DE1160887B

DE1160887B - Method and circuit arrangement for storing information represented by pulses using a magnetic switching and storage element

Info

Publication number: DE1160887B
Application number: DES69638A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Edgar Heimbach
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1960-07-28
Filing date: 1960-07-28
Publication date: 1964-01-09

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zum Speichern von durch Impulse dargestellten Informationen unter Verwendung eines magnetischen Schalt- und Speicherelements Die Entwicklung der modernen nachrichtenverarbeitenden Anlagen erfolgt in erster Linie in Richtung auf eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit. Die zur Zeit noch nicht ausreichende Schaltleistung und Schaltgeschwindigkeit der Halbleiterschaltmittel sind dabei hinderlich. Die Beschränkung durch die Schaltleistung versucht man vor allem bei den magnetischen Speicherelementen durch die räumliche Verkleinerung zu umgehen. Mit der dann überschüssigen Schaltleistung lassen sich die Lese- und Schreibvorgänge beschleunigen. Als Beispiele dieser Entwicklungstendenz sind Speicher- und Schaltelemente in der Ausführung als dünne Schichten bekanntgeworden. Eine dieser Ausführungsformen ist durch Aufdampfen eines magnetisierbaren Materials auf einen metallisierten Glasstab, eine andere durch Aufdampfen kleiner magnetisierbarer Flecke auf eine Glasplatte gekennzeichnet. Daneben ist eine Reihe anderer Anordnungen bekannt, die stab- oder fadenförmige magnetische Datenspeichervorrichtungen betreffen. Eine dieser Anordnungen sieht einen nichtleitenden, nichtmagnetischen Draht als Seele der Datenspeichervorrichtung vor. Auf dem Draht wird eine Schicht aus einem magnetisierbaren Material mit rechteckigem Hystereseverhalten als Träger der Information aufgebracht. Dieses Datenspeicherelement ist mit mindestens einer Eingangswicklung induktiv verkoppelt, die von dem die einzuspeichernde Information repräsentierenden Strom durchflossen wird. Eine andere Ausführungsform unterscheidet sich von dieser bekannten Datenspeichervorrichtung nur durch Anwendung einer leitenden Drahtseele, auf die dann magnetisches Material mit Rechteckcharakteristik unmittelbar aufgebracht wird. Ein solches Element wird vorzugsweise in einer Speichermatrix angewendet, die mit der sogenannten 1/2-Koinzidenz arbeitet. Dabei wird der Datenspeichervorrichtung die Hälfte der elektrischen Durchflutung durch die Drahtseele zugeführt, während die andere Hälfte der zur Ummagnetisierung nötigen Durchflutung durch mindestens eine mit der Datenspeichervorrichtung induktiv gekoppelte Wicklung aufgebracht wird. Diese Ausführungsformen haben jedoch die ungünstigen Eigenschaften, daß sich die Magnetisierungslinien nicht im Speichermedium schließen und daß sich das erregende Feld nicht auf das Speichermedium beschränkt. Dies bedingt eine geringere Störsicherheit infolge der magnetischen Verkopplung benachbarter Elemente. Ein weiterer Nachteil ist, daß trotz der räumlichen Verkleinerung noch ein relativ hoher Bedarf an Schaltleistung infolge der unbeschränkten Ausbreitung des magnetischen Erregerfeldes und der großen Länge seiner geschlossenen Feldlinien nötig ist.Method and circuit arrangement for storing pulses through information presented using a magnetic switching and storage element The development of modern message processing systems is taking place first Line in the direction of increasing the working speed. Currently still Insufficient switching capacity and switching speed of the semiconductor switching means are a hindrance. One tries to limit the switching capacity especially with the magnetic storage elements due to the spatial reduction bypass. The reading and writing processes can then be carried out with the excess switching power accelerate. Examples of this development trend are memory and switching elements became known in the execution as thin layers. One of these embodiments is made by vapor deposition of a magnetizable material on a metallized glass rod, another by vapor deposition of small magnetizable spots on a glass plate marked. In addition, a number of other arrangements are known, the rod or relate to filamentary magnetic data storage devices. One of those arrangements sees a non-conductive, non-magnetic wire as the core of the data storage device before. On the wire is a layer of a magnetizable material with a rectangular Hysteresis behavior applied as a carrier of the information. This data storage element is inductively coupled to at least one input winding, that of which is to be stored Information representing current is flowed through. Another embodiment differs from this known data storage device only in application a conductive wire core, onto which magnetic material with rectangular characteristics is then applied is applied immediately. Such an element is preferably in a memory matrix applied, which works with the so-called 1/2 coincidence. In doing so, the data storage device half of the electrical current is fed through the wire core while the other half of the flux required for magnetization reversal through at least a winding inductively coupled to the data storage device is applied. However, these embodiments have the disadvantage that the Magnetization lines do not close in the storage medium and that the exciting Field not limited to the storage medium. This results in a lower immunity to interference due to the magnetic coupling of neighboring elements. Another disadvantage is that despite the spatial reduction there is still a relatively high demand for switching capacity as a result of the unrestricted spread of the magnetic excitation field and the large Length of its closed field lines is necessary.

