DE2013809B2 - Pufferspeicher - Google Patents

Description

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In digitalen Datenverarbeitungsanlagen werden zum voneinander die internen Vorgänge, also auch Spei-

Speichern von Informationen vorzugsweise Magnet- ehern und Auslesen der binären Informationen,

kerne mit nahezu rechteckiger Hysterese verwendet. steuern. Werden nun z. B. digitale Daten von einem

Diese Magnetkerne haben zwei Sättigungszustände peripheren Gerät einem Magnetkern-Pufferspeicher

positiver und negativer Magnetisierung, die mit den 5 des Rechners angeboten, so können Überschneidungen

binären Werten »1« und »0« identifiziert werden. Mit zwischen dem vom peripheren Gerät eingespeisten

solchen Magnetkernen werden Speicherwerke, Schiebe- Schreibstrom und dem vom Rechner gelieferten Ab-

register, logische Schaltungen u. a. aufgebaut und die fragestrom auftreten, da Schreib- und Abfragestrom

den binären Werten »0« und »1« entsprechenden Infor- von verschiedenen Taktgebern gesteuert werden. An

mationen mittels durch den Magnetkern geführter io Hand von Fi g. 1, wo Ströme und Induktionsspannung

Wicklungen gespeichert und gelesen. in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen sind, ergibt

Beim Speichern (Einschreiben einer Information) sich folgender Sachverhalt:

fließt durch eine durch den Magnetkern geführte Der vom Taktgeber des peripheren Geräts gesteuerte Wicklung ein Strom der Richtung und Größe, daß die Schreibstrom I₁ magnetisiert den Magnetkern in posimagnetischen Kraftlinien den Magnetkern erfassen 15 tiver Richtung, d. h., der Magnetkern enthält die In- und diesen in Abhängigkeit von der Stromrichtung formation »1«. Der vom Taktgeber des Rechners gepositiv oder negativ magnetisieren. Der Strom muß steuerte Abfragestrom J₂, der in entgegengesetzter so groß sein, daß die im Magnetkern verursachte Feld- Richtung zum Strom I₁ fließt, bewirkt nun im Magnetstärke ausreicht, diesen in den Sättigungszustand zu kern eine Durchflutung, die ihn ummagnetisieren bringen. Definitionsgemäß entspricht die positive 20 möchte. Grundsätzlich ist die Impulslänge des AbMagnetisierung dem binären Wert »1« und die negative fragestroms I₂ so bemessen, daß der Magnetkern voll-Magnetisierung dem binären Wert »0«, wobei dieser ständig ummagnetisiert werden kann. Fließen nun inbinäre Wert »0« dem Ausgangszustand des Magnet- folge der unabhängigen Taktgeneratoren die Ströme I₁ kerns entspricht. Soll ein negativ magnetisierter, also und I₂ nicht synchron, so kann es durch teilweise KomdenbinärenWert »0« habender Magnetkern ummagneti- 25 pensation der von den Strömen I₂ und I₁ erzeugten siert werden, so wird in genau vorgeschriebener Rieh- Durchflutungen vorkommen, daß nur ein Teil des tung ein Strom durch die Wicklung geschickt, dessen Impulses von I₂ zur Urnmagnetisierung des Magnet-Größe ausreicht, den Magnetkern vom negativen Re- kerns zur Verfügung steht; die Schaltzeit des Magnetmanenzzustand in den positiven überzuführen. Der kerns ist somit verkürzt, und der Magnetisierungs-Magnetkern enthält als Information nun den binären 30 zustand durchläuft eine Unterschleife. Erst beim nach-Wert »1«. Die Speicherung des binären Wertes »0« ent- folgenden Abfragestromimpuls wird der Magnetkern spricht einem Stromfluß in der, im Verhältnis zur Spei- vollständig in den komplementären Magnetisierungscherung des binären Wertes »1«, entgegengesetzten zustand übergeführt.

Richtung. Der Auslesevorgang, also das Erfassen der In der Lesewicklung wird also nicht nur ein dem

gespeicherten Information, erfolgt durch Einspeichern 35 Informationsgehalt des Magnetkerns entsprechender

einer »0«. War der Magnetkern negativ magnetisiert, Spannungsimpuls Vina induziert, sondern deren zwei,

so behält er diesen Zustand bei, d. h. in einer Lese- Eine in dem Magnetkern eingespeicherte Information

wicklung, die die Flußänderung des Magnetkerns über »1« kann beim Auslesen somit zwei Lesesignale I

einen induzierten Spannungsstoß registriert, wird keine nach außen abgeben.

Flußänderung beobachtet. War hingegen im Magnet- 4° Die Aufgabe der Erfindung ist es, die durch asyn-

kern eine »1« gespeichert, so wird er durch Einspeiche- chron fließende Schreib- und Abfrageströme ent-

rung einer »0« ummagnetisiert. In der Lesewicklung stehende Schaltzeitverkürzung eines aus mindestens

wird auf Grund der Flußänderung eine Spannung in- einem Magnetkern mit nahezu rechteckiger Hysterese-

duziert, die einem Leseverstärker zugeführt wird. Die schleife bestehenden Pufferspeichers zu kompensieren.

Lesewicklung gibt somit die gespeicherte Information 45 Die Erfindung besteht-darin, daß pro Magnetkern

in Form eines Spannungsimpulses weiter. eine Verstärkerschaltung vorgesehen ist, die zwei

Die dem Magnetkern entsprechende Hysterese wird Transistoren enthält, von denen der erste vom indubei Speicherung der binären Werte exakt durchlaufen, zierten Ausgangssignal leitend gesteuert wird und durch solange die magnetische Feldstärke hinreichend groß seinen Leitungsstrom gleichzeitig einen Speicherist. In Kernspeichern treten häufig Feldstärken der 50 kondensator auflädt und den zweiten Transistor Größe H < H_m auf, wobei unter H_n die zum voll- leitend steuert, der seinerseits im leitenden Zustand in ständigen Ummagnetisieren notwendige Feldstärke zu einer zusätzlichen Wicklung des jeweiligen Magnetverstehen ist. Wenn an einem Magnetkern im Zustand kerns einen Stromfluß verursacht, der im Sinne einer »0« oder »1« Felder der Größe H < H_m anliegen, so Unterstützung des Abfrageimpulses und durch einen durchläuft die Magnetisierungskurve sogenannte Unter- 55 den zweiten Transistor leitend haltenden Entladestrom schleifen, d. h., der Magnetkern wird hinsichtlich des Speicherkondensators mindestens so lange wirkt, seines Magnetisierungszustands in mehr als die zwei bis der Magnetkern eine dem Abfrageimpuls ent-Sättigungszustände übergeführt. Diese Unterschleifen sprechende Magnetisierungsänderung erfahren hat. können auch auftreten, wenn der Abfragestrom so In F i g. 2 ist eine erfindungsgemäße Schaltung kurz fließt, daß die dem Kern zugeführte Energie nicht 6° aufgezeigt. Der Magnetkern K hege in der Zeichenausreicht, den Magnetkern umzumagnetisieren. In ebene und sei positiv, das ist im Gegenuhrzeigersinn diesem Falle ist die Schaltzeit, also die Zeit, die für den magnetisiert. Die Stromrichtung der Ströme J₁ und I₂ abgeschlossenen Ummagnetisierungsvorgang eigent- sei so, daß der Schreibstrom I₁ in der Schreibwicklung lieh erforderlich wäre, verkürzt. W₁ aus der Zeichenebene heraus- und der Abfrage-

Diese Problematik der Schaltzeitverkürzung tritt 65 strom I₂ in der Abfragewicklung W₂ in die Zeichenauf bei der Datenübertragung zwischen Digitalrech- ebene hineinfließe. Die Taktgeber für I₁ und I₂ sind ner und peripheren Geräten. Sowohl Rechner als auch durch Schalter S₁ und S₂ schematisch dargestellt, periphere Geräte haben Taktgeber, die unabhängig Verursacht nun der Abfragestrom I₂ eine Magneti-

sierungsänderung im Kern Ä', so wird in der Lesewicklung W₃ eine Spannung Vi_ua induziert, die den Basisstrom für einen pnp-Transistor T₁ liefert, dessen Emitter mit einer positiven Spannungsquelle verbunden ist. Zwischen dem Emitter von T₁ und der Basis liegt ein Kondensator C₁, der hochfrequente Signale kurzschließt. Emitter und Basis von T₁ sind mit den beiden Enden der Lesewicklung W₃ verbunden, wobei zwischen Wicklungsende und Basis ein Widerstand ^₁ liegt. Der Basisstrom steuert also den Transistor T₁ in den leitenden Zustand und liefert somit über den Kollektor von T₁ den Ladestrom für einen mit einem Widerstand R₂ überbrückten Speicherkondensator C₂. R₂ und C₂ liegen mit ihrem dem Transistor T₁ abgewandten Verbindungspunkt an einer negativen Spannungsquelle. Von dem dem Transistor T₁ zugewandten Verbindungspunkt wird ein Teil des aus dem Transistor T₁ fließenden Stromes dem npn-Transistor T₁ über einen Widerstand R₃ als Basisstrom zugeführt und steuert T₂ leitend. Der Emitter von T₂ liegt auf negativem Potential, der Kollektor ist mit einem Ende der zusätzlichen Wicklung PP₁ verbunden. Das zweite Ende der Wicklung PF₄ liegt über einen Widerstand i?₄ an einer positiven Spannungsquelle. Von dem mit dem Kollektor von T₁ verbundenen Wicklungsende von PF₁ kann über eine Diode D am Ausgang A das Nutzsignal abgenommen werden.

Die in der Verstärkerschaltung vorgesehenen komplementären Transistoren können unter Änderung der Versorgungsspannungen so vertauscht werden, daß T₁ ein npn- und T₂ ein pnp-Transistor ist. Die Dimensionierung der Bauelemente ist so. daß der in der zusätzlichen Wicklung W₁ fließende Strom I₁ etwa gleich groß ist wie der Abfragestrom L₁. Die zusätzliche Wicklung PF₄ ist so durch den Kern K geführt, daß der in ihr fließende Strom /₄ die gleiche Richtung wie der Auslesestrom I₂ hat. Ist nun der Schreibstrom I₁ unterbrochen und fließt der Abfragestrom L₁, so kann auf Grund der in der Lesewicklung PF₃ induzierten Spannung Vi_n,/ der Basisstrom für den Transistor T₁ fließen. T₁ wird leitend und liefert den Ladestrom für den Speicherkondensator C₂ und den Basisstrom für den Transistor T₁. Damit wird T₁ leitend und der in der zusätzlichen Wicklung PF₄ fließende Strom /₄ erhöht die Durchflutung des Kerns K, da er sich dem Abfragestrom I₁ überlagert. Daraus resultiert eine Erhöhung der induzierten Spannung Vinci und eine Verkürzung der Schaltzeit des Kerns K. Überschneiden sich nun Schreibstrom I₁ und Abfragestrom L₂, so übernimmt der Speicherkondensator C₂ die Aufgabe, den Transistor T₂ so lange leitend zu halten, bis der Kern Ä' vollständig ummagnetisiert ist. Die erfindungsgemäße zusätzliche Wicklung PF₄ gewährleistet also, daß die Durchflutung des Kerns K unabhängig vom Abfragestrom I₂ so lange aufrechterhalten bzw. so groß wird, daß der Magnetkern K vollständig ummagnetisiert werden kann.

Das Nutzsignal wird am Punkt A abgegriffen und kann hier mit anderen Signalen verknüpft werden.

In F i g. 3 sind analog zu F i g. 1 die Verhältnisse gemäß der Erfindung aufgezeichnet. Der Abfragestrom L₁ wird teilweise durch den Schreibstrom I₁ kompensiert. Der in der Lesewickhing W₃ induzierte Strom I₃ steuert den Transistor T₁ leitend und prägt der zusätzlichen Wicklung W_x einen Strom I₁ ein, der die Durchflutung des Kerns K erhöht. Der Strom /, erhöht auch den Induktionsspannungsimpuls Vu_ui in der Lesewicklung W_z. Die Durchflutung des Kerns K ist so groß, daß in Verbindung mit dem den Abfragestromimpuls verlängernden Stromimpuls in der zusätzlichen Wicklung PF₄ der Magnetkern K vollkommen ummagnetisiert werden kann. Eine im Kern K gespeicherte Information gibt beim Auslesen nur mehr ein einziges Nutzsignal nach außen ab, womit die Eindeutigkeit der Information gewahrt bleibt.

Die erfindungsgemäße Schaltung kann sowohl für den Datenfluß zwischen Peripheriegerät und Rechner als auch für den Datenfluß zwischen Rechner und Peripheriegerät angewandt werden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Pufferspeicher mit mindestens einem Magnetkern mit nahezu rechteckiger Hystereseschleife, der von einem ersten Gerät her Einschreibeimpulse zur Magnetisierung vom einen Sättigungszustand (z. B. negativen Magnetisierungszustand -^ binär »0«) in den anderen Sättigungszustand (z. B. positiven Magnetisierungszustand ^ binär »£«) erhält und von einem zweiten Gerät her zu den Einschreibeimpulsen asynchrone Abfrageimpulse von entgegengesetzter Polarität empfängt, d adurch gekennzeichnet, daß pro Magnetkern eine Verstärkerschaltung vorgesehen ist. die zwei Transistoren (T₁, T₂) enthält, von denen der erste (T₁) vom induzierten Ausgangssignal (Z₃) leitend gesteuert wird und durch seinen Leitungsstrom gleichzeitig einen Speicherkondensator (C₂) auflädt und den zweiten Transistor (T₂) leitend steuert, der seinerseits im leitenden Zustand in einer zusätzlichen Wicklung des jeweiligen Magnetkerns (K) einen Stromfluß (I₁) verursacht, der im Sinne der Unterstützung des Abfrageimpulses (I₂) und durch einen den zweiten Transistor (T₂) leitend haltenden Entladestrom des Speicherkondensatois (C₂) mindestens so lange wirkt, bis der Magnetkern (K) eine dem Abfrageimpuls (L₁) entsprechende Magnetisierungsänderung erfahren hat.

2. Pufferspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (T₁) im leitenden Zustand den Basisstrom für den zweiten Transistor (T₁) und den Ladestrom für den Speicherkondensator (C₂) liefert.

3. Pufferspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren (T₁, T₂) zueinander komplementär sind.

4. Pufferspeicher nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine solche Dimensionierung ihrer Elemente, daß der in der Auslesewicklung (PF₂) fließende Auslesestrom etwa gleich dem in der zusätzlichen Wicklung (PF₄) fließenden Strom ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen