DE1424467A1 - Speicher - Google Patents

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. E.WEINTHAUD, FRAKOUR¹? A ff] T'AXFZEJÜLa'nD&iJ. 134-146

Sperry Rand Corporation -ι / ο / / η η

315 Park Avenue South * l4z44b/

New York 10, New York, USA Speicher

Die.vorliegende Erfindung betrifft einen Magnetkernspeicher zum Speichern binaerer Informationen, dessen saemtliche liiortspeicher gleichzeitig nach einem bestimmten Binaerwort zerstoerungsfrei abgesucht werden koennun.

Bei den meisten der bisher in der Datenverarbeitung verwendeten Binaerspeicher werden die aus einer festen oder veraenderlichen Anzahl binaerer Informationseinheiten bestehenden üinaerwoerter in den Uortspeichern eingespeichert, wobei jedem Ulortspeicher eine bestimmte Adresse zugeordnet wird. Bei diesen Anordnungen kann ein Binaerwort aus dem adressierten Speicher entweder parallel oder in Serie herausgelesen werden. In vielen dieser Speicheranlagen kann jedoch nur der In- (k halt eines einzigen UJortspeichers auf einmal herausgelesen werden, da normalerweise nur ein Satz Adressierschaltungen vorgesehen ist. In den Faellon, wo ein Speicher aus einer Anzahl der ueblichen Magnetkerne besteht und jeder Kern die Form eines Ringes oder dgl. hat, wird aussardem beim Abfragen des betreffenden ÜJortspeichere die in ihm enthaltene Information zerstoert. Die Information muss also nach dem Herauslesen jeweils wieder neu eingeschrieben werden, sofern sie eingespeichert bleiben soll. Die oben erwaehnten Eigenschaften der herkoeinmlichen Magnetkernspcicher haben dazu beigetragen, dass die Arbeitszeit dieser Anlagen stark beeintraechtigt wird. Dies trifft insbesondere fuer solche Faelle zu, in denen saemtliche lüor tspeicher nach einem bestimmten Binaeriuort abgesucht ^ werden muBssen.

Aufgabe der vorliegundun Erfindung ist daher, einen verbesserten Iflagniitkernspeichur vorzusehen, bei dem alle UJortspeicher glfcichzeitig und zerstörungsfrei abgesucht werden koenntin, Jede Binaerspeicherzel Ie eines UJor tspeichers nimmt dabei JBtijöils eine Informationsüinhoit (Bit) auf. Die einzelnen Speicherzellen besti-hen jeweils aus zwei lYlagnutkernen, wobei jeder Kurn eine Vörzugsrichtung aufweist. Bei diesen magnetkernen liegt der Restmagnetismus entluny der Uorzugsachae, •und zwar in einer der beiden entgegengesetzton Richtungen. Der Reetmaynetisrnus des einen Kerns der Speicherzelle ist dadurch OO angeordnet, dass er eine binaere Eins oder eine binaere Null darstellt. Diese Speicherzellen sind in einer An-

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zahl Spalten angeordnet, mobei jede Spalte zum Einspeichern eines vollständigen Binaerwortes dient, t3eim Abfragen einer Speicherzelle ujird dann die fllegnetisierungsrichtung des zweiten Kerns beeinflusst, sofern kein ein Bit des gesuchten Wortes darstellendes Abfragesignal vorliegt und damit diesen Einfluss aufhebt. In diesem Fall wird infolge der im zuieiten Kern auftretenden Aenderung der Hflagnetisierungsrichtung ein Signal erzeugt, das anzeigt, dass das in dieser Speicherzelle gusuchts Bit nicht vorhanden ist.

Nach der Erfindung luird eine Magnetspeichermatrix vorgesehen, die mit hoher Geschwindigkeit auf die Anu/esenheit oder Abwesenheit eines bestimmten Wortes abgesucht werden kann, wobei mindestens eine Spalte vorgesehen ist, die aus βϊπβγ Anzahl jeweils ein Bit eines Wortes speichernder erster Magnetkerne besteht, denen jeweils ein zueiter Lesekern zugeordnet ist, damit der Inhalt des zugeordneten ersten Speicherkernes zerstoerungsfrei herausgelesen werden kann.

Beim Suchspeicher nach der Erfindung ist der jedem Speicherkern zugeordnete Lesekern 30 angeordnet, dass seine Iflagnetisierungsrichtuny van der Remanenz des ihm zugeordneten Speicherkernes beeinflusst uiird, wobei mittel zur Erzeugung eines niagnetfeldes vorgesehen üind, damit die Magnetisierung .des Lesekürns in eine vorbestimmte Richtung laengs seiner Vorzugsachse faellt, sobald der Einfluss dee ersten Kerns durch ein Abfragesignal aufgehoben wird.

Der Schnellsuchspoicher nach der Erfindung ist ferner so ausgebildet, dass oie '"agnetisier ungsrichtung eines einem Speicherkern zugeordntiten Lesekerns lediglich um maximal 90° gedreht zu werden braucht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine im Suchspeicher der vorliegenden Erfindung verwendete Binaerspeicherzelle in auseinandergezogener Anordnung,

Fig. 2a und 2b Vektordiagramme des ilflagnetfßldes sowie der fllagnetflussrichtungen im Lesekern ,nach Fig. 1, Fig. 3 die Polaritaet der Steuer- und Ausgangasignale

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Fig. 4 einen Suchspeicher mit Binaerspoicherzellen nach der. vorliegenden Erfindung

