DE1287133B

DE1287133B - Magnetkernpufferspeicher

Info

Publication number: DE1287133B
Application number: DEST23399A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Frank F; Tsui
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1965-02-20
Filing date: 1965-02-20
Publication date: 1969-01-16
Also published as: GB1119269A; GB1134474A; FR146383A; DE1474520A1; DE1474520B2; NL6602174A; DE1499947A1; US3457555A; GB1071998A

Description

Die Erfindung betrifft einen aus Speichennatrizen aufgebauten Magnetkernpufferspeicher, der z. B. zur Geschwindigkeitsanpassung zwischen eigentlichem Rechner und den Eingabe-Ausgabe-Geräten bei elektronischen Rechenanlagen oder als Meßwertspeicher für Satelliten verwendet werden kann.

Bei den bekannten »bitorganisierten« Ferritkernspeichern mit wahlfreiem Zugriff (sogenannten Arbeitsspeichern) wird das Stromkoinzidenzprinzip beim Aufruf eines oder mehrerer Speicherelemente ίο angewendet, d. h., ein Speicherelement hat zwei Aufrufdrähte, nämlich einen Zeilen- und einen Spaltendraht, und durch koinzidente Halbstromimpulse kann der magnetische. Zustand des Speicherelements geändert werden. Diese Kernspeicher werden im allgemeinen in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Takten betrieben. Im ersten Takt wird das Speicherelement gelesen, und im zweiten Takt wird die alte oder eine neue Information in das Speicherelement eingeschrieben. Für solche Ferritkernspeicher mit ao wahlfreiem Zugriff benötigt man für die Koinzidenzansteuerung bipolare Stromimpulse. Die eine Polarität wird zum Lesen und die andere Polarität zum Schreiben verwendet. Auch bei den bekannten wortorganisierten Ferritkernspeichern verwendet man zur Adressenwahl bipolare Impulse.

Ferritkernspeicher sind auch schon als Pufferspeicher verwendet worden (»Elektronische Rechenanlagen«, 1960, Nr. 1, S. 16 bis 22). Bei diesem und bei anderen bekannten Pufferspeichern wird die Information in die Speicherzellen bitparallel und wortseriell eingegeben, und die Information wird im allgemeinen erst dann wieder ausgegeben, wenn der ganze Speicher gefüllt ist. Die einzelnen Speicherzellen werden jeweils nur einmal ausgelesen und müssen nicht so ausgelegt sein, daß sie — wie bei normalen Magnetkernspeichern — mehrmals gelesen werden können oder daß in sie sofort nach dem Lesen wieder geschrieben werden kann. Schreib- und Lesevorgang treten dabei — im Gegensatz zu den Magnetkernarbeitsspeichern — getrennt voneinander auf, und es ist daher nicht zwangläufig sichergestellt, daß der Speicher vor dem Schreiben vollständig gelöscht ist. Man muß daher — wie aus der gleichen Literaturstelle bekannt ist — Maßnahmen vorsehen, um den Speicher teilweise oder vollständig löschen zu können. Hierzu dienen besondere Befehle.

Beim Magnetkernpufferspeicher wird also nur die große Geschwindigkeit und die Unabhängigkeit von einem festen Taktprogramm und nicht mehr der wahlfreie Zugriff und die Veränderbarkeit des Zelleninhalts im einzelnen, die der normale Kernspeicher bietet, benötigt.

Vom Unterschied beim Löschen abgesehen, werden die bekannten Magnetkernpufferspeicher wie normale Magnetkernspeicher betrieben. Man benötigt zur Ansteuerung der Spalten- und Zeilendrähte Stromimpulse beider Polaritäten. Die erforderlichen Treiber, die beide Impulse liefern können, und elektronische Schalter, die diese schalten können, sind aufwendig. Deshalb unterscheiden sich die bekannten Ferritkernpufferspeicher im Aufwand nur unwesentlich von den Ferritkernarbeitsspeichern.

