaft der sogenannten Supraleiter ausgenutzt wird, bei bestimmten tiefen Temperaturen in der Nähe des absoluten Nullpunktes ihren elektrischen Widerstand zu verlieren und beim Anlegen eines magnetischen Feldes ausreichender Feldstärke wieder in den normalleitenden Zustand zu gelangen, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Speicherelement (Ll) bzw. jeder Gruppe (40) von gleichzeitig zu beeinflussenden Speicherelementen (LlO, L12, L14) eine Anzahl von Leitungen (1OZ, 1Oi?, 12Ni? oder 2OZ, 2Oi?, 20.Vi? bzw. P 30 Z, P 30 NR) zum Auswählen der verschiedenen Betriebszustände (Einstellen, Rückstellen, Lesen bzw. Schreiben, Lesen) zugeordnet ist, daß diese Leitungen (12.Vi? oder 1OZ, 1Oi? bzw. 2OZ, 2Oi?, 20.Vi?) mit einer der Anzahl der auszuwählenden Koordinatenrichtungen (X, Y) gleichen Anzahl von Leitungen (12 X, 12 F; 1OZ, 1OF bzw. 2OX, 20F) zur Koordinatenauswahl parallel geschaltet und (vermittels 12, 10 bzw. 20) an eine Stromquelle (Lr, Ιψ bzw. Iwr) angeschlossen sind, daß sämtliche dieser Leitungen supraleitend sind und einen Bereich aufweisen, der durch die Feldstärkeänderung eines von einer dort einwirkenden Steuerspule (Χψχ, YwR' Z_w%, Rwn, NR_WR) erzeugten Magnetfeldes zwischen dem supraleitenden und dem normalleitenden Zustand umsteuerbar ist, und daß diese Steuerspulen durch entsprechenden Steuerspulen einer größeren Anzahl von Speicherelementen zugeordnete Leitungen beeinflußbar sind (Fig. 1,2 bzw. 3).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Parallelschaltung der supraleitenden und jeweils mit einem in seinem Leitfähigkeitszustand umsteuerbaren Bereich (bei 3OX, 3OF, 3OiVi? bzw. 30Z) versehenen Leitungen (P30X, F30F, P30NR, P30Z) zur Koordinatenauswahl bzw. zum Auswählen der Betriebszustände eine weitere derartige Leitung (5"L) parallel geschaltet ist, die einen weiteren in seinem Leitfähigkeitszustand umsteuerbaren Bereich (K30S1) aufweist, und daß dieser zweite Bereich (K 30 Sl) von dem durch die Leitungen (P30X und F30F) zur Koordinatenauswahl fließenden Strom beeinflußt wird (Fig. 6).

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement aus einer supraleitenden Schleife (Ll) besteht, daß die Leitung (20Z) zum Auswählen des Betriebszustandes »Einstellen« mit der Schleife (Ll) transformatorisch gekoppelt ist und die Schleife (Ll) in den normalleitenden Zustand übergeht, wenn der gesamte Strom der angeschlossenen Stromquelle Q ^rwr) ^m der genannten Leitung (20Z) fließt, und daß die Leitung (2Oi?) zum Auswählen des Betriebszustandes »Rückstellen« auf einen in seinem Leitfähigkeitszustand umsteuerbaren Bereich der Schleife (Ll) und diese auf einen ebensolchen Bereich der Leitung (20A'i?) zum Auswählen des Betriebszustandes »Lesen« einwirkt (Fig. 1, T).

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement aus einer supraleitenden Schleife (LlO) besteht, welche einen in seinem Leitfähigkeitszustand umsteuerbaren Bereich (K 2) enthält, daß die Schleife (LlO) beiderseits des genannten Bereiches (K2) an eine schaltbare Stromquelle (H⁷IO) angeschlossen ist und daß auf den umsteuerbaren Bereich (K 2) die Leitung (P 30Z) zum Auswählen des Betriebszustandes »Schreiben« einwirkt (Fig. 3,5).

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Speicherelement (FFl) aus zwei über Kreuz geschalteten Kryotrons (K 20, K 22) besteht, daß die Leitungen (F 50 Z, P 50 R) zum Auswählen der Betriebszustände »Einstellen« und »Rückstellen« auf je einen in seinem Leitfähigkeitszustand umsteuerbaren Bereich (K 24, i£"26)in den beiden Zweigen des Speicherelements einwirken, daß parallel zu dem auf den einen um-

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steuerbaren Bereich (K 24) des Speicherelements einwirkenden Abschnitt der Leitung (P 50 Z) zum Auswählen des Betriebszustandes »Einstellen« ein supraleitender Zweig mit einem in seinem Leitfähigkeitszustand umsteuerbaren Bereich (K 30) angeordnet ist und daß der letztgenannte umsteuerbare Bereich (K30) von einer Stromquelle (50Wl) beeinflußbar ist (Fig. 7).

6. Anordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die supra- ίο leitende Schleife (LlO) bzw. ein Zweig des aus

zwei über Kreuz geschalteten Kryotrons (K 20, K22) bestehenden Speicherelements (FFT) auf einen in seinem Leitfähigkeitszustand umsteuerbaren Bereich (Kl bzw. K 28) einer an eine schaltbare Stromquelle (i?10 bzw. 5Oi? 1) angeschlossenen Leitung einwirkt und daß parallel zu dem umsteuerbaren Bereich (Kl bzw. K 28) ein ebensolcher, von der Leitung (P 30 NR bzw. P 50 NR) zum Auswählen des Betriebszustandes »Lesen« beeinflußbarer Bereich (K3 bzw. K32) geschaltet ist (Fig. 3, 7).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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