Fig. 1 zeigt eine im Suchspeicher der vorliegenden Erfindung verwendete Binäerapeicherzelle in auseinandergezotjener Anordnung. In diesur Zelle sind zwei Wagnetkurno 1 und 3 v/orgesehen, u/ob ei der eine Kern zum Linspeicharn einer binatirrm Informationseinheit und der andere zum zerstoerungsfreien Abfragen derselben dient. Der in Fig. 1 gezeigt« Kern 1 besteht aus einem duennen Film magnetischen Materials, der auf einer (nicht dargestellten) Traegerachir'.t angeordnet ist. Bei diesen Filmen handelt es sich vorzugsweise um anisotropische Filme, die eine einzige Vorzugsachse aufweisen, an die sich jeglicher Restmaynetismus in einer der beiden entgegengesetzten Richtungen legt. Diese Varzugsachse ist bei dem Kern 1 durch den Doppelpfeil 2 angedeutet und wird mitunter als "leicht magnetiaierbare" Achse bezeichnet. Werden an den Kern 1 ein oder mehrere groaee magnetische Aussenf older angeschaltet, so luird der Film in der Richtung des angeschalteten Auseenfeldes magnetisiert. Wird das Aussenfold abgeschaltet, so nimrrt jeglicher im Film vorhandene Restmagnutismus wieder eine der beiden entgegengesetzten Richtungen entlang der uorzugsachse ein. Er liegt alao nicht in der Richtung des zuletzt angeschalteten Auastnfeldee. Die Richtung, welche die Hemanenz entlang der Uorzugaachse einnimmt, haengt von mehreren Faktoren ab. Dazu gehoart u. a. der kleinste Winkel, um den sich der magnetfluss nach Absohalten des Aussenfeides drehen muss, damit die Remanenz parallel zur V/orzugsachse liegt. So kann z. B. durch in Fig. 1 nicht dargestellte mittel eine binaere "1" im Kern 1 eingespuichnrt werden, indem der Restmagnotismus dieses Kerne dazu veranlasst wird, eine Richtung parallel zur Vorzugsachse 2, und zwar in Richtung der Pfeilspitze 6, einzunehmen. Auf aehnliche Weise kann eine binaere "Cl" im Kern 1 eingespeichert werden, indem der Rostmugnetismus des Kerns veranlasst uiird, eine Richtung parallel zur Vorzugsachss 2, und zwar diesmal in Richtung der Pfeilspitze 4, einzunehmen.

Den Speicherkern 1 ist ein Lesekern 3 induktiv zugeordnet. Dieser Kern 3 weist ebenfalls eine V/orzugsachse auf, die durch den Doppelpfeil 8 angedeutet ist. Auch der Kern 3 besteht vor-

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zuysweise aus einem duennen einachsigen anisotropischen Film. Er liegt in einer Ebene parallel zur Ebene des Kerns 1, und zwar direkt unterhalb des Kerns 1, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Der Kern 3 ist gegenueber dem Kern 1 jedoch so ausgerichtet, dass seine Varzugsachse 8 quer zur Varzugsachse 2 des Kerns 1 verlaeuft. Der von den beiden Achsen gebildete Winkel betraegt vorzugsweise 90°, obu/ohl nach der Erfindung auch andere llJinkelu/arte verwendet u/erden koennen. Auch der Kern 3 ist auf einer (nicht dargestellten) Traegerechicht angeordnet und gegenueber dem Kerji 1 durch (nicht dargestellte) lYiittel elektrisch isoliert.

Jede im Speicherkern 1 vorhandene Remanenz erzeugt ein magnetisches Aussenf8ld, das Grad und Richtung der magnetisierung im Lesekern 3 beeinflusst. Da dieses Aussenfeid in derselben Richtung u/ie die Remanenz des Kerns 1 liegt, ergibt sich somit, dass das Feld quer zur Vorzugsachse des Kerns 3 liegen muss. Nach der vorliegenden Erfindung ist die Staerke des ifiaynetfeldes des Kerns 1 so bemessen, dass im Lesekern 3 IKlagr netflusslinien erzeugt werden, die im wesentlichen in derselben Richtung wie das Magnetfeld des Kerns 1 liegen. Der Lesekern 3 wird also infolge des Vorspannungsfeldes der Remanenz im Kern 1 in einer Richtung magnetisiert, die quer zur Richtunn der Vorzugsachse 8 des Kerns 3 liegt. Obwohl jedoch der Kt-rn 3 induktiv an den Kern 1 angekoppelt ist, darf das durch einen im Kern 3 stattfindenden [iiagnetflues erzeugte Feld die Magnetieierungsrichtung im Kern 1 nicht u/esentlich beeinflussen. Zu diesem Zu/eck erhaelt der Kern 1 eine relativ hohe Koerzitivkraft und der Kern 3 eine relativ geringe Koerzitivkraft.

Wie bereits obon eru/aehnt wurde, ist der Kern 3 zum zerstoerungsfreien Herauslesen der im Kern 1 enthaltenen Binaerinformation vorgesehen. Da der Inhalt des Kerns 1 durch die Richtung der Remanenz dieses Kerne bestimmt u/ird, ist auch die ffiagnetisierungsrichtung des Kerns 3 infolge der Wirkung des aeusseren Vorapannungsfeldes kennzeichnend fuer die im Kern 1 enthaltene Informationseinheit. Der hier verwendete Begriff "Restmagnetisrnus" (Remanenz) bezieht sich auf den Magnetismus, der im magnetischen material zuruackbleibt, wenn kein Auesenfeid vorhanden ist. lljird also die tl/irkung das durch den Kern 1 e.rz^'-gten Aussenfeldee gegenueber dem Kern 3 aufge-

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hoben, so liegt der im Kern 3 zurueckbleibende Restmagnetismu8 parallel zur Vorzugsachse θ in einer der beiden entgegengesetzten Richtungen. Jede Aanderung der Iflagneti3ierungsrichtung im Kern 3 kann abgetastet werden, um auf diese Weise festzustellen, ob sich im Kern 1 eine binaere "1" oder "O" befindet. Die Art der Abtastung ujird noch weiter unten beschrieben.

