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Magnetische Speichervorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Speichervorrichtung, die Speicherelemente aus lei- tendem magnetischem Material mit rechteckiger Hysteresisschleife in Form einer dünnen Schicht mit ei- ner Vorzugsrichtung der Magnetisierung in der Schichtebene enthält, die gemäss den Zeilen und Spalten einer Matrix angeordnet sind, wobei die Speicherelemente der gleichen Zeile mit dem gleichen Leiter gekoppelt sind und ein den Leiter durchfliessender Strom auf die mit diesem gekoppelten Speicherelemen- te magnetisch in einer Richtung wirksam ist, die einen Winkel mit der Vorzugsrichtung der Magnetisierung einschliesst, während weiter Mittel vorgesehen sind, durch die einem Leiter ein Ableseimpuls zum Ablesen des Magnetisierungszustandes eines mit dem Leiter gekoppelten Speicherelementes zuführbar ist.
Die Erfindung bezweckt, eine magnetische Speichervorrichtung von der angegebenen Art zu schaf- fen, bei der die Magnetisierungsänderung eines beliebigen Speicherelementes mittels einer sämtlichen Speicherelementen gemeinsamen Anzeigevorrichtung wahrgenommen werden kann.
Die magnetische Speichervorrichtung nach der Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorhanden sind, durch die den in Reihe geschalteten Speicherelementen der gleichen Spalte ein die dünnen Schichten der Speicherelemente selbst durchfliessender, nahezu konstanter Strom zeitweilig und selektiv zuführbar ist, während eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen einer Änderung dieses Stromes mit sämtlichen Reihenschaltungen von Speicherelementen gekoppelt ist.
Die Erfindung bezweckt weiter, die von den zuletzt erwähnten Mitteln an der Anzeigevorrichtung erzeugten Schaltspannungen zu verringern. Dieser Zweck wird dadurch erreicht, dass der den Speicherelementen einer Spalte zuzuführende Strom über eine abgeglichene Gabelschaltung geführt wird, wobei die Anzeigevorrichtung mit einer von der Stromzuführungsquelle elektrisch entkoppelten Klemme der Gabelschaltung gekoppelt ist.
Die Erfindung ermöglicht es, auf einfache Weise einen dreidimensionalen Speicher in Form einer Kombination mehrerer Speichervorrichtungen vom vorstehend geschilderten Typ zu schaffen. Die Kombination nach der Erfindung wird dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Mittel zur Zuführung eines Impulses und die erwähnten Mittel zur zeitweiligen und selektiven Zuführung eines nahezu konstanten Stromes für die einzelnen Speichervorrichtungen gemeinsam sind.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform einer magnetischen Speichervorrichtung nach der Erfindung. Fig. 2 zeigt eine Widerstandskennlinie eines in Fig. 1 dargestellten Speicherelementes.
Die in Fig. l dargestellte Speichervorrichtung enthält die gemäss Zeilen und Spalten einer Matrix angeordneten Speicherelemente Gll-G33. Die Speicherelemente der gleichen Zeile Gll-G13, G21-G23 bzw. G31-G33 sind je mit dem gleichen Zeilenleiter 1, 2 bzw. 3 gekoppelt. Die Speicherelemente der gleichen Spalte Gll-G31, G12-G32 bzw. G13 - G33 sind je mit dem gleichen Spaltenleiter 4,5 bzw. 6 gekoppelt. Die Zeilenleiter liegen an den Ausgängen einer Selektionsschaltung 7, die die an ihrem Eingang liegenden Impulsquellen 8 und 9 je nach der den Steuereingängen 10 und 11 angebotenen Information mit einem bestimmten Ausgang verbinden kann. Die Impulsquellen 8 und 9 können nach Emfpang eines Kommandoimpulses einen Impuls liefern.