Zur Ansteuerung von Magnetkernarbeitsspeichern sind auch Schaltungen bekannt, die keine Treiber und Schalter benutzen. Eine Schaltmatrix aus großen Schaltkernen mit Vormagnetisierungswicklung wird zwar über unipolare Treiber angesteuert, kann aber jeweils nur ein Impulspaar aus positivem und negativem Impuls liefern (Proc. IRE, Oktober 1953, S. 1407 bis 1421). Sie ist für Pufferspeicher überhaupt nicht brauchbar, da auch Folgen von gleichen Impulsen für mehrere Schreibvorgänge benötigt werden. Eine Übertragermatrix (französische Patentschrift 1141398) hat zwar unipolare Treiber und Schalter, benötigt jedoch große Übertrager, deren Nachteile offensichtlich sind.

Mit der nachfolgend beschriebenen neuen Betriebsweise eines Magnetkernpufferspeichers wird der Aufwand des Speichers dadurch erheblich herabgesetzt, daß für die Zeilen- und Spaltendrähte nur noch Stromimpulse einer Polarität gebraucht werden. Es kann dabei in bekannter Weise je ein Treiber pro Zeile und Spalte oder nur je ein Treiber für alle Zeilen und alle Spalten und je ein Durchschalter für jede Zeile und Spalte vorgesehen sein (deutsche Auslegeschriften 1027 723).

Die Erfindung geht aus von einem bitorganisierten Magnetkernpufferspeicher, der mit dem Stromkoinzidenz-Prinzip arbeitet, mit über Auswahlschalter an Treiber anschaltbaren Spalten- und Zeilendrähten sowie mit einem an einen Leseverstärker angeschlossenen Lesedraht und mit an einen Inhibittreiber angeschlossenem Inhibitdraht, der vor dem Schreiben dadurch vollständig gelöscht wird, daß alle Kerne in den einen Magnetisierungszustand gebracht werden, und bei dem das Schreiben der einen binären Information mit zwei gleichen koinzidenten Halbstromimpulsen erfolgt, denen zum Einschreiben der anderen binären Information ein dazu polaritätsinverser Inmbit-Halbstromimpuls koinzident überlagert wird.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Löschen durch einen Vollstromimpuls auf dem Inhibitdraht und das Lesen durch zwei gleiche koinzidente Halbstromimpulse mit der gleichen Polarität wie beim Schreiben erfolgt.

Zur Erfindung gehört auch ein wortorganisierter Kernspeicher, der das Stromkoinzidenz-Prinzip nicht verwendet. Dieser ist dadurch gekennzeichnet, daß das Löschen durch Vollstromimpulse auf den Bitdrähten und das Lesen durch einen Vollstromimpuls auf dem Wortdraht mit der gleichen Polarität wie beim Schreiben erfolgt.

Die Erfindung wird nun an Hand der Figuren beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Speichermatrix des Magnetkernpufferspeichers und ihre Ansteuerung,

Fig. 2 ein Impulsdiagramm des bekannten Ferritkernspeichers,

Fig. 3 ein Impulsdiagramm des erfindungsgemäßen Magnetkernpufferspeichers,

Fig. 4 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Inhibithalb- und -vollstromimpulse.

In Fig. 1 ist eine Speichermatrix des erfindungsgemäßen Magnetkernpufferspeichers mit ihrer Ansteuerung gezeigt, die sich in ihrem grundsätzlichen Aufbau nicht wesentlich von der des bekannten Magnetkernspeichers unterscheidet. Zur Vereinfachung wird angenommen, daß die Matrix nur vier Zeilen und vier Spalten, also insgesamt 16 Speicherkerne enthält. Durch jeden Speicherkern geht ein Zeilendraht und ein Spaltendraht sowie der Lesedraht L und der Inhibitdraht Z. Jeder Zeilendraht ist

3 4

mit einem Zeilenstromimpulsgeber X und jeder Inhibitwicklung gegeben wird, in den der binären

Spaltendraht mit einem Spaltenstromimpulsgeber Y »0« entsprechenden Zustand gebracht,

verbunden. Die Stromimpulsgeber können z. B. die In der Schreibphase wird beim erfindungsgemäßen

eigentlichen Treiber oder von Treibern betriebene Pufferspeicher in die einzelnen Kerne der Matrix