Die in Fig. 1 dargestellte Speicherzelle ist mit einer Steuerleitung 5 verbunden, die gegenueber den Kernen 1 und 3 elektrisch isoliert, andererseits jedoch mindestens an den Kern 3 induktiv angekoppelt ist. Jeder durch die Leitung 5 fliessende Strom erzeugt ein magnetisches AussBnfeld, das sich senkrecht zur Steuerleitung 5 erstreckt. Ulird die Steuerlaitung 5 so ausgerichtet, dass sie senkrecht zur Vorzugsachse θ des Kerns 3 liegt, so uiird das durch den in der Steuerleitung 5 flieseenden Strom erzeugte Aussenfeid ungefaehr parallel zur Vorzugsachse 8 des Kerns 3 liegen. Dieses Feld, das mit Laengssteuerfeld bezeichnet werden kenn, braucht nur so stark zu sein, dass durch seinen Einfluss der im Kern. 3 vorhandene Reetmagnetismus stets mieder dieselbe Richtung einnimmt, sobald das quer zur Vorzugsachsa 8 verlaufende Aussenfeid des Kerns 3 aufgehoben uiird. Das durch den in der Steuerleitung 5 fliesaenden Strom erzeugte Laengssteuerfeld setzt also eine bestimmte und unveraenderliche Richtung fest, die der im Kern 3 vorhandene Restmagnetismus mieder einnimmt, uienn kein starkes Effektiv-Querfeld anliegt.

Die Wirkung des durch die Remanenz im Kern 1 erzeugten Aueaenvorspannungsfeldes wird durch βίηβ Steuerleitung 7 aufgehoben, in der ein Strom in einer von zu/ei entgegengesetzten Richtungen fliessen kann. Diese Steuarleitung 7 ist mindestens an den Kern 3 induktiv angekoppelt. Ein durch den in der Stauerleitung 7 fliessenden Strom erzeugtes Aussenfeld erstreckt eich senkrecht zur Achse dieser Leitung. Wird die Steuerleitung 7 also so angeordnet, dass sie quer zur Vorzugsachse 2 dee Kerns 1 verlaeuft, so mird die Wirkung des durch die Remanenz des Kerns 1 erzeugten Auesenvorspannungsfeldes auf den Kern 3 entweder verstaerkt oder verringert. Die Steuerleitung 7 ist gegenueber den beiden Kernen 1 und 3 sowie gegenueber den anderen Steuarleitungen elektrisch isoliert. ' \

Um eine Aenderung der Magnetieierungsrichtung im Kern 3 fest- ;

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stellen zu koennen, ist eine Leseleitung 9 vorgesehen, die an den Kern 3 induktiv angekoppelt und so ausgerichtet ist, .dass durch eine Aenderung der fflagnetisierungsrichtung der Vorzugsachse 8 eine Spannung in der Leitung induziert wird_p Wird die fllagnetisierungsrichtung im Kern 3 jedoch parallel zur Achse in der Leitung 9 veraendert, so wird in der Leitung kein Ausgangssignal erzeugt, da ein Magnetfluss in dieser Richtung die Leitung nicht ankoppelt.

Nachfolgend wird nunmehr die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Speicherzelle in Verbindung mit Fig. 2a, 2b und 3 beschrieben. In jeder der beiden Figuren 2a und 2b sind zwei Vektordiagramme dargestellt, von denen jeweils das obere Diagramm die anqenaaherte Groesse und Richtung der in der vorliegenden Erfindung verwendeten Hflagnetfeider anzeigt und das untere die angenäherte Groesse und Richtung der Magnetisierung im Kern 3 wiedergibt. Zum Zwecke der Beschreibung eei angenommen, dass die in Fig. 1 gezeigten Elemente wie folgt angeordnet sind, wobei diese Anordnung ein bevorzugtes Ausfuehrunysbeispiel darstellt, die Erfindung sich jedoch nicht auf dieses Ausfuehrungsbeispiel beschraenkt: die Vorzugsachse θ des Kerns 3 verlaeuft ungefaehr im rechten Uinkel zur Vorzugsachse 2 des Kerns 1. Die Achsen der Leitungen 5 und 9 verlaufen beide im '.wesentlichen parallel zur Vorzugsachse 2 des Kerns 1, waehrend die Achse der Leitung 7 im wesentlichen parallel zur Vorzugsachse 8 des Kerns 3 liegt. Obwohl die Arbeitsweise der Erfindung anhand dieser bevorzugten geometrischen Anordnung Deschrieben wird, beschraenkt sich üie Erfindung jedoch nicht nur auf diese Anordnung.

In Fig. 2a wird das durch die im Kern 1 vorhandene Remanenz erzeugte und die binaere "1" darstellende .Aussenfeld durch den Vektor H„(-1) im oberen Diagramm wiedergegeben, waehrend das die binaere "0^M darstellende Aussenfeid durch den Vek-· tor H~,(Q) dargestellt ist. Es ist klar, dass jeweils nur einer diBser beiden Vektoren zu irgendeinem Zeitpunkt in dar Speicherzelle vorliegen kann. Die Parameter der Kerne 1 und 3 sind so gewaehit, dass die Vorspannungsfelder H_ffl(i) und H„(0) 1,5 mal so gross wie das Feld H„ des Kerns 3 sind. Ein kleiner Steuerstrom fliesst durch die Leitung 5 in einer Richtung 14 (Fig. 1), wodurch ein mit Η~ bezeichnetes Aussenfeld erzeugt

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uiird, das senkrecht zu den beiden aeusiseren Vorspannungsfeldern H_m(i) und H-(O) uerlaeuftj, Da die Steuerloitung 5 im rechten filinkel zur Varzugsachse Π des Lesekerns 3 liegt, liegt also auch das Feld H₅ patallel zur Vorzugsachse Q des Lesakerns 3. Dan feld H₅ kann ziemlich kluin bemessen sein, da se lediglich sicherstellen muss, dass die Remanenz im Kern 3 in die Richtung des Feldes H„ entlang dar Achse 8 faellt, mann die Wirkung der aeusseren Querfelder H„(1) und H_m(o) aufgehoben wird.

