DE1979667U - Magnetischer datenspeicher. - Google Patents

Description

Aktenzeichen der Anmelderin: Docket GE 967 069; GE 867 030

Magnetischer Datenspeicher

Die Neuerung betrifft einen magnetischen Datenspeicher mit einem Ferritblock, der aus wenigstens zwei Ferritschichten und einer zwischen diesen befindlichen Lage bandförmiger Koordinatenleitungen aufgebaut ist, welche in Bereichen gegenseitiger Überlappung Speicherelemente definieren.

Es ist bereits bekannt» bei magnetischen Datenspeichern anstelle von diskreten Speicherelementen, z. B. Ringkerne, gelochte Platten oder Blöcke aus Ferritmaterial zu verwenden, durch die Treibleitungen gefädelt werden und in denen sich um die Löcher Magnetflusspfade ausbilden, die als Speicherlemente dienen (z. B. Proceedings of the Eastern Joint Computer Conference,

10. - 12. Dezember 1956, Seiten 107-115,-und österreichisches Patent 189 419). Derartige Speicheranordnungen gestatten einen Koinzidenzbetrieb, wie er bei Ringkernmatrizen üblich ist. Zwar wird die Fädelarbeit während der Herstellung dieser Anordnungen gegenüber der Herstellung von Ringkernspeichermatrizen stark vereinfacht« Sie nimmt aber trotzdem noch einen erheblichen Umfang ein. Weiterhin haben derartige Anordnungen den Nachteil, dass sie wegen der von den Speicherstellen ausgehenden Streuflüsee keine sehr hohe Speicherdichte gestatten, wodurch das Ferritmaterial der Platten oder Blöcke nur unvollkommen ausgenutzt wird.

Ee ist ausserdem bekannt, einen magnetischen Datenspeicher dadurch herzustellen, dass zwischen zwei Ferritschichten, die aus einer aus Ferritpulver und einem geeigneten Bindemittel bestehenden Masse geformt sind, ein Gitter orthogonal verlaufender Leitungen gebracht wird und dass der so erhaltene Block gesintert wird (Proceedings of the Fall Joint Computer Conference, Vol. 24, 1963, Seiten 77-90). Ein solcher Speicher benötigt zwei Leitungskreuzungsstellen zur Speicherung einer Binärziffer. Gegenüber bekannten Speichermatrizen, die nur einen Speicherkern pro Binärziffer verwenden, wird daher in wenigstens einer Koordinatenrichtung die doppelte Anzahl Treibleitungen benötigt. Der Speicher ist wortorganisiert, und ein Koinzidenzstrombetrieb für Einschreiben und Lesen, wie er bei Ringkernmatrizen verwendet wird, ist nicht möglich. Auch bei diesem Speicher besteht die Gefahr, dass bei hoher Packungsdichte der Speicherzellen die von den Treibströmen hervorgerufenen Streuflüsee die Speicheroperationen stören.

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Ein weiterer Nachteil der bekannten Ferritblock-Datenspeicher besteht darin, dass die Treibleitungen über ihre volle Länge vom Ferritmaterial des Blockes umgeben sind. Die Induktivität dieser Leitungen ist daher relativ gross, wodurch die Arbeitsgeschwindigkeit des Speichers beeinträchtigt wird.

Aufgabe vorliegender Neuerung ist es, einen für Koinzidenzstrombetrieb geeigneten Ferritblock-Datenspeicher anzugeben, der eine automatisierte, von kostspieliger Fädelarbeit befreite Herstellung gestattet und den Nachteil der Streuflussausbreitung und der hohen Leitungeinduktivität weitgehend vermeidet. Bei einem Speicher der eingangs erläuterten Art wird dies dadurch erreicht, dass wenigstens eine der beiden Ferritschichten mit bis in die Leiterebene reichenden Streifen aus Keramikmaterial durchsetzt ist, die parallel oder schräg (diagonal) zu den Koordinatenrichtungen verlaufen und mit dem Ferritmaterial der gleichen und der anderen Schicht bzw. Schichten zu einem einheitlichen Block gebrannt bzw. gesintert sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Neuerung sind aus den Ansprüchen au ersehen. Nachfolgend sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Neuerung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil eines erfindungsgemtäss ausge· bildeten Speichers,

