TRANSİSTÖRLÜ MANYETİK ÇEKİRDEK BELLEK

Bell Telephone Laboratories
New York 14, N. Y.

Bell Telephone Laboratories’de geliştirilen transistörler, havadan taşınabilir elektronik bilgisayarlar gibi uygulamalardaki uygunluklarını belirlemek amacıyla yoğun bir incelemeye tabi tutulmaktadır. Bell Laboratories’de bu incelemenin güncel bir aşaması, tümüyle transistörlerle çalıştırılan büyük bir eşzamanlı akım manyetik çekirdeğin uygulanabilirliğini belirlemeye yönelik bir çalışmadır. Ulusal Havacılık Elektroniği Konferansı’nda yaptığı bir konuşmada Bay E. L. Younker, böyle bir bellekte kullanılmak üzere geliştirilmiş ve test edilmekte olan transistör devrelerini ele almıştır. Bugüne kadarki deneyimlerin, bu tür bir transistörle sürülen belleğin tamamen uygulanabilir ve oldukça cazip olduğunu gösterdiğini bildirmektedir.

Bellek sisteminin bir blok diyagramı Şekil 1’de gösterilmiştir. Bu diyagram, bellek biriminin kendisini ya da depolama dizisini, istenen bellek konumlarını seçmek için manyetik çekirdek anahtarlarını ve transistör yükselteçlerini içerir.

Bellekte iki temel yükselteç devresi türü kullanılır: manyetik çekirdekleri anahtarlamak için akım sağlayan sürücü yükselteçler ve anahtarlanmış bir çekirdekten elde edilen sinyali, bellekle ilişkili devreleri sürebilecek bir seviyeye yükseltmek için kullanılan okuma yükselteçleri.

Sürücü Yükselteçler

Tam bellek sisteminde, basamak engelleme (digit inhibit), seçim anahtarı takımı ve bellek sürücüsü olarak bilinen üç sürücü yükselteç tasarımı kullanılır. Bellek çekirdeklerini anahtarlamak için en az dört mikrosaniye süren 320 miliamper-tur’luk bir sürme gereklidir. Bellek, bellek çekirdeklerindeki tek turlu sargılara uygulanan eşzamanlı akımlarla çalıştırılır. Bu nedenle, basamak engelleme ve bellek sürücü yükselteçlerinin en az dört mikrosaniye süren yaklaşık 160 miliamper’lik akım darbeleri sağlaması gerekir. Manyetik seçim anahtarındaki çekirdekler çok turlu sargılara sahiptir. Seçim anahtarı takımı yükselteci, beş mikrosaniye süren yaklaşık 70 miliamper’lik akım darbeleri sağlamalıdır.

Basamak engelleme yükseltecinin bir şeması Şekil 2’de gösterilmiştir. Bu yükselteçte, biri düşük seviye (TR1), diğeri yüksek seviye (TR2) olmak üzere iki germanyum alaşımlı birleşim transistörü kullanılır. Normalde TR1 iletimdedir, bu nedenle kollektörü toprak potansiyeline yakındır. Böylece TR2 kesimdedir ve manyetik çekirdek yükünden akım geçmez. Bir basamak engelleme sinyali alındığında TR1 kesime gider ve kollektörü −8 V yönüne doğru hareket etmeye başlar. Bu durum çıkış transistörünün tabanını negatif yapar ve iletime geçmesini sağlar. Kollektör akımı çok hızlı bir şekilde sınırlayıcı direnç R3 tarafından belirlenen bir değere ulaşır. Basamak engelleme sinyalinin sonunda TR1 yeniden iletime geçer, kollektörünü toprak seviyesine yaklaştırır ve TR2’yi kapatır. Ani olarak sıfıra düşemeyen L1 üzerinden geçen akım, TR2’nin tabanına akmaya zorlanır ve bunun sonucunda çok hızlı bir anahtarlama gerçekleşir.

Seçim anahtarı takımı yükselteci, R3’ün 330 ohm olması ve seçim anahtarı takımı sargısına uygulanan gerilimin −20 V olması dışında Şekil 2’ye oldukça benzerdir. Çıkış akımı gereksinimleri 100 mA’dan az olduğundan, R1 artırılarak taban girişi azaltılır.

Bellek sürücü yükselteci, genel düzenleme bakımından Şekil 2’ye çok benzer olup, seçim anahtarını sıfırlayan ve belleğin seçilen adresinden geçen akımı sağlar. Gerekli 200 miliamper’lik darbeler, kollektör besleme geriliminin −20 volt olduğu ve R3’ün yaklaşık 70 ohm olduğu bir devreden elde edilir.

Okuma Yükselteci

Okuma yükselteci, bir basamak düzleminin çıkışını almalı ve bellek kontrol birimi transistöründe yaklaşık 1 mA’lik bir taban akımını kontrol edebilecek bir çıkış geliştirmelidir. Basamak düzlemi çıkışı pozitif ya da negatif kutuplu bir darbe olabilir; bu da giriş darbesinin kutbundan bağımsız olarak aynı kutuplu bir çıkış elde edilebilmesi için bir kutup tersleme düzeninin kullanılmasını gerekli kılar. Tüm bunlar Şekil 3’te gösterilen devre ile yapılabilir.

TR1 transistörü, hem pozitif hem de negatif darbeleri yükseltecek şekilde öngerilimlenmiştir. Bu darbeler, tam dalga köprü doğrultucuya beslenir; böylece, kutuptan bağımsız olarak, köprüye giren her darbe TR2 tarafından daha da yükseltilen bir çıkış darbesi üretir.

Transistörlü Çekirdek Bellek

Okuma yükseltecinin çıkışı, kapı devresinde hassas zamanlanmış bir strobe sinyali ile birleştirilir. F noktasındaki (Şekil 3) gerilimin değişmesi için TR3 ve TR4’ün aynı anda kesime gitmesi gerekir; bu durum, okuma yükselteci çıkışının “bir” olduğu anda strobe sinyalinin uygulanmasıyla gerçekleşir.

Genel Bellek Sistemi

Tam geliştirme aşamasındaki manyetik çekirdek bellek, 1024 adet on sekiz bitlik sayıyı saklayabilir. Bunu gerçekleştirmek için 18.432 bellek çekirdeği ve 48 anahtar çekirdeği kullanılır. Transistör donanımı, 98 düşük seviye ve 62 yüksek seviye birimden oluşur. Toplam güç tüketimi 50 watt’tan azdır.

ŞEK. 1
Bellek Sisteminin Blok Diyagramı

ŞEK. 2
Basamak Engelleme Yükseltecinin Şeması

(devamı sayfa 36’da)

TRANSİSTÖRLÜ ÇEKİRDEK BELLEK

(sayfa 27’den devam)

ŞEK. 3
OKUMA YÜKSELTECİSİ VE STROBE DEVRESİ

Şek. 4. Bell Telephone Laboratories, Inc.’de Askerî Sistemler Çalışmaları grubunda görev yapan mühendis E. L. Younker, transistörlü devreler kullanılarak oluşturulmuş deneysel bir manyetik çekirdek bellek sistemini test ederken gösterilmektedir.