Aus dem unteren Vektordiagramm in Fig.. 2a ist ersichtlich, daas die Richtung des Magnetflusses B im Kern 3 in erster Linie durch die Richtung der angelegten Aussenfelder H-(I) bziu. H„(0) bestimmt uiird. Wird z. B. das Feld H„(1) erzeugt, so hat der ^lllagnatfluss B(1) eine Richtung parallel zu dem im Kern 3 erzeugten Feld. Befände sich 7u diesem Zeitpunkt auch das Feld H- im Keni 3, dann iuuerde der tflagnetfluss B(1) eine Richtung einnehmen, die durch die Resultante der beiden Felder H_(1) und H_c bestimmt luirri. Da jedoch das Feld

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H«(1) im Vergleich zum Feld H₅ relativ gross ist, kann man davon auegehen, dass die Richtung des Magnetflusses B(1) im wesentlichen parallel zum Feld H„(1) liegt.

In gleicher LJeise sorgt die Anwusenheit des Feldes H_.(U) dafuer, daea dar Fluss im Kern 3 im 'wesentlichen eine Richtung einnimmt, wie sie durch den mit b(U) bezeichneten Vektor in Fig. 2b angedeutet wird. Daraus ergi t sich, dass bei der bevorzugten Anordnung der Erfindung der U/inkel zwischen den fflagnetflueseen B(O) bzw,. B(1) und der Vorzugsachse des Kerne 3 ungefaehr 90 betraeyt. Der ffiagnetflus- liegt daher im wesentlichen parallel zur sogenannten "schwer" magnetisierbaren Achse des Kerne 3, die senkrecht zur Vorzugsachse verlaeuft.

In Verbindung mit Fig. 2b wird nunmnhr das Abfragen des Inhaltes d·· Kerns 1 beschrieben. Ii;ie bereits oben erwaehnt wurde, wird jede Binaerapeicherzelle des Ulortspeichers auf die Anwesenheit oder Abwesenheit einer binaersn "1" oder "0" entsprechend dam festzustellenden Wort abgesucht. Zu diesem Zweck wird in der Steuerleitung 7 (Fig. 1) ein Stromfluss in tier einen oder anderen Richtung erzeugt, je nachdem, ob eine binaere "1* oder "0" gesucht wird, Will man z. B. feststehen, ob die in Fig* 1 dargestellte Speicherzelle im Kern 1 eine

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eine binaere "1" enthaelt oder nicht, so wird in der Leitung ein Stromfluss in der Richtung des Pfeils 12 erzeugt, wodurch das im oberen Vektordiagramm der Fig. 2b dargestellte Magnetfeld entsteht. Geht man nun davon aus, dass die Remanenz des Kerns 1 die Richtung 6 einnimmt, wodurch das Magnetfeld H^(I ) erzeugt wird, so ergibt sich aus Fig. 2b, dass das Abfrage- ^% feld H_T(1) im Kern 3 so bemessen ist, dass das gesamte Querfeld der Summe aus H~(1) und H.(1) entspricht. Der absolute UJert des Abfragefeldes H_T(1) wird so eingestellt, dass er gleich dem liJert de9 Feldes H„(1) ist, so dass das gesamte Querfeld zweimal so gross u/ie Η~.(1) ist. Die !magnetisierung im Kern 3 wird daher in der Richtung des Magnetflusses B(1) des unteren Diagrammes nach Fig. 2b aufrechterhalten. Ist das Feld H„(1) allein gross genug, um den Kern 3 zu aaettigen, so Uiird durch das Anschalten eines doppelt so grossen Magnetfeldes der Wagnetfluss B(1) nicht verstaerkt. Aus diesem Grunde u/ird bei dem bevorzugten Ausfuehrungsbeispiel die Staerke des Magnetflusses B(1) in Fig. 2b nicht groesser dargestellt als der Fluss B(1) in Fig. 2a. Da unter der zuerst angenom- ' menen Bedingung der fflagnotfluss parallel zur Vorzugsachse des Kerns 3 im wesentlichen unveraendert bleibt, ergibt sich auch keine Aenderung in dem fflagnetfluss, der die Leaeleitung 9 ankoppelt, die bei dem bevorzugten Ausfuehrungsbeispiel senkrecht zur Vorzugsachse das Kerns 3 liegt. In der Leitung 9 u/ird also keine Spannung induziert. Damit u/ird angezeigt, dass die Speicherzelle eine binaere "1" enthaelt.

Wird das Feld H.(1} zum Zeitpunkt der Anwesenheit des Feldes H_1n(Q) angeschaltet und damit angezeigt, dass der Kern 1 eine binaere "0" enthaült, so ergibt sich aus Fig. 2b, dass des Abfragefeld H,(1) in der entgegengesetzten Richtung zum Feld H_m(Q) liegt_e Ist der absolute UJert des Abfragefeldes H.(1) gleich dam des Feldes H_m(0), dann u/ird durch die Addition der Vektoren der Felder Hj(i) und H_m(0) in Fig. 2b jegliche Quer-Feldiuirkung auf den Kern 3 aufgehoben. Uiie bereits zuvor eru/aehnt, hat der in der vorliegenden Erfindung verwendete Magnetkern 3 die Eiganechaft, dass er in seinem remanenten Zustand nur in einer von zwei entgegengesetzten Richtungen laengs der Vorzugsachse einen stabilen Zustand einnimmt. Durch die Aufhebung des Felde· H^ im Kern 3 u/ird die Richtung dee Ißagnetf luases B so weit gedreht, dass sie mit einer der

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beiden entgegengesetzten Richtungen laengs der Vorzugsachse 8 des Kerns 3 zusammenfaeHt. Die im einzelnen von der Remanenz eingenommene Richtung wird dann durch die Richtung des kleinen Steuerfeldes Η_ς bestimmt^ so ist z. B. aus dem unteren Vektordiagramm der Fig. 2b ersichtlich, dass der Remanun-ifluss B(R) im Κβγπ 3 laengs dessen Vorzugsachse in eine Richtung faellt, die durch das Steuerfeld H„ im oberen Diagramm der Fig. 2b angedeutet ist. Bestecht dieses Steuerfeld Η_ς zu dem Zeitpunkt, wenn das Querfeld zuvor aufgehoben wurde, so verhindert es die Drehung des Magnetflusses B(H) inRichtung der Vorzugsachse entgegengesetzt der in Fig. 2b gezeigten Richtung,, Uird also das Querfeld im Kern 3 aufgehoben, so aendert der Hflagnetfluss B seine Richtung stets im gleichen Sinne.

Wie bereits oben erwaühnt wurde, ist die Leseleitung 9 im be- I wurzugten Ausfuehrungsbuispiel so angeordnet, dass bei einer Aenderunij des Iflagne t f lusses im Kern 3 parallel zur'Richtung der Vorzugsachse Ü, d. h. senkrecht zur Achse der Leitung 9, eine Spannung in dieser Leitt.ng induziert uiird. Wird also unter der bisherigen Annahme, dass die Speicherzelle eine binaery "0" enthaelt, diese Zelle auf eine binaere "1" abgesucht, so uiird in der Loseleitung 9 ein erstes Signal einer bestimmtön Polaritaat erzeugt, das anzeigt, dass die gesucfcite Informationseinheit in der Speicherzelle nicht enthalten ist. Sobald das Abfragufeld H-(I) abgeschaltet iuird, macht sich diü U/irkung des Remanenz feldes H-(O) erneut im Kern 3 bemerkbar., so dass der Magnetfluss mieder dieselbe Richtung * einnimmt, die durch den Vektor B(Q.) angedautet ist. Ein zweites, in der Polaritaet dem ersten entgegengesetztes Ausgangssignal erscheint nun auf der Leitung 9, Beide in Fig. 3 dargestellten Signale kosnnan zum Anzeigen eines erfolglosen Vergleichs benutzt werden.

Enthaelt der Speicherkern 1 eine binaere "Q", dann wird durch das Anschalten des Abfragefeldes H.(O) (Fig. 2b) das Querfeld im Kern 3 verataerkt, so dass üie Richtung dea Rlagnetflussee im Kern 3 nicht veraundert wird« In diesem Falla behaelt der fflagntitfluaa die Richtung bei, die in Fig. 2b durch den Vektor B(O) angedeutet ist, und die Remanenz B(ri) faallt mit der Vorzugsachge b nicht zusammen^ Enthaelt der Kern 1 dagegen eine

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binaere "1" - wenn die Speicherzelle auf eine binaare "O" abgesucht uiird - so uiird durch das Anlegen der Felder H_m(i) und H.(0) (Fig. 2b) das Querfeld B(i) aufgehoben, so dass nur die Remanenz B(R) im Lesekern 3 zurueckbleibt. Die Richtung des Vektors B(R) laengs der Vorzugsachse θ wird dabei durch das Laengsfeld H„ bestimmt. In diesem Falle aendert der fKlagnetfluss im Kern 3 seine Richtung υοη B(1) nach B(R). Da durch die Aenderung des Magnetflusses die Leitung 9 angekoppelt wird, uiird beim Anschalten des Abfragefeldes H₁(Q) ein erstes Signal in dieser Leitung induziert, das dieselbe Polaritaet hat wie das Signal, das bei der Aendorung der Hflagnetf lussr ichtung υοη ü(ü) nach B(R) erzeugt iuird. Nach dem Abschalten des Abfragefeldes H_T(0) nimmt der (Klacjne tf luss B im Kern 3 mieder die · Richtung ein, die durch den Vektor B(1) angegeben ist, uiorauf ein zweites Signal entgegengesetzter Polaritaet in der Leitung 9 induziert iuird. Beide Ausgnngssignale sind in Fig. 3 dargestellt.

Fig. 3 zeigt die Molaritaeten der beiden moeglichen Abfragefelder H,(1) und H-(Cl), des Steuerfeldes H- sotuiB der Ausyangssignale, die nur dann auftreten, wenn die Speicherzelle die gesuchte binaere Informationseinheit nicht anthaelt. Aus Fig. 3 ist ferner ersichtlich, dass das Abfragefeld H. nur dann auftritt, ujenn auch das Laengssteurerfeld Η_ς vorhanden ist. Dies ist notwendig, um sicherzustellen, dass eine Aendarung der Magnetisierungsrichtung im Kern 3 stets in derselben Richtung laengs der Vorzugsachse stattfindet, so dass die Polaritaeten der ersten und zweiten Ausgangssignale stets gleich bleiben, unabhaenqig davon, ob der Kern 1 eine binaera "1" oder "ü" enthaelt. Das Feld H₅ braucht jedoch nicht zu dem Zeitpunkt anuiesend zu sein, ujenn das Abfragefeld H. aufgehoben ujird, da us auf die anschliBssende Aenderung der fflagnetflussrichtung won ü(H) nach B(1) ader B(0) keinen Einfluss hat, aussar, dass es motHjlicheruu= ise die Geschwindigkeit beeinflusst, mit dar diese Aenderung erfolgt. Das Feld H_ kann ein staandig angeschaltetes Vorspannungsfeld sein, das entweder durch einen Strom fuehronden Leiter erzeugt uird, uiie hier dargestellt ist, oder aber durch andere Mittel. Andererseits kann es auch ein pulsierendes Feld sein, dessen Vorderkante der Vorderkante des Abfragefaides H. vorailt oder doch zumindest mit dieser zusammenfaellt*