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Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 von Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie 3-3 von Fig. 1, Fig. 4 eine schematische Darstellung der Leitungsführung für

die Treibleitungen des Speichers von Fig. 1, Fig. 5 einen aus zwei Speicher ebenen der in Fig. 1 dargestellten Art bestehenden Speicherblock in einer dem Schnitt

von Fig. 2 entsprechenden Schnittdarstellung, Fig. 6 die Anordnung von Fig. 5 in einer dem Schnitt von Fig. 3 entsprechenden Schnittdarstellung,

Fig. 7 eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, Fig. 8 eine andere vorteilhafte Ausführungeform des erfindungegemässen Speichers mit Auebildung der Speiche releinente

als Transfluxor elemente und
Fig. 9 einen Schnitt nach Linie 9-9 von Fig. 8.

In den Fig. 1-4 ist ein Datenspeicher dargestellt, der aus einer Ferritschicht 11, einer Lage Bandleitungen 12, 13 und einer Deckschicht 14 besteht, die sich aus nebeneinander angeordneten Ferritstreifen 15 und Keramikstreifen 16 zusammensetzt. Die Ferritschicht und die Ferritstreifen 15 werden aus einer Masse von Ferritpulver und einem geeigneten Bindemittel geformt. Verfahren, nach denen dies geschehen kann, sind beispielsweise in den Veröffentlichungen von R. Shahbender u.a. : "Laminated Ferrit Memory", Proceeding of

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the Fall Joint Computer Conference 1963, Seiten 77 - 90, und von E. A. Bartkus u.a .: "An Approach Towards Batch Fabricated Ferrite Memory Planes", IBM Journal of Research and Development, April 1964, Seiten 170 - 176, beschrieben. Die Keramikstreifen 16, von denen sich jeweils einer zwischen zwei der Ferritstreifen 15 befindet, bestehen ursprünglich ebenfalls aus einer Masse von einem nichtmagnetischen, mineralischen Pulver und einem geeigneten Bindemittel. Es wird hierfür ©in Keramikmaterial gewählt, dessen Wärmeaus dehnung und Sintertemperatur mit den entsprechenden Werten des Ferritmaterials der Teile 11 und 15 weitgehend übereinstimmt. Für die Ferritmasse und die Keramikmasse wird vorzugsweise jeweils das gleiche Bindemittel verwendet, so dass beide Materialien miteinander verträglich sind und während eines gemeinsamen Brennbzw. Sinterprosse* β es im gleichen Maße in sich verfestigt werden und zu einem einheitlichen Block zusammenbacken.

Die Ferritstreifen 15 und die Keramikstreifen 16 können vorzugsweise durch eine geeignete Vielfach-Extrudervorrichtung gemeinsam in die gewünschte Form gepresst werden, so dass sich eine geschlossene Schicht 14 ergibt. Ein Beispiel für eine derartige Vielfach-Extrudervorrichtung zeigt die obengenannte Literaturstelle von Bartkus u.a. Eine weitere Möglichkeit der Herstellung der Schicht 14 besteht darin, dass Schichten aus ungesinterten Ferritmaterial abwechselnd mit Schichten aus ungebranntem Keramikmaterial übereinandergestapelt wird und verkittet werden und daraufhin orthogonal zur Stapelung in Scheiben zerschnitten werden.

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Die Bandleitungen 12 und 13 werden zwischen die Schichten 11 und 14 gebracht, nachdem diese in der vorausgehend erläuterten Weise geformt sind. Der Verlauf dieser Leitungen ist aus den schema ti sehen Darstellungen der Fign. 4A und 4B ersichtlich. Beide Leitungsgruppen sind in Fig. i so zueinander angeordnet, dass sie jeweils unterhalb der Ferritstreifen 15 parallel und unterhalb der Keramikstreifen 16 orthogonal zueinander verlaufen. Zwischen beiden Leitungen sind weitere Leitungen 17 und 18 angeordnet, deren Verlauf (Fign. 4C und 4D) sich innerhalb der jeweiligen Speicherebene mit dem Verlauf der Leitungen deckt. Wie nachfolgend noch erläutert wird, haben die Leitungen 12 und 13 die Funktion von X- und Y- Auswahileitungen, während die Leitungen 17 und 18 ale Inhibit- und Leseleitung dienen. Es versteht sich, dass diese Leitungen durch geeignete, nicht dargestellte Isolationaschichten voneinander elektrisch getrennt sind. Die Leitungen können auf die zuvor hergestellte und getrocknete Ferrits chi cht 11 unter Anwendung einer bekannten Technik aufgedruckt werden. Nachdem die in den Fig. 1-3 dargestellte Struktur aus ungesinterter Ferrit- bzw. Keramikmasse mit den zwischengefügten Bandleitungen 12, 13, 17 u. 18 hergestellt ist, wird die gesamte Anordnung zu einem einheitlichen Block gepresst und gesintert. Hierbei erhält das Ferritmaterial eine annähernde Rechteckcharakteristik seiner Hysteresiseigenschaften.