Die Impulsquelle 8 wird beim Zuführen,
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die Impulsquelle 9 beim Ablesen von Informationen verwendet. Die Spaltenleiter liegen an Ausgängen einer Selektionsschaltung 12, die die an ihrem Eingang hegenden Impulsquellen 13 und 14 je nach der den Steuereingängen 15 und 16 angebotenen Information entweder im Zustand 1 der bistabilen Kippschal- tung 17 mit einem bestimmten Spaltenleiter. 4-6 oder im Zustand 2 der Kippschaltung 17 mit einem be- 5 stimmen Steuerleiter aus der die Leiter 29 - 31 umfassenden Gruppe verbinden kann. Die Impulsquellen
13 und 14 können nach Emfpang des Kommandoimpulses einen Impuls liefern. Die Impulsquelle 13 findet
Verwendung, wenn der Speichervorrichtung Information zugeführt wird, wobei die Kippschaltung 17 im
Zustand 1 ist.
Die Impulsquelle 14 findet Verwendung, wenn aus der Speichervorrichtung Information ab- gelesen wird, wobei die Kippschaltung 17 im Zustand 2 ist.
Sämtliche Speicherelemente Gll - G33 sind, mit einem gemeinsamen Informationsleiter 18 gekop- pelt, der an den Informationsimpulsquellen 19 und 20 liegt. Die Impulsquelle 19 findet Verwendung beim
Zuführen der Information "1". Die Impulsquelle 20 findet Verwendung beim Zuführen der Information "0". Die Impulsquellen 19 und 20 können nach Empfang eines Kommandoimpulses einen Impuls liefern.
Die Polarität eines von der Quelle 19 gelieferten Impulses ist derjenigen eines von der Quelle 20 gelieferten Impulses entgegengesetzt.
Die Speicherelemente Gll - G33 sind aus einem magnetischen Material mit rechteckiger Hysteresis- schleife in Form einer dünnen Schicht hergestellt und haben eine magnetische Vorzugsrichtung in der
Schichtebene. Die Speicherelemente sind in der Draufsicht dargestellt. Die Dicke eines Speicherele- mentes in einer Richtung senkrecht zur Zeichenebene ist so gering, dass jedes Speicherelement aus einem Bezirk gleichgerichteter Magnetisierung besteht. Während der Aufdampfung der Speicherelemente auf eine Trägerplatte, z. B. eine erhitzte Glasplatte, wird ein Magnetfeld angelegt, wodurch die Magneti- sierung bevorzugt in Richtung des angelegten Magnetfeldes erfolgt. In der Vorzugsrichtung kann die Ma- gnetisierung einen von zwei stabilen Zuständen haben, in denen die Magnetisierung positiv bzw. negativ ist.
Die Information"l"wird dadurch in einem Speicherelement gespeichert, dass die Magnetisierung in einen bestimmten stabilen Zustand gebracht wird. Die Information "0" wird dadurch gespeichert, dass die
Magnetisierung in den andern stabilen Zustand gebracht wird. In der Zeichnung verläuft die Vorzugsrich- tung der Magnetisierung parallel zu den Zeilenleitern. Die Richtung von links nach rechts in der Zeich- nung wird als die der Information "1" entsprechende positive Magnetisierungsrichtung betrachtet.
Es hat sich herausgestellt, dass die Magnetisierungsänderung eines Speicherelementes unter der Steue- rung eines Magnetfeldes in einer Richtung, die einen Winkel mit der Vorzugsrichtung der Magnetisierung einschliesst, durch Drehung des Magnetisierungsvektors in Richtung des angelegten Feldes erfolgt. Der Ma- gnetisierungsvektor nimmt schliesslich eine Lage zwischen der Vorzugsrichtung der Magnetisierung und der
Richtung des Magnetfeldes ein, in der Gleichgewicht zwischen dem äusseren Feld und dem inneren Aniso- tropiefeld besteht.