Dioden sein. An der Leseschleife ist der Lesever- 5 nacheinander in beliebiger Reihenfolge eingeschrie-

stärker LV angeschlossen, der außer von den Lese- ben. Die Koinzidenzstromimpulse an den Leitun-

signalen noch mit Ausblendimpulsen St angesteuert gen X und Y haben dabei eine solche Polarität, daß

wird. Der Inhibittreiber IT ist mit dem Inhibit- sie die Kerne der aufgerufenen Zelle ohne weitere

draht Z verbunden. Maßnahmen vom Zustand »0« in den Zustand »1«

Beim bekannten Magnetkernspeicher liefern die io bringen würden. Beim Schreiben einer »1« tritt kein Zeilen- und Spaltentreiber beim Schreiben Halb- Stromimpuls (Z₀) auf der Inhibitwicklung auf, und Stromimpulse der einen Polarität und beim Lesen der betroffene Kern gelangt tatsächlich vom Zu-Halbstromimpulse der entgegengesetzten Polarität, stand »0« in den Zustand »1«. Beim Schreiben einer und der Inhibittreiber gibt nur Halbstromimpulse »0« dagegen wird dieses Umschalten des Kernes in der letzteren Polarität ab, und zwar nur beim 15 den Zustand »1« durch einen den Koinzidenzstrom-Schreiben einer »0«, so daß ein Umschalten des ge- impulsen entgegenwirkenden Inhibitimpuls

wählten Kernes auf den Remanenzzustand »1« , ηι,·ν_ τ α v _ /o\

unter der Wirkung der Zeilen- und Spalten-Schreib- ^o ~ +V-* ^bei ^x ~ ~^l«J^z ^unü ^r ~ "V^

impulse verhindert wird. Die Anordnung nach verhindert. Der Kern bleibt daher im Zustand »0«.

F i g. 1 unterscheidet sich hiervon dadurch, daß alle 20 In der Lesephase werden beim erfindungsgemäßen

Zeilen- und Spaltentreiber Halbstromimpulse nur Pufferspeicher die Speicherzellen nacheinander in be-

einer Polarität liefern und der Inhibittreiber Halb- liebiger Reihenfolge gelesen. Die Koinzidenzstrom-

und Vollstromimpulse abgibt. Mit dieser Anordnung impulse auf den Zeilen- und Spaltendrähten X

können bei mäßigem Mehraufwand in den Inhibit- bzw. Y haben eine solche Polarität, daß die Kerne

treibern die Zeilen- und Spaltentreiber einfacher, 25 der aufgerufenen Zelle vom Zustand »0« (sofern sie

d. h. nur für eine Polarität, ausgelegt werden. diesen haben) in den Zustand »1« gelangen; wesent-