Während des Betriebes des Speichers wird durch koinzidente Ströme auf je einer ausgewählten der Leitungen 12, 13 und 17 in dem Überlappungsbereich, der durch den teilweise parallelen Verlauf zwischen dem ausgewählten X-Leiter 12 und dem ausgewählten Y-Leiter 13 gebildet

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wird, ein geschlossener Magnetfluss pfad 20 (Fig. 2) erzeugt, der ein Speicherelement darstellt. Dieser Magnetfluss pfad gelangt durch entsprechende Dimensionierung der Treiberströme in den Sättigungs zustand. In bekannter Weise kann dies beispielsweise geschehen, wenn die X- und Y-Leitungen 12 und 13 je die halbe Sättigungsetromstärke führen und die Z-Leitung 17 stromlos ist. Ist nur eine der Leitungen 12 oder 13 stromführend oder tritt gemeinsam mit den Halbströmen auf den X- und Y-Leitungen 12 und 13 ein entgegengesetzt gerichteter Halbstrom auf der Z-Leitung 17 auf, so kann keine Änderung der Magnetisierungs richtung im Bereich des Magnetfluss pfades 20 erfolgen. Bei einer Änderung der Richtung des Magnetflusses werden in der Leseleitung 18 Lesesignale erzeugt, die einer nichtdarge· etellten, für sich bekannten Auswertschaltung zugeführt werden. Durch die Keramikstreifen 16 wird ein ringförmiger Magnetfluss itn Bereich der Speicherelemente sichergestellt. Hierbei stört es nicht, dass die untere Schicht 11 aus einheitlichem Ferritmaterial besteht. Da die Sättigung des Magnetflusspfades 20 stete durch den kleinsten Ferritmaterialquerschnitt bestimmt wird, ist der Streufluss in der Schicht 11 in Richtung der Leitungen 13 klein. Der Einheitlichkeit halber kann jedoch auch die untere Schicht 11 in der gleichen Weise aus Ferrit- und Keramikstreifen zusammengesetzt sein wie die Deckschicht 14. Die Speicherelemente einer Zeile sind somit von den Speicherelementen der anderen Zeile durch die Keramikstreifen magnetisch isoliert.

Die Streufelder, die von den Speicherelementen in Zeilenrichtung Docket GF 967 069 -8-

auegehen, -werden dadurch reduziert, dass der Abstand zwischen den Spaltenleitungen 13 grosser gemacht wird als die Dicke der unteren Ferritschicht 11 und/oder der Ferristreifen 15. Der Sättigungsfluss wird somit vorn Ferritquerschnitt unterhalb des Uberlappungsbereiches oder durch den Querschnitt der Streifen 15 bestimmt. Es genügt daher, wenn bei der Herstellung nur einer dieser beiden Teile in der Dicke genau dimensioniert wird, sofern die Dicke des anderen Teiles mit Sicherheit grosser ist.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Induktivität der Treibleitungen 12, 13 und 17 stark reduziert wird, da diese Leitungen nicht mehr über ihre volle Länge im Bereich des Ferritmate rials verlaufen. Die X-Leitungen 12 verlaufen aueinem grossen Teil ihrer Länge parallel und unmittelbar unter den Keramik-

die streifen 16 und die Y-Leitungen 13 und 17,/orthogonal zu den Keramikstreifen 16 verlaufen, befinden sich annähernd zur Hälfte ihrer Länge in unmittelbarer Nähe vom Keramikmaterial, sofern die Streifen 15, 16 etwa die gleiche Breite aufweisen. Die Leitungsimpedanz der von Keramikmaterial umgebenen Leitungsteile ist daher natürlich wesentlich kleiner als die Leitungsimpedanz der von Ferritmaterial umgebenen Leitungsteile.