Die Zufuhr einer bestimmten Information, z. B. der Information"l", an ein beliebiges Speicherele- ment, z. B. G12, erfolgt auf die nachstehende Weise. Zunächst wird die dem zu selektierenden Zeilen- leiterbzw. Spaltenleiter entsprechende Information den Selektionsschaltungen 7 bzw. 12 zugeführt, wäh- rend die Kippschaltung 17in den Zustand 1 gebracht wird. Dann werden Steuerimpulse den Impulsquellen
8 bzw. 13 zugeführt, die infolgedessen einen Impuls durch den Zeilenleiter l bzw. den Spaltenleiter 5 hindurchschicken. Diese Impulse erzeugen Magnetfelder, die sich im Speicherelement G12 in einer Rich- tung senkrecht zur Vorzugsrichtung der Magnetisierung unterstützen.
Es sei bemerkt, dass bei einer prak- tischen Ausführungsform der geschilderten Speichervorrichtung die Zeilen- und Spaltenleiter bandförmige
Leiter mit den gleichen Querabmessungen wie die Speicherelemente sind, so dass das von den Leitern in den Speicherelementen erzeugte Magnetfeld praktisch überall gleich ist. Die Stärke des Gesamtfeldes ist derartig, dass sich die Magnetisierung um einen Winkel von etwa 800 in Richtung des Feldes dreht.
Auch wird der Impulsquelle 19 ein Kommandoimpuls zugeführt, die infolgedessen einen der Information"l" entsprechenden Impuls durch den Informationsleiter 18 hindurchschickt.'Dieser Leiter ist derart mit den
Speicherelementen gekoppelt, dass das vom Impuls in den Speicherelementen erzeugte Magnetfeld parallel zur Vorzugsrichtung der Magnetisierung verläuft und für die Information "1" von links nach rechts gerich- tet ist. Die Stärke des Feldes genügt, um den bereits gedrehten Magnetisierungsvektor des Speicherele- mentes G12 unabhängig von der ursprünglich vom Speicherelement gespeicherten Information in eine
Lage zu bringen, die einen Winkel von weniger als 900 mit der Richtung von links nach rechts einschliesst.
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Das Speicherelement ist jetzt im Zustand "1".
Das vom Zeilenleiter l zusammen mit dem Informationsleiter 18 erzeugte Magnetfeld ändert die Information der Speicherelemente Gll - G13 nicht. Das vom Spaltenleiter 5 zusammen mit dem Informa-
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tionsleiter 18 erzeugte Magnetfeld kann gleichfalls die Information der Speicherelemente G22 und G32 nicht ändern. Die Magnetisierungsvektoren dieser Elemente kehren nach Beendigung der Impulse in die ursprüngliche Richtung zurück.
Um das Ablesen der Information eines beliebigen Speicherelementes mittels eines gemeinsamenAb- leseverstärkers 21 zu ermöglichen, sind die dünnen Schichten der Speicherelemente der gleichen Spalte durch Zwischenleiter 22 und 23 miteinander in Reihe geschaltet und liegen in Reihe mit einem Schalter 24 zwischen den Klemmen einer Speisequelle 25, während die Reihenschaltungen der Speicherelemente über
Transformatoren 26 mit dem Eingang des Ableseverstärkers 21 gekoppelt sind.
Die schematisch durch einen Schaltkontakt dargestellten Schalter 24, die vorzugsweise impulsgesteu- erte elektronische Schalter sind, können unter der Steuerung eines über einen entsprechenden Steuerleiter
29,30 bzw. 31 zugeführten Impulses geschlossen werden.
Die Ablesung der Information eines beliebigen Speicherelementes, z. B. des Elementes G12, erfolgt auf nachstehende Weise. Zunächst wird die dem zu selektierenden Zeilenleiter bzw. Spaltenleiter ent- sprechende Information der Selektionsschaltung 7 bzw. 12 zugeführt und die Kippschaltung 17 in den. Zu- stand 2 gebracht. Dann wird ein Kommandoimpuls der Impulsquelle 14 zugeführt, die infolgedessen ei- nen Impuls durch den Steuerleiter hindurchschickt, der den Schalter 24 während der Dauer des Impulses geschlossen hält. Die Speisequelle 25 liefert im geschlossenen Zustand des Schalters 24 einen die Reihen- schaltung der dünnen Schichten der Speicherelemente G12 - G32 durchfliessenden Gleichstrom.
Dieser
Gleichstrom durchfliesst die dünnen Schichten der Speicherelemente in einer Richtung, die nahezu einen
Winkel von 450 mit der Vorzugsrichtung der Magnetisierung einschliesst. Nachdem der Strom seinen statio- nären Wert erreicht hat, wird der Impulsquelle 9 ein Kommandoimpuls zugeführt, worauf sie einen Impuls durch den Reihenleiter 1 hindurchschickt. Das vom Impuls in den Speicherelementen Gll - G13 erzeugte Magnetfeld hat eine Richtung senkrecht zur Vorzugsrichtung der Magnetisierung. Die Stärke des Feldes ist derartig, dass sich der Magnetisierungsvektor um einen Winkel von nahezu 450 in Richtung des angelegten Feldes dreht. Die Richtung des Magnetisierungsvektors ist jetzt entweder parallel oder senkrecht zur Richtung des Stromes, je nachdem das Speicherelement die Information "1" oder die Information "0" ent- hält.
Beim Ablesen des Informationszustandes wird der Magnetowiderstandseffekt benutzt. Es hat sich herausgestellt, dass der Widerstand eines Speicherelementes gegen einen elektrischen Strom vom Winkel zwischen dem Magnetisierungsvektor und der Richtung des Stromes abhängig ist. Insbesondere erweist sich der Widerstand als maximal, wenn der Magnetisierungsvektor und der Strom die gleiche Richtung haben, und als minimal, wenn der Magnetisierungsvektor senkrecht auf der Stromrichtung steht. In Fig. 2 ist der Widerstand Reines Speicherelementes gegen den Winkel zwischen dem Magnetisierungsvektor und der Stromrichtung aufgetragen. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist dieser Winkel beim Fehlen eines äusseren Magnetfeldes gleich 450, so dass der Widerstand gleich R ist.
Enthält das Speicherelement die Information "l", so wird beim Ablesen der Winkel gleich 00 und der Widerstand nimmt auf den Wert R zu. Enthält das Speicherelement die Information "0", so wird der Winkel gleich 900 und der Widerstand nimmt auf den Wert R ab.
Unter der Steuerung des vom Impuls durch den Zeilenleiter 1 im Speicherelement G 12 erzeugten Magnetfeldes nimmt der Widerstand dieses Elementes zu und der dasselbe durchfliessende Strom ab, wenn die Information"l"abgelesenwird, während der Widerstand ab-und der Strom zunimmt, wenn die Informa- tion "0" abgelesen wird. Die Stromänderungen werden über den Transformator 26 dem Eingang des Leseverstärkers 21 zugeführt und in letzterem weiter verarbeitet. Nach Ablauf des Impulses der Quelle 9 kehren die Magnetisierungsvektoren der Speicherelemente Gll-G13 in den ursprünglichen Zustand zurück.
Bei Beendigung des Impulses der Impulsquelle 14 wird der Schalter 24 geöffnet.
Um zu verhüten, dass beim Einschalten eines Gleichstromes auf der Primärseite der Transformatoren 26 am Eingang des Ableseverstärkers 21 ein Impuls erzeugt wird, werden die Gleichstromkreise und der Eingang des Ableseverstärkers mit Hilfe von Gabelschaltungen entkoppelt. Der Transformator 26, dessen Primärwicklung 27 mit einer Mittenanzapfung versehen ist, bildet einen Teil einer derartigen Gabelschal-
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teilung auf die beiden Teile der Wicklung 27 zu erhalten, dass über der Wicklung 27 keine Spannung erzeugt wird, kann das andere Ende der Wicklung 27 über eine Impedanz mit Erde verbunden werden, die der Impedanz der Reihenschaltung der Speicherelemente genau gleich ist. Um diese Gleichheit unter allen Umständen zu erzielen, wird als diese Impedanz eine Reihenschaltung von Speicherelementen gewählt.
Auf diese Weise sind den Spalten die Speicherelementengruppen Hll-H31, H12-H32 bzw. H13
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bis H33 zugeordnet.