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Die Anwesenheit des Laengssteuerfoldes H_ ist insbesondere dann wichtig, mann die Erfindung entsprechend dem bevorzugten Ausfuehrungsbeispiei ausgebildet ist, d. h._f wenn das Querfeld H_M senkrecht zur Vorzugsachse B des Lesekerns 3 liegt. Ist der Magnetfluss B(1) oder B(O) vor der Beseitigung des Feldes H„ im wesentlichen senkrecht zur Vorzugsachse des Lesekerns 3 auegerichtet, so kann sich der Magnetfluss im Kern 3 - sofern kein Steuerfeld H₅ angeschaltet ist - mit gleicher Wahrscheinlichkeit entweder in die eine oder andere Richtung der Vorzugeachse drehen, wenn das Abfragefeld H₁ angeschaltet ujird. Iat z. B. die Richtung des Magnetflusses B(R) entgegengesetzt der in Fig. 2b dargestellten Richtung, so wuerden die Polaritaeten der ersten und zweiten Ausgangesignale aus Fig. 3 umgekehrt. In den Faellen, in denen eine gemeinsame Leseleitung zum Verkoppeln zweier oder mehrerer Speicherzellen verwendet eiird - wie in Fig. 4 dargestellt ist - koennen sich Impulse, die gleichzeitig, aber mit entgegengesetzter Polnritaet erzeugt werden, gegenseitig aufheben und dadurch den falschen Eindruck erwecken, dass die betreffenden Speichurzellen keine Ausgangsimpulee an die yemeinsame Leselßitung abgegeben haben« Das kleine Steuerfeld H_ dient daher dem Zweck, sicherzustellen, dass die Polaritaet des Ausgangssignals bei allen an dieselbe Leseleitung angekoppelten Speicherzellen gleich ist. Das Steuerfeld H_ bewirkt ausserdem eine schnellere Drehung des Magnetflusses im Kern 3 beim Anschalten des Abfragefeldes H., so dass eine hoehere Signalspannung in der Leitung 9 erzeugt wird.

Fig. 4 zeigt einen kleinen Ausschnitt einer typischen Suchspeicheranordnung nach der vorliegenden Erfindung mit einer Anzahl**von spalten- und reihenweise engeordneten Speicherzellen.. In dieser Figur ist jedoch jeweils nur ein Kern fuer jede Speicherzelle dargestellt, obwohl Jude Zelle aus zwei Kernen besteht, wie aus Fig. \ ersichtlich ist. Z. B. sind die Speicherzellen 11, 13 und 15 in der Spelte j angeordnet und stallen einen Teil eines ttortepeichers j in der Suchepeicheranlage dar. Aehnlich sind die Speicherzellen 17, 19 und 21 in dar Spalte J+1 und die Zellen 23, 25 und 27 in der Spal te j+2 angeordnet· Selbatvaretaendlich koennen die Spalten Jt J+1 und J+2 euch noch »eitere (nicht dargestellte) Specharzellen enthalten, je nachdem, aus wievielen Informationen einhalten sich die einzelnen Bimaarufoerter zusammensetzen,

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Die einzelnen Speicherzellen einer Spalte enthalten jeweils eine Informationseinheit des zugeordneten Wortes und haben damit eine bestimmte Bedeutung innerhalb der Binaerordnung. So haben z. B. die Speicherzellen 11, 17 und 23, die jeeeile einen Teil der Wortspeicher j, j+1 bzw. j+2 darstellen, alle dieselbe binaere Bedeutung, die beispielsweise mit dem Buchstaben » k bezeichnet werden kann. Aehnlich gehoeren die Speicherzellen 13, 19 und 25 soiuie 15, 21 und 27 zur selben Binaerordnung, naemlich k+1 bziu. k+2. Selbstverstaendlich koennen auch noch weitere Spalten j vorgesehen werden, je nachdem, uiie viele Uloerter die gesamte Speicheranlage aufzunehmen hat. Um saemtliche UJortspeicher der Anlage auf die Anwesenheit oder Abwesenheit eines bestimmten UJortes gleichzeitig absuchen zu koennen, sind die Abfrageleitungen k, k+1, k+2 usuu mit den entsprechend bezeichneten Reihen verbunden. Diese in Fig. 4 dargestellten Leitungen.'entsprechen der Abfrageleitung 7 aus Fig. 1. Ulie bereits zuvor eruiaehnt wurde, stellt ein auf einer Abfrageleitung erscheinendes Signal eine binaere Informationseinheit des gesuchten Wortes dar. Jeder Wortspeicher bzw. jede Spalte j ist ausserdem mit einer Leseleitung j, j+1, j+2 usw. verbunden, an die saemtliche Speicherzellen der zugeordneten Spalte induktiv angekoppelt sind. Wie bereits in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben wurde, wird auf der zugeordneten ^Leseleituny ein den erfolglosen Vergleich anzeigendes Signal erzeugt, wenn eine nach einer Informationseinheit abgesuchte Speicherzelle einer bestimmten Binaerordnung die gesuchte Einheit nicht enthaelt. Da jede Leseleitung einer Spalte mit saemtlichen Speicherzellen eines bestimmten Wortspeichers verbunden ist, wird also durch einen erfolglosen Vergleich zwischen einer oder mehreren eingespeicherten Informationseinheiten und den Einheiten des gesuchten Wortes ein Ausgangssignal auf der zugeordneten Leseleitung erzeugt. Dieses auf einer Leseleituncj erscheinende Ausgangssignal zeigt an, dass das gesuchte Wort in dem mit der Leseleitung verbundenen Wortspeicher nicht enthalten ist.

Zum besseren Verstaendnis wird nachstehend die Arbeitsweise des in Fig. 4 dargestellten Suchspeichers anhand eines Beispiels beschrieben. F.s sei angenommen, dass saemtli^cne Speicherzellen der Spalte j eine binaere "1" in ihren Speicherkernen enthalten; Dies ist durch die nach unten zeigenden

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Pfeile in Tig. 4 ersichtlich. In der Spalte j+1 befindet sich die Binaerzahl 100, die in den Zellen 17, 19 bzw. 21 eingespeichert let. Die Spalte j+2 enthaalt die in den Zellen 23, 25 bzw. 27 eingespeicherte Binaerzahl 101. Dee «eiteren eel angenommen, dass das gesuchte Wort der Binaeraahl 101 entspricht, die durch die auf den Abfrageleitungen k, k+1 und k+2 erscheinenden .Signale dargestellt u/ird. In der Reihe k dee Speichers tuird ein die binaere ^H1^H darstellendes^ Signal in eaemtlichen Wortregistern gesucht, wobei keine Aufhebung der Querfelder H_m(i) in den Speicherzellen 11, 17 und 23 erfolgt. Diese Speicherzellen geben daher an die zugeordneten Leseleitungen j, j+1 und j+2 keine Auegangesignale ab. In der Reihe k+1 eird .die binaere "0" gesucht, wobei infolge des erfolglosen Ver- , gleiche zwischen der in der Speicherzelle 13 eingespeicherten , "1" und der gesuchten, auf der Abfrageleitung k+1 erscheinen- i dt π "0" ein Ausgangssignal in der l-eseleitung j erzeugt wird· Die Speicherzellen 19 und 25 geben dagegen an die L-eeeleitungen j+1 bzw. j+2 keine Ausgangssignale ab, da ihre Felder nicht aufgehoben werden. In der Reihe k+2 wird die binaere ^B1" gesucht, wobei auf Grund des erfolglosen Vergleichs in der Speicherzelle 21 ein Ausgangesignal auf der Leseleitung j+1 erscheint. Da die in den Speicherzellen 23, 25 bzin» 27 eingespeicherte Binaarzahl "101" in jeder Hinsicht der gesuchtain und auf den Abfrageleitungen k, k+1 bzw» k+2 auftretenden Binaerzahl ·* 101" entspricht, arscheinen also auf den Leseleitungen j und j+1 Ausgangssignale, maahrend auf der Leseleitung j+2 kein Ausgangssignal auftritt. Ausaerdem koennen mittel vorgesehen werden, die auf das .Nichtv/orhandensein eines " Ausgangssignals auf der teselaitung waehrend der Abfragezeit ansprechen, so dass die datenverarbeitende maschine oder dgl. feststellen kann, in welchem UJortspeicher sich das gesuchte Uiort befindet. " |

Aus Fig*.. 4 ergibt eich ferner, dass jeder Spalte eine Steuerlcitung zum Anschalten des Steuerfeldes H_ zugeordnet aein kann. Diese einzelnen Steuerleitungen koennen jedoch uabar die Speicherzellen einer jeden Spalte leicht miteinander uerbunaen uerden, so dass die in saemtlichen Zellen des Speichers erzeugten Steuerfelder dieselbe" Polaritaet haben_f

Infolge Hsrstellungsschuiierigkeiten kann eich das bevorzugte Ausfuehrungsbeispiel des Suchspeichers u. U. als unzuieckmse- \

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asig erweisen. Fuer die Betriebsfaehigkeit des- Speichers mueasen die Magnetfelder H_1n, H_T und H- jedoch nicht unbedingt senk· recht zueinander » wie in Fig. 2a und 2b dargestellt - angeQrd· net werden. So. koennen z. B. die Felder H„ und H. durchaus einen kleinan Winkel mit der schwer magnetisierbaren Achse des Kerns 3 und das Feld H- einen kleinen Winkel mit der Vorzugeachse bilden. In einem solchen Falle koennten diese Felder in Komponenten aufgeloest werden, die genau parallel zur Vorzugsachse bzw. zur schwer magnetisierbaren Achse des Kerns-3 liegen, wobei die Summe der Komponenten parallel zur Vorzugsachse wie das Feld H_Q wirken wuerde. Zur Erzielung der kuerzesten

Zugriffszeit und eines maximalen Ausgangssignales auf der Leseleitung 9 wird jedoch das bevorzugte Ausfuehrungsbeispiel verwendet, bei dem die Felder H~, H, und Hg senkrecht zueinander und parallel zur Vorzugsachse bzw. zur schwer magnetisierbaren Achse des Kerns 3 angeordnet sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass die fflagnetisierungsrichtung im Kern 3 hoechetens um 90° gedreht zu werden braucht, unabhaengig davon, ob der Speicherkern 1 eine binaare "1" oder "0" enthaelt. Das Abfragefeld kann ausserdem schwaecher oder staerker als das Feld H- sein. Ist z. B. der absolute Wert des Feldes H. etwas groesser als der des Feldes H-, so dreht sich die flOagnetisierungsrichtung des Kerns 3 an der Vorzugsachse vorbei, wenn beide Felder in entgegengesetzten Richtungen zueinander angeordnet sind. Der sich dabei bemerkbar machende Einfluss auf das Ausgangssignal in der Leseleitung ist jedoch nur sehr gering. Ist der absolute liiert des Abfragefeldes H. dagegen etwas kleiner als der des Feldes H„, so wird der magnetfluss im Kern 3 nicht um volle 90° gedreht, obwohl auch diese teilweise Drehung noch genuegt, um ein brauchbares Ausgangsaignal zu erzeugen.

Ausserdem ist es fuer die Betriebsfaehigkeit des erfindungsgemaessen Suchspeichers nicht unbedingt erforderlich, dass das Feld H~ den Wagnetkern bei Abwesenheit des Abfragefeldes Η. saettigt. Dies ist Jedoch insofern wuenschenswert, als die Verataerkung des Feldes H_m durch das Feld H. keine wesentliche Aenderung der Richtung oder Staerke des Wagnatflusses im· Kern 3 mit sich bringt. Dies koennte dann wichtig sein, wenn diese Felder bzw. die Leeeleitung 9 nicht genau senkrecht zur Vorzugsachse orientiert sind, da durch eine Aanderung des im

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Kern 3 vorhandenen und dia Leseleitung 9 ankoppelnden Magnetflusses ein Signal in dieser Leitung erzeugt wird.

Auf Grund seiner Kenntnisse wird der Fachmann anhand der Be» Schreibung des bevorzugten Ausfuahrungsbeispieles ohne uiei· teres Abwandlungen und Uieiterbildungen an der Erfindung vor«« nehmen koennen, ohne dabei von dem Wesen der beanspruchten
Erfindung abtueichen zu muessen.

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Claims (1)

1. Magnetspeicher, der mit hoher Geschwindigkeit auf die Anwesenheit oder Abwesenheit eines bestimmten Wortes abgesucht werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass zum zerstoerungsfreien Abfragen des Inhaltes einer Anzahl fflagnetspaicherkerne jedem Speicherkern ein Hilfskern zugeordnet ist, " der induktiv an den Speicherkern angekoppelt ist, u/ob ei so- ' luohl jeder Speicherkern als auch jeder Hilfskern vom Typ sind, der eine Vorzugsachse aufweist, an der die Remanenz in einer ddr beiden entgegengesetzten Richtungen liegt und die Kerne so angeordnet sind, dass die l/orzugsachse- eines jeden Speicherkerns einen Winkel mit der Vorzugsachse des dem Speicherkern zugeordneten Hilfskerns bildet, wobei durch die Remanenz eines jeden Speicherkerne ein erstes magnetfeld erzeugt u/ird, das gross genug ist, den dem Speicherkern zugeordneten Hilfekern ungefaehr in derselben Richtung zu magnetisieren, dass an jedem Hilfskern ein erstes Mittel zur Erzeugung eines zweiten ungefaehr parallel zur l/orzugsachse des Hilfekerns liegenden Magnetfeldes und ein zweites (mittel angekoppelt sind-, wobei das zweite mittel nur waehrend der Anwesenheit des zwei» ten Magnetfeldes betrieben wird, um ein drittes Magnetfeld zu erzeugen, das im wesentlichen dieselbe Groesse wie das erste magnetfeld aufweist und wahlweise entweder ungefaehr in derselben Richtung wie das erste Magnetfeld oder in entgegengesetzter Richtung dazu liegt, um den Einfluss des ersten Magnetfeldes auf die Magnetisierung des Hilfskerns zu verstaerken bzw« aufzuheben, und dass ein drittes saemtlichen Hilfskernen gemeinsames und an diese induktiv angekoppeltes Mittel vorgesehen ist, um eine Aenderung der Magnetisierung der Hiifskerne parallel zu ihren l/orzugsachsen abzutasten.

2· Magnetspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Speicherkern und jeder Hilfskern vom Typ sind» bei dem der Kern aus einem duennen ferromagnetischen Film mit einachsiger Anisotropie besteht.

3o Magnetspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Speicherkern eine groessere Koerzitivkraft besitzt als der ihm zugeordnete Hilfskern.

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At . U.2U67

A* Magnetspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Hilfekern durch da· ihm zugeordnete erate Vorepan* nungsfeld bia zur Saettigung magnetisiert uuird·

5. Magnetspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet) dass der von der Vorzugsachae des Speicherkerns und der Vorzugsachse des dem Speicherkern zugeordneten Hilfskerns gebildete Winkel 90° betraegt.

6. Magnetspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mittel allen Hilfsmitteln gemeinsam ist.

7. Magnetspeicher nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass da· erste Kittel aus einer ersten elektrischen Leitung besteht, die ungefaehr senkrecht zur Vorzugsachse des Hilfe» kerne liegt und in der Strom nur in einer Richtung flieset, dass das zweite Mittel eine zweite elektrisch· Leitung u*- fasst, die ungefaehr senkrecht zur Vorzugsachse des Speichere angeordnet ist, und in der wahlweise Strom in der einen oder anderen Richtung flieest, und zwar nur dann, wenn in der er·* sten Leitung ebenfalls Strom flieset, und dass das dritte Mittel aus einer elektrischen Leitung besteht, die ungefjehr senkrecht zur Vorzugsachse des Hilfskerna liegt, um eine_;Aenderung der ffiagnetfluesee im Hilfekern abzutasten«

8. fflagnetspeichermatrix nach Anspruch 1, dadurch gekenn*· zeichnet, dass dia magnetspeicherkerne spaltenweise angeordnet sind, wobei jede Spalte einen Wortspeicher in der Spei* cheranlage darstellt, dass fuer jede Reihe der Matrix jeeeile eine der zweiten Leitungen der Hilfekerne vorgesehen ist, die allen Hllfakernen einer jeden Reihe gemeinsam iet und dass fuer jede Spalte der Matrix jeweils eine der dritten Leitungen vorgesehen ist, die allen Hilfekernen einer jeden Spalte gemeinsam iet„

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