Eine Weiterbildung der in den Fig. 1-3 dargestellten Anordnungen zeigen die Fig. 5 und 6. Zwei Speicherebenen von der Art der in Fig. 1-3 dargestellten Speicherebene sind mit ihren Decken· schichten 14 einander zugekehrt zu einem gemeinsamen Block 22

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vereinigt. Die streifenförmig ausgebildeten Deckschichten 14 von der Anordnung von Fig. 1-3 bilden somit bei der Anordnung gemäss Fig. 5 und 6 eine geraeinsame Mittelschicht 23, die sich aus Ferritstreifen 24 und Keramikstreifen 25 zusammensetzt. In der gleichen Weise können weitere Speicherebenen übereinander geschichtet werden. Hierzu können die X- und Y-Leitungen aller Ebenen in Serie geschaltet sein, und die Z-Leitung 17 kann zur Auswahl der jeweiligen Ebene dienen.

Eine Abwandlung des Speichers von Fig. 1 bis 4 zeigt die Fig. 7. Bei dem hier dargestellten Speicher sind Ferrit- und Keramikstreifen 26, 27, die den Ferrit- und Keramikstreifen 15 und 16 von Fig. 1-3 entsprechen, schräg bzw. diagonal angeordnet, während die Treibleitungen 28, 29f die beispielsweise den X- und Y-Treibleitungen 12 und 13 von Fig. 1 bis 3 entsprechen, geradlinig verlaufen. Die Treibleitungen haben somit in den Bereichen gegenseitiger Überlappung einen orthogonalen Verlauf. Bei gleich breiten X- und Y-Leitungen entstehen quadratische Überlappungsbereiche. Die Breite der Ferritstreifen 26 ist so gewählt, dass sie höchstens gleich der Länge der Diagonale eines derartigen quadratischen Überlappungsbereiches ist. Ausserdem sind die Ferritstreifen 26 in der Weise angeordnet, dass jeder von ihnen die entlang einer Diagonale liegenden Überlappungsbereiche der Leitungen 28, 29 überdeckt, d.h. der einem der Ferritstreifen 26 zugeordnete Übe rlappungs be reich einer Zeile ist gegenüber dem den gleichen Ferritstreifen zugeordneten Übe rlappungs be reich der vorausgehenden bzw. in Fig. 7 nächsthöheren Zeile um jeweils eine Spaltenteilung nach links versetzt. Der Bereich zwischen je zwei der

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Ferritstreifen 26 ist mit einem Keramikstreifen 27 ausgefüllt. Die Ausbildung der gesamten Anordnung entspricht der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Anordnung. Auch wird der gesamte Block, der aus einer unteren Ferritschicht, aus der darauf befindlichen Lage der eich kreuzenden Leitungen 28, 29 und aus der durch die Keramik- und Ferritstreifen 15, 16 gebildete^Deckschicht besteht, zu einem einheitlichen Körper gebrannt bzw. gesintert. Im übrigen kann die Herstellung in der in Verbindung mit den Figuren 1 bis 6 erläuterten Weise erfolgen.

Eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäesen Speichers zeigt die Fig. 8, die einen Teil eines Transfluxorspeichers darstellt. Der Speicher besteht wiederum aus übereinander angeordneten Schichten, zwischen denen sich ein Bandleiternetz befindet. Die Schichten sind aus Keramikstreifen 29 und Ferritstreifen 30 geformt, wobei die Keramikstreifen beiderseits der bandförmigen Treibleiter angeordnet sind. Die Streifen verlaufen schräg bzw. diagonal zur Zeilen· bzw. Spaltenrichtung. Die Anordnung wird in der oben erläuterten Weise hergestellt. Das Bandleiternetz besteht aus je zwei X»Leitungen 31 und 32 pro Zeile und je zwei Y-Leitungen 33 und 34 pro Zeile. Die Leitungen dieser Paare haben unterschiedliche Breite und sind im Abstand voneinander angeordnet. Sie verlaufen zick-zack-förmig und durchsetzen die Ferritstreifen 30 in der aus Fig. 9 ersichtlichen Weise. Durch die unterschiedlichen Leitungsbreiten und durch die vorgegebenen Abstände, die die beiden Leitungen einer Zeile bzw. Spalte aufweisen, ergeben sich unter Wirkung der auf diesen Leitungen fliessenden Treiberströme Magnetflussmuster 36,

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die einen Speicherbetrieb ermöglichen, wie er bei den bekannten ringförmigen Transfluxorkernen bekannt ist (Vergl. z. B. K. Steinbuch: "Taschenbuch der Nachrichtenverarbeitung", Berlin 1962, Seite 575). Eine zusätzliche Spaltenleitung 35 dient hierbei als Leseleitung. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, gehören zu einem der Ferritstreifen 30 Transfluxor-Speicherelemente mehrerer Spalten und Zeilen. Dies hat seinen Grund im schrägen Verlauf der Ferrit- und Keramikstreifen 30, 29 in Bezug auf die Zeilen und S palten richtung der Speichermatrix, wie in Verbindung mit der Anordnung nach Fig. 7 erläutert wurde.

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Claims (8)

P.A.-657 817*18.11.67 IBM Deutschland Internationale Büro-Masdiinen Gesellschaft mbH V '^ - 12 - Böblingen, 13. November 1967 Docket GE 967 069; GE 867 030 km-ma S chutz&ns prüche

1. Magnetischer Datenspeicher mit einem Ferritblock, der au» wenigstens zwei Ferritachichten und einer zwischen diesen befindlichen Lage bandförmiger Koordinatenieitungen aufgebaut ist, welch© in Bereichen gegenseitiger Überlappung Speicherelemente definieren, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der beiden Ferritschichten mit bie in die Leiterebene reichenden Streifen (16 oder 27) aus Keramikmaterial durchsetzt ist, die parallel oder schräg (diagonal) au den Koordinatenrichtungen verlaufen und mit dem Ferritmaterial der gleichen und der anderen Schicht bzw. Schichten zu einem einheitlichen Block gebrannt bzw. gesintert sind.

2. Datenspeicher nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, dass die Keramikstreifen die Speicherelemente benachbarter Reihen magnetisch voneinander isolieren und dass die Treibleitungen beider Koordinaten im Bereich des Ferritrnaterials, das sich zwischen sswei Keraraikstreifen befindet, parallel verlaufen, so dass durch Ströme auf den Treibleitungen im Ferritmaterial geschlossene Magnetflusepfade entstehen, die zu beiden Seiten

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durch die benachbarten Keramikstreifen begrenzt werden.

3. Datenspeicher nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibleitungen (12) der Koordinate, in deren Richtung die Keramikstreifen (16) liegen, zwischen je zwei Leitungen (13) der anderen Koordinate wechselweise im Bereich zweier benachbarter Keramikstreifen verlaufen.

4. Datenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Fe rri tetreif en (26) mehreren diagonal benachbarten Kreuaungsstellen geradlinig verlaufender Koordinatenleitungen gemeinsam ist und dass zwischen zwei dieeer Ferritstreifen je ein den Bereich zwischen zwei Kreuzungsstellen einer jeden Matrixkoordinate ausfüllender Keramikstreifen (27) angeordnet ist.

5. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Keramikstreifen (16) durchsetzte Schicht als Mittelschicht zwei Leiterlagen zugeordnet ist, die mit je einer weiteren Schicht zwei Speicherebenen bilden und dass sowohl die Mittelschicht als auch die weiteren Schichten zu einem einheitlichen Block (22) gebrannt bzw. gesintert sind.

6. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Flussq,uerschnitt durch die Dicke von nur einer der beiden einer Speicherebene zugeordneten Schichten (11 und 14) bestimmt wird, die zu diesem Zweck

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entsprechend genau dimensioniert ist, und dass die Dicke der anderen Schicht einen grosaen Toleranzbereich aufweist, in ihrem kleinsten Wert jedoch noch über der Dicke der erstgenannten Schicht Hegt.

7. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherelemente durch Ferritblöcke (30) gebildet werden, die parallel zur Speicherebene wenigstens auf zwei Seiten in Keramikmaterial (29) eingebettet sind und mit ' diesem zu einem einheitlichen Stück gebrannt bzw. gesintert werden.

8. Datenspeicher nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherelemente als Tranefluxorelemente ausgebildet sind, indem in jeder Koordinate zwei Bandleitungen (31, 32 bzw. 33, 34) unterschiedlicher Breite vorgesehen sind, die wenigstens im Bereich des Ferritmaterials (30) einen vorbestimmten seitlichen Abstand aufweisen.

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