Die Sekundärwicklungen 28 der Transformatoren 26 liegen in Reihe am Eingang des Ableseverstärkers
21. Über den Sekundärwicklungen wird somit während der Einschaltung eines Gleichstromes keine Span- nung erzeugt, so dass der Verstärker nicht gesperrt wird und jederzeit bereit ist, ein abgelesenes Signal zu verstärken.
Aus baulichen Gründen und auch zur Steigerung der Symmetrie des Aufbaues der Speichervorrichtung ist es vorteilhaft, jedes der Speicherelemente Hll-H33 mit dem gleichen Zeilenleiter zu koppeln wie das entsprechende Speicherelement Gll-G33.
Bei geschlossenem Schalter 24 spaltet sich der von der Speisequelle 25 gelieferte Strom in zwei glei- che Teile, die die Wicklung 27 in entgegengesetztem Sinne durchfliessen. Weil ein Speicherelement G- gleichzeitig mit dem entsprechenden Element H - abgelesen wird, müssen die Änderungen des diese bei- den Elemente durchfliessenden Gleichstromes stets entgegengesetzt sein, damit über der Wicklung 27 eine
Spannung erzeugt wird. Zu diesem Zweck wird das Speicherelement H - stets in einen andern Magneti- sierungszustand gebracht als das entsprechende Element G-. Dies ist im dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass die Speicherelemente Hll-H33 mit den Spaltenleitern im gleichen Sinne wie die
Speicherelemente Gll-G33, mit dem Informationsleiter 18 jedoch in entgegengesetztem Sinne gekoppelt werden.
Die vorstehend geschilderte Speichervorrichtung ist zweidimensional. Ein dreidimensionaler Speicher lässt sich als eine Kombination einer Anzahl der beschriebenen Speichervorrichtungen verwirklichen. Zu diesem Zweck können die entsprechenden Gleichstromkreise entweder parallel oder in Reihe miteinander geschaltet werden, während die entsprechenden Zeilenleiter und Spaltenleiter gleichfalls entweder parallel oder in Reihe geschaltet werden können. In dieser Kombination finden die Selektionsschaltungen und die mit ihnen verbundenen Impulsquellen und Schalter gemeinsame Verwendung. Die Informationsimpulsquellen, der Informationsleiter und der Ableseverstärker sind nach wie vor für jede Speichervorrichtung gesondert.
Das Zuführen und Ablesen von Information erfolgt ähnlich wie vorstehend für eine einzelne Speichervorrichtung beschrieben worden ist, mit der Massgabe, dass der Magnetisierungszustand entsprechender Speicherelemente der einzelnen Speichervorrichtung zu gleicher Zeit parallel abgelesen wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Magnetische Speichervorrichtung, die Speicherelemente aus leitendem magnetischem Material mit rechteckiger Hysteresisschleife in Form einer dünnen Schicht mit einer Vorzugsrichtung der Magneti- sierung in der Schichtebene enthält, die gemäss den Zeilen und Spalten einer Matrix angeordnet sind, wobei die Speicherelemente der gleichen Zeile mit dem gleichen Leiter gekoppelt sind und ein den Leiter durchfliessender Strom auf die mit ihm gekoppelten Speicherelemente magnetisch in einer Richtung wirksam ist, die einen Winkel mit der Vorzugsrichtung der Magnetisierung einschliesst, und die weiter Mittel enthält, durch die einem Leiter ein Impuls zuführbar ist, um den Magnetisierungszustand eines mit dem Zeilenleiter gekoppelten Speicherelementes abzulesen, dadurch gekennzeichnet,
dass Mittel vorhanden sind, durch. die den in Reihe geschalteten Speicherelementen der gleichen Spalte zeitweilig und selektiv ein die dünnen Schichten der Speicherelemente selbst durchfliessender, nahezu konstanter Strom zuführbarist, während eine Anzeigevorrichtung zum Anzeigen einer Änderung des erwähnten Stromes mit sämtlichen Reihenschaltungen von Speicherelementen gekoppelt ist.
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Magnetic storage device
The invention relates to a magnetic storage device which contains storage elements made of conductive magnetic material with a rectangular hysteresis loop in the form of a thin layer with a preferred direction of magnetization in the layer plane, which are arranged according to the rows and columns of a matrix Storage elements of the same row are coupled to the same conductor and a current flowing through the conductor acts magnetically on the storage elements coupled to this in a direction that forms an angle with the preferred direction of magnetization, while further means are provided through which one Head a reading pulse for reading the magnetization state of a storage element coupled to the conductor can be fed.
The aim of the invention is to create a magnetic storage device of the specified type in which the change in magnetization of any storage element can be perceived by means of a display device common to all storage elements.
The magnetic storage device according to the invention is characterized in that there are means by which the series-connected storage elements of the same column can be supplied temporarily and selectively with an almost constant current flowing through the thin layers of the storage elements themselves, while a display device for displaying a change this current is coupled to all series circuits of storage elements.
The invention further aims to reduce the switching voltages generated by the last-mentioned means on the display device. This purpose is achieved in that the current to be supplied to the storage elements of a column is conducted via a balanced hybrid circuit, the display device being coupled to a terminal of the hybrid circuit that is electrically decoupled from the current supply source.
The invention makes it possible to create a three-dimensional memory in a simple manner in the form of a combination of several memory devices of the type described above. The combination according to the invention is characterized in that the mentioned means for supplying a pulse and the mentioned means for temporarily and selectively supplying an almost constant current are common to the individual storage devices.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawing. Fig. 1 shows an example of a preferred embodiment of a magnetic storage device according to the invention. FIG. 2 shows a resistance characteristic curve of a memory element shown in FIG. 1.
The memory device shown in FIG. 1 contains the memory elements G11-G33 arranged according to rows and columns of a matrix. The memory elements of the same row G11-G13, G21-G23 or G31-G33 are each coupled to the same row conductor 1, 2 or 3. The memory elements of the same column G11-G31, G12-G32 or G13-G33 are each coupled to the same column conductor 4, 5 and 6, respectively. The row conductors are at the outputs of a selection circuit 7, which can connect the pulse sources 8 and 9 at its input to a specific output depending on the information offered to the control inputs 10 and 11. The pulse sources 8 and 9 can deliver a pulse after receiving a command pulse.
The pulse source 8 is when feeding,
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the pulse source 9 is used in reading information. The column conductors are at the outputs of a selection circuit 12, which depending on the information offered to the control inputs 15 and 16, the pulse sources 13 and 14 at their input either in state 1 of the bistable flip-flop circuit 17 with a specific column conductor. 4-6 or in state 2 of the flip-flop 17 with a certain control conductor from the group comprising the conductors 29-31. The pulse sources
13 and 14 can deliver a pulse after receiving the command pulse. The pulse source 13 takes place
Use when information is supplied to the memory device, the flip-flop 17 in
State 1 is.
The pulse source 14 is used when information is read from the storage device, the flip-flop 17 being in state 2.
All of the storage elements G1 - G33 are coupled to a common information conductor 18 which is connected to the information pulse sources 19 and 20. The pulse source 19 is used in
Supply of the information "1". The pulse source 20 is used when the information "0" is supplied. The pulse sources 19 and 20 can deliver a pulse after receiving a command pulse.
The polarity of a pulse supplied by the source 19 is opposite to that of a pulse supplied by the source 20.
The memory elements G11 - G33 are made of a magnetic material with a rectangular hysteresis loop in the form of a thin layer and have a preferred magnetic direction in the
Layer level. The storage elements are shown in plan view. The thickness of a storage element in a direction perpendicular to the plane of the drawing is so small that each storage element consists of a region of rectified magnetization. During the vapor deposition of the storage elements on a carrier plate, e.g. B. a heated glass plate, a magnetic field is applied, whereby the magnetization preferably takes place in the direction of the applied magnetic field. In the preferred direction, the magnetization can have one of two stable states in which the magnetization is positive or negative.
The information "l" is stored in a memory element in that the magnetization is brought into a certain stable state. The information "0" is stored in that the
Magnetization is brought into the other stable state. In the drawing, the preferred direction of magnetization runs parallel to the row conductors. The direction from left to right in the drawing is regarded as the positive direction of magnetization corresponding to the information "1".
It has been found that the change in magnetization of a memory element under the control of a magnetic field in a direction that includes an angle with the preferred direction of magnetization takes place by rotating the magnetization vector in the direction of the applied field. The magnetization vector finally takes a position between the preferred direction of magnetization and the
Direction of the magnetic field, in which equilibrium exists between the outer field and the inner anisotropy field.
The supply of certain information, e.g. B. the information "l" to any memory element, z. B. G12 is done in the following manner. First, the line conductor or line to be selected Information corresponding to the column conductor is fed to the selection circuits 7 or 12, while the flip-flop 17 is brought into state 1. Then control pulses become the pulse sources
8 and 13, respectively, which consequently send a pulse through the row conductor 1 and the column conductor 5, respectively. These pulses generate magnetic fields that support each other in the storage element G12 in a direction perpendicular to the preferred direction of magnetization.
It should be noted that in a practical embodiment of the memory device described, the row and column conductors are band-shaped
Conductors are of the same transverse dimensions as the storage elements, so that the magnetic field generated by the conductors in the storage elements is practically the same everywhere. The strength of the overall field is such that the magnetization rotates through an angle of approximately 800 in the direction of the field.
A command pulse is also supplied to the pulse source 19, which consequently sends a pulse corresponding to the information "1" through the information conductor 18. This conductor is in such a way with the
Coupled storage elements so that the magnetic field generated by the pulse in the storage elements runs parallel to the preferred direction of magnetization and is directed from left to right for the information "1". The strength of the field is sufficient to convert the already rotated magnetization vector of the storage element G12 independently of the information originally stored by the storage element
Position that includes an angle of less than 900 with the direction from left to right.
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The memory element is now in the "1" state.
The magnetic field generated by the row conductor 1 together with the information conductor 18 does not change the information in the storage elements G11-G13. The information from column leader 5 together with the information
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tion conductor 18 generated magnetic field can also not change the information of the memory elements G22 and G32. The magnetization vectors of these elements return in the original direction after the termination of the pulses.
In order to enable the reading of the information of any memory element by means of a common read amplifier 21, the thin layers of the memory elements of the same column are connected in series by intermediate conductors 22 and 23 and are in series with a switch 24 between the terminals of a supply source 25, while the series connections of the storage elements over
Transformers 26 are coupled to the input of the reading amplifier 21.
The switches 24 shown schematically by a switching contact, which are preferably pulse-controlled electronic switches, can be controlled by a corresponding control conductor
29,30 or 31 supplied pulse are closed.
Reading the information from any memory element, e.g. B. of element G12 is done in the following manner. First, the information corresponding to the row conductor or column conductor to be selected is fed to the selection circuit 7 or 12 and the flip-flop circuit 17 is fed into the. Condition 2 brought. A command pulse is then fed to the pulse source 14, which as a result sends a pulse through the control conductor which keeps the switch 24 closed for the duration of the pulse. When the switch 24 is closed, the supply source 25 supplies a direct current flowing through the series connection of the thin layers of the storage elements G12-G32.
This
Direct current flows through the thin layers of the storage elements in a direction that is almost one
Angle of 450 with the preferred direction of magnetization. After the current has reached its stationary value, the pulse source 9 is supplied with a command pulse, whereupon it sends a pulse through the row conductor 1. The magnetic field generated by the pulse in the storage elements G1-G13 has a direction perpendicular to the preferred direction of magnetization. The strength of the field is such that the magnetization vector rotates through an angle of nearly 450 in the direction of the applied field. The direction of the magnetization vector is now either parallel or perpendicular to the direction of the current, depending on whether the storage element contains the information "1" or the information "0".