F i g. 2 zeigt ein Impulsdiagramm für den eben be- lieh ist also, daß die Polarität der Leseimpulse die schriebenen konventionellen Magnetkernspeicher gleiche ist wie die der Schreibimpulse. In der Lese- und Fig. 3 ein Impulsdiagramm für den erfindungs- phase treten keine Inhibitimpulse mehr auf. Die gemäßen Magnetkernpufferspeicher. Die Bezeich- 30 Kerne, die sich schon im »!.«-Zustand befinden, könnungen für die Spannungen und Ströme sowie für nen beim Lesen nicht mehr umklappen, während die Schreiben und Lesen sind in beiden Figuren gleich. Kerne, die beim Schreiben infolge des Inhibitimpul-Der Lesevorgang ist mit R und der Schreibvorgang ses im »0«-Zustand geblieben sind, beim Lesen ummit W bezeichnet. Die beiden obersten mit X und Y klappen und Nutzsignale abgeben. Wie beim konbezeichneten Kurvenzüge in der F i g. 2 sind die auf 35 ventionellen Kernspeicher erfolgt die Auswertung den Zeilen- bzw. Spaltenleitungen auftretenden Ko- während des Ausblendimpulses St.
inzidenzhalbstromimpulse. Man erkennt deutlich, Wie oben bereits erläutert, werden während der daß der Schreibvorgang unmittelbar auf den Lese- Löschphase sämtliche Kerne des Speichers durch Vorgang folgt. Die beiden nächsten mit Z₀ und Z₁ Vollstromimpulse in dem Inhibitdraht vom Zubezeichneten Impulszüge sind die Stromimpulse, die 40 stand »1« in den Zustand »0« gebracht. Diese Vollauf dem Inhibitdraht Z im Falle des »0«- bzw. Stromimpulse gibt ebenfalls der Inhibittreiber ab, der »1 «-Schreibens auftreten. Aus diesem Impulszug ist die beim Schreiben einer »0« benötigten Halbstromersichtlich, daß nur beim Einspeichern einer »0« ein impulse liefert. Wegen der Übersichtlichkeit der Darpositiver Halbstromimpuls auftritt, während beim stellung wurde auch in diesem Falle der Ausdruck Einspeichern einer »1« kein Inhibitimpuls auftritt. 45 »Inhibittreiber« beibehalten, obwohl der Vollstrom-Die letzten drei Impulszüge der F i g. 2 zeigen die impuls während der Löschphase nicht mehr zur In-Lesespannung beim Ablesen einer »0«, die mit S₀ hibition dient. Der Inhibittreiber soll also während bezeichnet ist bzw. die Lesespannung beim Ablesen der Löschphase eine Amplitude von mindestens einer »1«, die mit S₁ bezeichnet ist und den Aus- +/„ (das Zweifache der Amplitude des normalen blendimpuls St, der im angegebenen Zeitpunkt den 50 Inhibitimpulses) abgeben. Dies kann man mit ge-Leseverstärker LV leitend steuert. ringfügiger Änderung des normalen Inhibittreibers

Die Betriebsweise des erfindungsgemäßen Magnet- erreichen, indem man diesen zur Erzeugung der

kernpufferspeichers unterscheidet sich wesentlich Halbstromimpulse mit normaler Spannung und zur

von der Betriebsweise des bekannten Magnetkern- Erzeugung der Vollstromimpulse mit der doppelten

Speichers, wie F i g. 3 deutlich zeigt. Der Magnet- 55 Spannung betreibt.

kernpufferspeicher wird in drei Phasen betrieben: in In der Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel des Ineiner Löschphase P, in einer Schreibphase W und in hibittreibers für den erfindungsgemäßen Magnetkerneiner Lesephase R. Die Impulszüge sind im Gegen- pufferspeicher gezeigt. Es besteht aus der Reihensatz zur Fig. 2 nicht durchgehend gezeichnet, um schaltung eines elektronischen Schalters Tl, des deutlich zu machen, daß die einzelnen Vorgänge 60 Inhibitdrahts ID mit einem strombestimmenden nicht unmittelbar aufeinanderfolgen, sondern daß Widerstand R und einer Kombination einer Diode D nach der Löschphase P der Schreibvorgang W und einem zweiten elektronischen Schalter Γ2. Der im allgemeinen so oft wiederholt wird, bis der erste Schalter (der eigentliche Inhibittreiber, hier als Speicher gefüllt ist. Entsprechendes gilt für den npn-Transistor gezeigt) ist mit einer Spannungsquelle Lesevorgang, bis die gespeicherten Daten ausgelesen 65 (hier — U₀) und der zweite Schalter (pnp-Transistor) sind. mit einer zweiten Spannungsquelle von entgegen-

In der Löschphase werden sämtliche Kerne des gesetzter Polarität (+ZJ₀) verbunden, während die

Speichers durch einen Vollstromimpuls, der auf die Anode der Diode geerdet ist. Beim Betrieb für Halb-

Stromimpulse wird nur der erste Schalter durchgeschaltet, und ein Strom fließt über die Diode durch den Jnhibitdraht mit der Amplitude U₀Z(R + R_D), wobei R_B<^R ist. Beim Betrieb für VoUstromimpulse werden beide Schalter gleichzeitig durchgeschaltet. Die Diode wird gesperrt, und ein Strom fließt durch den Inhibitdraht nun mit der Amplitude 2 U₀ZR. Wie in Fig. 4 angedeutet ist, kann die Kombination T₂, D, soweit ihre Stromkapazität es erlaubt, auch für mehrere parallelgeschaltete Inhibit- αο treiber verwendet werden. Bei einem Speieher größerer Kapazität, bei dem viele Inhibittreiber vorhanden sein müssen, kann man diese während der Löschphase auch gruppenweise nacheinander (statt alle gleichzeitig) durchschalten, um eine Überbelastung 4er Spannungsquelle + U₀ oder des Schalters T2 zu vermeiden.

Die neue Betriebsweise kann auch bei Magnetkernpufferspeichern, die wortorganisiert sind und bei denen zur Adressenwahl keine Stromkoinzidenz ver- ao wendet wird, vorgesehen werden. In diesem Falle wird die Schaltung so ausgelegt, daß die Treiber für die Wortdrähte VoUstromimpulse nur einer Polarität und die Bittreiber Halb- und VoUstromimpulse ebenfalls nur einer Polarität liefern und daß vor dem Schreiben alle Speicherkerne in einer Löschphase durch VoUstromimpulse auf den Bitdrähten in den »O«-Zustand gebracht werden und daß zum Schreiben einer »1« die Kerne auf einem Wortdraht durch einen Vollstromimpuls in den »!«-Zustand geschaltet werden, während zum Schreiben einer »0« dieses Umklappen durch einen gleichzeitig angelegten Halbstromimpuls auf den Bitdraht verhindert wird.

Claims

Patentansprüche: 35

1. Bitorganisierter Magnetkernpufferspeicher, der mit dem Stromkoinzidenz-Prinzip arbeitet, mit über Auswahlsehalter an Treiber anschaltbaren Spalten- und Zeilendrähten sowie mit einem an einen Leseverstärker angeschlossenen Lesedraht und mit an einen Inhibittreiber angeschlossenem Inhibitdraht, der vor dem Sehreiben dadurch vollständig gelöscht wird, daß alle Kerne in den einen Magnetisierungszustand gebracht werden, und bei dem das Schreiben der einen binären Information mit zwei gleichen koinzidenten Halbstromimpulsen erfolgt, denen zum Einsehreiben der anderen binären Information ein dazu polaritätsinverser Inhibit-Halbstromimpulse koinzident überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschen durch einen VoUstromimpuls auf dem Inhibitdraht und das Lesen durch zwei gleiche koinzidente Halbstromimpulse mit der gleichen Polarität wie beim Sehreiben erfolgt,

2. Wortorganisierter Magnetkernpufferspeicher mit über Auswahlschalter an Treiber anschaltbaren Spalten- und Zeilendrähten sowie mit an Leseverstärkern angeschlossenen Lesedrähten, der vor dem Schreiben dadurch vollständig gelöscht wird, daß aUe Kerne in den einen Magnetisierungszustand gebracht werden, und bei dem das Schreiben der einen binären Information mit einem VoUstromimpuls auf dem Wortdraht erfolgt, dem zum Schreiben der anderen Information ein dazu polaritätsinverser Halbstromimpuls auf dem Bitdraht koinzident überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschen durch VoUstromimpulse auf den Bitdrähten und das Lesen durch einen Vollstromr impuls auf dem Wortdraht mit der gleichen Polarität wie beim Sehreiben erfolgt.

3, Anordnung zur Erzeugung der Voll· oder Halbstromimpulse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhibittreiber bzw. die Bittreiber in der Lösehphase mit einer doppelt so großen Speisespannung arbeiten wie in der Schreibphase.

4, Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihenschaltung eines elektronischen Schalters (Tl), des Inhibitdrahtes (ID) bzw, jedes Spaltendrahtes (F) mit einem strombestimmenden Widerstand (R) und einer Kombination einer Diode (D) und eines zweiten elektronischen Schalters (T 2) vorgesehen ist und daß zur Erzeugung des Halbstromimpulses nur der erste Schalter (Tl) durchgeschaltet wird und daß zur Erzeugung des Vollstromimpulses die beiden Schalter (Tl) und (Γ2) durchgeschaltet werden.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Inhibitdrähte in der Lösehphase gruppenweise nacheinander angeschaltet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen