CN105097006A - 一种存储单元、存储器及存储单元控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种存储单元、存储器及存储单元控制方法。本发明实施例包括：封闭环型磁性轨道和至少一个脉冲磁场装置，其中，脉冲磁场装置用于产生磁性脉冲，以使得磁畴或磁畴壁沿封闭环型磁性轨道循环移动，可以有效提高存储密度和读写效率，可以有效降低功耗。

Description

一种存储单元、存储器及存储单元控制方法

技术领域

本发明涉及数据存储技术领域，尤其是涉及一种存储单元、存储器及存储单元控制方法。

背景技术

通常，数据存储有两种方式：闪存与硬盘存储。其中，闪存读取速度快，容量小，价格高。硬盘存储读写速度慢，容量大，但是价钱便宜。基于此，目前出现了纳米轨道Racetrack的新型存储方式，具备闪存高性能、硬盘低成本高容量的特性。

现有的纳米级轨道由磁性材料构成，包含多个磁性区域，即磁畴，相邻的磁畴由磁畴壁分开，所述多个磁性区域与磁畴壁组成U型存储轨道；轨道顶部两端设有高压驱动电路产生驱动磁畴壁移动的电流脉冲，磁畴壁在该电流脉冲作用下沿轨道移动，从而使磁畴移动。

现有技术中的U型存储轨道的轨道顶部两端的高压驱动电路施加的电压高，存储器功耗大，该U型存储轨道的左边轨道用于存储有效数据，右边轨道用于在操作过程中临时存储该有效数据，导致实际数据存储容量下降，并且，在进行读操作时，为保证数据读取的有序性，需要将右边轨道中已经写好的数据重新移动至左边轨道进行读操作，由于需要对数据进行重复读写，导致读写效率低下。

发明内容

本发明实施例提供了一种存储单元、存储器及存储单元控制方法，用于提高存储密度、提高读写效率和降低功耗。

第一方面，本发明提供了一种存储单元，可包括：

磁性轨道和至少一个脉冲磁场装置；

磁性轨道为封闭环型磁性轨道；

脉冲磁场装置用于产生磁性脉冲，以使得磁畴或磁畴壁沿磁性轨道循环移动。

在第一方面的第一种可能的实现方式中，封闭环型磁性轨道包括：封闭方环型磁性轨道或封闭圆环型磁性轨道；封闭方环型磁性轨道由四条直磁性轨道构成。

结合第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，存储单元包括：四个脉冲磁场装置；四个脉冲磁场装置分别用于控制封闭方环型磁性轨道中的四条直磁性轨道。

结合第一方面、第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，磁畴或磁畴壁沿磁性轨道循环移动，包括：磁畴或磁畴壁沿磁性轨道顺时针循环移动或逆时针循环移动。

结合第一方面、第一至第三中任一种可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，存储单元还可包括：读取模块和写入模块，读取模块和写入模块位于磁性轨道底部；写入模块用于对磁性轨道进行写操作，读取模块用于对磁性轨道进行读操作。

第二方面，本发明提供了一种存储器，可包括：上述的任一种存储单元。

第三方面，本发明提供了一种存储单元控制方法，应用于上述的任一种存储单元，该方法可包括：

通过对脉冲磁场装置的控制，使得脉冲磁场装置产生磁性脉冲，以驱动磁畴或磁畴壁沿磁性轨道循环移动，其中，磁性轨道为封闭环型磁性轨道。

在第三方面的第一种可能的实现方式中，还可通过写入模块对磁性轨道进行写操作，通过读取模块对磁性轨道进行读操作。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例包括封闭环型磁性轨道和至少一个脉冲磁场装置，其中，脉冲磁场装置用于产生磁性脉冲，以使得磁畴或磁畴壁沿封闭环型磁性轨道循环移动，磁畴或磁畴壁沿封闭环型磁性轨道循环移动，可以有效提高存储密度和读写效率，可以有效降低功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例中存储单元的结构示意图；

图2是本发明实施例中存储器的结构示意图；

图3是本发明实施例中存储单元控制方法的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种存储单元、存储器及存储单元控制方法，用于提高存储密度、提高读写效率和降低功耗。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种存储单元，该存储单元可以应用于数据存储，以下进行详细说明。

请参考图1，图1为本发明实施例提供的一种存储单元100的结构示意图，其中，存储单元100可以呈环型设置，可包括：

磁性轨道110和至少一个脉冲磁场装置；其中，磁性轨道为封闭环型磁性轨道，脉冲磁场装置用于产生磁性脉冲，以使得磁畴或磁畴壁沿磁性轨道循环移动。

其中，本发明实施例中的磁性轨道110为封闭环型的磁性轨道，可选的，磁性轨道110可包括：封闭方环型磁性轨道和封闭圆环型磁性轨道。例如，可以是长方形磁性轨道、正方形磁性轨道、圆形磁性轨道或椭圆形磁性轨道，在本发明中不做具体限制。

图1以磁性轨道110为长方形磁性轨道为例进行详细说明，不构成对本发明的限定。如图1所示，该磁性轨道110由四条直磁性轨道组成长方形。

在某些实施方式中，脉冲磁场装置产生的磁性脉冲可以控制磁性轨道110上的磁畴或磁畴壁的移动，而磁性轨道110是封闭环型磁性轨道，因此，磁畴或磁畴壁可以沿该磁性轨道110循环移动。

具体的，脉冲磁场装置的具体实施可以如下：根据电磁感应现象，将脉冲电流通入电磁铁的线圈即可产生磁性脉冲，该脉冲磁场的变化频率、波形以及峰值可通过输入的脉冲电流的变化频率、波形和峰值来调整。

其中，脉冲磁场装置可产生磁性脉冲，使得磁畴或磁畴壁沿磁性轨道110顺时针循环移动或逆时针循环移动。如图1中第一箭头01，第一箭头01是脉冲磁场路径，其是由四条带箭头的线条组成的封闭方形，第一箭头01的箭头所示方向为脉冲磁场的方向。可选的，磁畴或磁畴壁的移动路径可沿着第一箭头01所指方向移动，即在磁畴或磁畴壁在磁性轨道110上以逆时针循环移动。

若磁性轨道110为长方形磁性轨道，四条直磁性轨道所需要的磁性脉冲的方向是不同的，相应的，存储单元可包括四个脉冲磁场装置，这四个脉冲磁场装置可分别用于控制这四条直磁性轨道，具体的，脉冲磁场装置的控制点可位于直磁性轨道的任一位置，例如，控制点可位于直磁性轨道的中间位置，或者两端位置。

需说明的是，本发明实施例中对脉冲磁场装置的数量不做限定，上述应用例不构成对本发明的限定。

可以理解的是，本发明实施例采用的磁性轨道110为封闭环型磁性轨道，磁畴或磁畴壁在磁性脉冲的作用下沿该磁性轨道110循环移动以进行读操作和写操作，有效提高了实际数据存储容量。

进一步地，存储单元100还包括设置于磁性轨道110底部的读取模块120和写入模块130，其中，写入模块130用于对磁性轨道110进行写操作，读取模块120用于对磁性轨道110进行读操作。应当理解的是，读取模块120和写入模块130可对磁性轨道110上与读取模块120或写入模块130相连的磁畴或磁畴壁进行读操作或写操作。

需说明的是，本发明实施例采用了封闭环型磁性轨道，可以把读操作后的数据从图1中磁性轨道110的上方写回到左边，使得数据回写的路径短了，所需的驱动能量小了，从而有效地降低了功耗。

本发明实施例中将读取模块120和写入模块130设置于磁性轨道110底部更容易实现且节省面积。可以理解的是，若将读取模块120和写入模块130的整体平移到磁性轨道110的其他位置也可以实现，不构成对本发明的限定。

进一步地，如图1所示，写入模块130包括：写驱动电路（WD）131、写选通管132和写装置133。具体的，当写选通管132导通时，WD131向写装置133输入一个控制信号，用于控制写装置133将数据写入磁畴中。

如图1所示，读取模块120包括：读选通管121、转换电路122、I/O模块123和读装置124。具体的，当读选通管121导通时，读装置124开始读取磁性轨道110上的数据，并由转换电路122将读装置124读出的模拟信号放大，并在放大后转换为数字信号输入到I/O模块123，然后由I/O模块123将数据输出。

其中，I/O模块123与转换电路122相连，I/O模块123中还设有缓存区，可暂时存储经转换电路122转换后的数据，最后可根据I/O模块123缓存数据时的时序将数据输出。

请参阅图1，图1中第二箭头02表示的是读数据流，第二箭头02的箭头所示方向为读数据流的移动方向，磁畴或磁畴壁沿着第二箭头02所指方向移动，完成数据的读操作。

请参阅图1，图1中第三箭头03表示的是写数据流，第三箭头03的箭头所示方向为写数据流的移动方向，磁畴或磁畴壁沿着第三箭头03所指方向移动，完成数据的写操作。

可以理解的是，本发明实施例中的磁畴或磁畴壁可沿磁性轨道110循环移动，保证了读操作的顺序与写操作的顺序一致，节省了读操作与写操作的时间，并且降低了功耗。

由上可知，本发明实施例包括封闭环型磁性轨道和至少一个脉冲磁场装置，其中，脉冲磁场装置用于产生脉冲磁场，以使得磁畴或磁畴壁沿封闭环型磁性轨道循环移动，磁畴壁沿磁性轨道循环移动，可以有效提高存储密度和读写效率，可以有效降低功耗。进一步地，本发明实施例采用了封闭环型磁性轨道，缩短了将读操作后的数据的写回路径，减小了驱动能量，可以有效降低功耗。

为便于更好的实施本发明实施例提供的存储单元100，本发明实施例还提供一种基于上述存储单元100的存储器及存储单元100的控制方法。其中名词的含义与上述存储单元100中相同，具体实现细节可以参考上述实施例中的说明。

本发明实施例还提供一种存储器200，可参考图2，图2为存储器200的结构示意图，存储器200包括至少一个如上实施例的存储单元100。

可以理解的是，存储单元100的具体结构设置和工作原理可以根据上述实施例相关内容进行具体实现，此处不再具体阐述。

请参考图3，图3为本发明实施例提供的一种存储单元100控制方法的流程示意图，其中，方法应用于上述实施例提供的存储单元100，可一并参考如图1所示的存储单元100的结构示意图；方法包括：

步骤101、通过对脉冲磁场装置的控制，使得脉冲磁场装置产生脉冲磁场，以驱动磁畴或磁畴壁沿磁性轨道循环移动，其中，磁性轨道为封闭环型磁性轨道。

进一步地，方法还包括步骤102，例如：

步骤102、通过写入模块对磁性轨道进行写操作，通过读取模块对磁性轨道进行读操作。

可以理解的是，存储单元100可以呈环型设置，可包括：磁性轨道110和至少一个脉冲磁场装置；脉冲磁场装置用于产生磁性脉冲，以使得磁畴或磁畴壁沿磁性轨道循环移动。

进一步地，存储单元100还包括设置于磁性轨道110底部的读取模块120和写入模块130，其中，写入模块130用于对磁性轨道110进行写操作，读取模块120用于对磁性轨道110进行读操作。

需说明的是，本发明实施例中采用了封闭环型磁性轨道，可以把读操作后的数据从图1中磁性轨道110的上方写回到左边，使得数据回写的路径短了，所需的驱动能量小了，从而有效地降低了功耗。

可以理解的是，存储单元100的具体工作原理可以参考上述应用场景进行具体实现，此处不再具体阐述。

由上述可知，本发明实施例提供的存储单元100控制方法，应用于如上实施例的存储单元100，所述方法通过对脉冲磁场装置的控制，使得脉冲磁场装置产生磁性脉冲，以驱动磁畴或磁畴壁沿封闭环型磁性轨道循环移动；通过写入模块对封闭环型磁性轨道进行写操作，通过读取模块对封闭环型磁性轨道进行读操作，有效提高了存储密度、提高了读写效率和降低了功耗。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-OnlyMemory）、随机存取存储器（RAM，RandomAccessMemory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上对本发明所提供的一种存储单元、存储器及存储单元控制方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种存储单元，其特征在于，包括：

磁性轨道和至少一个脉冲磁场装置；

所述磁性轨道为封闭环型磁性轨道；

所述脉冲磁场装置用于产生磁性脉冲，以使得磁畴或磁畴壁沿所述磁性轨道循环移动。

2.根据权利要求1所述的存储单元，其特征在于，

所述封闭环型磁性轨道包括：封闭方环型磁性轨道或封闭圆环型磁性轨道；

所述封闭方环型磁性轨道由四条直磁性轨道构成。

3.根据权利要求2所述的存储单元，其特征在于，

所述存储单元包括：四个脉冲磁场装置；

所述四个脉冲磁场装置分别用于控制所述封闭方环型磁性轨道中的所述四条直磁性轨道。

4.根据权利要求1-3任一所述的存储单元，其特征在于，

所述磁畴或磁畴壁沿所述磁性轨道循环移动，包括：所述磁畴或磁畴壁沿所述磁性轨道顺时针循环移动或逆时针循环移动。

5.根据权利要求1-4任一所述的存储单元，其特征在于，

还包括：读取模块和写入模块，所述读取模块和写入模块位于所述磁性轨道底部；

所述写入模块用于对所述磁性轨道进行写操作，所述读取模块用于对所述磁性轨道进行读操作。

6.一种存储器，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求1-5任一所述的存储单元。

7.一种存储单元控制方法，其特征在于，应用于如权利要求1至5任一所述的存储单元，所述方法包括：

通过对脉冲磁场装置的控制，使得脉冲磁场装置产生磁性脉冲，以驱动磁畴或磁畴壁沿磁性轨道循环移动，其中，所述磁性轨道为封闭环型磁性轨道。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

通过写入模块对所述磁性轨道进行写操作，通过读取模块对所述磁性轨道进行读操作。