When reading the information state, the magnetoresistance effect is used. It has been found that the resistance of a memory element to an electrical current depends on the angle between the magnetization vector and the direction of the current. In particular, the resistance proves to be maximum when the magnetization vector and the current have the same direction, and as minimum when the magnetization vector is perpendicular to the direction of the current. In FIG. 2, the resistance of the pure storage element is plotted against the angle between the magnetization vector and the current direction. As already mentioned above, in the absence of an external magnetic field, this angle is equal to 450, so that the resistance is equal to R.
If the memory element contains the information "1", the angle is equal to 00 when reading it off and the resistance increases to the value R. If the memory element contains the information "0", the angle is equal to 900 and the resistance decreases to the value R.
Under the control of the magnetic field generated by the pulse through the line conductor 1 in the memory element G 12, the resistance of this element increases and the current flowing through it decreases when the information "1" is read, while the resistance decreases and the current increases when the information - tion "0" is read. The current changes are fed to the input of the sense amplifier 21 via the transformer 26 and are further processed in the latter. After the pulse of the source 9 has expired, the magnetization vectors of the storage elements G11-G13 return to their original state.
When the pulse from the pulse source 14 ends, the switch 24 is opened.
In order to prevent a pulse from being generated at the input of the reading amplifier 21 when a direct current is switched on on the primary side of the transformers 26, the direct current circuits and the input of the reading amplifier are decoupled with the aid of hybrid circuits. The transformer 26, the primary winding 27 of which is provided with a center tap, forms part of such a fork
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division between the two parts of the winding 27 so that no voltage is generated across the winding 27, the other end of the winding 27 can be connected to earth via an impedance that is exactly the same as the impedance of the series circuit of the storage elements. In order to achieve this equality under all circumstances, a series connection of storage elements is chosen as this impedance.
In this way, the columns are the memory element groups H11-H31, H12-H32 and H13, respectively
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assigned to H33.
The secondary windings 28 of the transformers 26 are connected in series to the input of the reading amplifier
21. No voltage is generated across the secondary windings when a direct current is switched on, so that the amplifier is not blocked and is always ready to amplify a signal that has been read.
For structural reasons and also to increase the symmetry of the structure of the storage device, it is advantageous to couple each of the storage elements HI-H33 to the same row conductor as the corresponding storage element GII-G33.
When the switch 24 is closed, the current supplied by the supply source 25 splits into two equal parts which flow through the winding 27 in opposite directions. Because a storage element G - is read simultaneously with the corresponding element H -, the changes in the direct current flowing through these two elements must always be in opposite directions, so that one over the winding 27
Tension is generated. For this purpose, the storage element H - is always brought into a different magnetization state than the corresponding element G-. This is achieved in the illustrated embodiment in that the memory elements H11-H33 with the column conductors in the same sense as the
Storage elements Gll-G33, with the information conductor 18, however, are coupled in the opposite sense.
The storage device described above is two-dimensional. A three-dimensional memory can be realized as a combination of a number of the memory devices described. For this purpose, the corresponding DC circuits can either be connected in parallel or in series with one another, while the corresponding row conductors and column conductors can likewise be connected either in parallel or in series. In this combination, the selection circuits and the pulse sources and switches connected to them are used together. The information pulse sources, the information conductor and the reading amplifier are still separate for each storage device.
Information is supplied and read out in a manner similar to that described above for an individual storage device, with the proviso that the magnetization state of corresponding storage elements of the individual storage device is read out in parallel at the same time.
PATENT CLAIMS:
1. Magnetic storage device containing storage elements made of conductive magnetic material with a rectangular hysteresis loop in the form of a thin layer with a preferred direction of magnetization in the layer plane, which are arranged according to the rows and columns of a matrix, the storage elements of the same row with the the same conductor are coupled and a current flowing through the conductor is magnetically effective on the storage elements coupled to it in a direction which includes an angle with the preferred direction of magnetization, and which further contains means through which a conductor a pulse can be fed to the Read the magnetization state of a storage element coupled to the row conductor, characterized in that
that funds are in place through. which can temporarily and selectively be supplied to the series-connected memory elements of the same column a nearly constant current flowing through the thin layers of the memory elements themselves, while a display device for displaying a change in said current is coupled to all series connections of memory elements.