Die Erfindung bezieht sich auf ein neues magnetisches Speicherverfahren, das die geschilderten Nachteile vermeidet. Man erreicht dies unter Verwendung eines magnetischen Schalt- und Speicherelementes, das aus einem elektrisch leitenden, von einem dünnen Mantel aus magnetisierbarem Material mit annähernder Reckteckcharakteristik umgebenen Draht dadurch, daß der zum Erreichen kurzer Schaltzeiten dünn gehaltene Draht als einzige Ansteuerleitung verwendet wird und daß zum Auswerten der gespeicherten Information lediglich das durch die magnetischen Drehprozesse im Ansteuerdraht hervorgerufene Zeit-Strom-Verhalten herangezogen wird. Dabei wird von der an sich bekannten Tatsache Gebrauch gemacht, daß in einem magnetischen Speicher-oder Schaltelement mit kürzeren Magnetfeldlinien mit den begrenzten Schaltströmen der derzeitigen Schaltmittel ein stärkeres Magnetfeld und dadurch eine beschleunigte Ummagnetisierung herbeigeführt werden kann.The invention relates to a new magnetic storage method, which avoids the disadvantages described. This is accomplished using a magnetic switching and storage element, which consists of an electrically conductive, of a thin jacket made of magnetizable material with an approximately rectangular characteristic surrounded wire in that the held thin to achieve short switching times Wire is used as the only control line and that for evaluating the stored Information only that caused by the magnetic turning processes in the control wire Time-current behavior is used. It is based on the known fact Made use of that in a magnetic storage or switching element with shorter Magnetic field lines with the limited switching currents of the current switching means stronger magnetic field and thereby accelerated magnetization reversal can be.

Das magnetische Material kann vorteilhaft auf den Draht aufgedampft oder aufgespritzt sein. Das Aufdampfen als dünne Schicht hat den Vorteil, daß ausschließlich schnelle Drehprozesse bei der Ummagnetisierung beteiligt sind, daß also die bei der Erforschung der dünnen Schichten bekanntgewordenen günstigen Eigenschaften ausgenutzt werden können. Durch die Länge und die Wandstärke des Mantels sowie durch die Remanenzinduktion des verwendeten Materials ist der maximale Flußhub bestimmt. Der geringe mittlere Umfang des Mantels bedingt kurze Magnetfeldlinien und bringt dadurch die genannte Beschleunigung der Ummagnetisierung. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist über dem dünnen Mantel aus magnetischem Material ein weiterer Mantel aus elektrisch leitendem Material angeordnet, über den ein den Draht durchfließender Strom zurückgeführt wird. Durch diese Abschirmung wird erreicht, daß benachbarte Speicherdrähte nicht gestört werden und damit eine dichte Packung der Speicherdrähte möglich wird und daß die längs des Drahtes induzierten Spannungen ausschließlich von der Magnetisierung des Speichermediums und nicht zusätzlich von der Magnetisierung des umgebenden Raumes abhängen. Dadurch wird ein gutes Signal-Stör-Verhältnis erreicht. Weiterhin erreicht man durch die Abschirmung, daß die bei der Ummagnetisierung beteiligte Energie nur in das Speichermedium gelangt und so gering wie unbedingt notwendig gehalten werden kann.The magnetic material can advantageously be vapor-deposited onto the wire or sprayed on. The vapor deposition as a thin layer has the advantage that only fast turning processes are involved in the magnetization reversal, so that at the research into thin layers exploited favorable properties that have become known can be. Due to the length and the wall thickness of the jacket as well as the remanent induction the material used determines the maximum flow stroke. The low middle one The circumference of the jacket requires short magnetic field lines and thus brings about the aforementioned Acceleration of magnetization reversal. According to a further development of the Invention is another coat over the thin coat of magnetic material made of electrically conductive material, over which a wire flowing through Electricity is fed back. This shielding ensures that neighboring Storage wires are not disturbed and thus a tight packing of the storage wires becomes possible and that the stresses induced along the wire are exclusive from the magnetization of the storage medium and not additionally from the magnetization of the surrounding space. This achieves a good signal-to-noise ratio. The shielding also ensures that those involved in the magnetization reversal Energy only gets into the storage medium and as little as is absolutely necessary can be held.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung bestehen der Draht und der innere Mantel aus dem gleichen, elektrisch leitenden magnetisierbaren Material und ist zwischen dem inneren und dem äußeren Mantel eine elektrisch nicht leitende dünne Zwischenschicht angebracht. Hierdurch ergeben sich beim Aufbau wesentliche Vereinfachungen.In an advantageous embodiment according to the invention exist the wire and the inner sheath made of the same, electrically conductive magnetizable Material and is electrically non-electrical between the inner and outer sheaths conductive thin intermediate layer attached. This results in essentials in the construction Simplifications.

Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden zum Lesen der gespeicherten Information Impulse eingeprägter Spannung verwendet, deren Zeitdauer größer als die Ummagnetisierungszeit ist. Je nach der Art der gespeicherten Information tritt zu verschiedenen Zeitpunkten an einen Schwellwert übersteigender Ausgangsimpuls auf, dessen zeitliche Lage die Art der gespeicherten Information kennzeichnet.In an advantageous embodiment, to read the stored Information pulses of impressed voltage are used, the duration of which is greater than is the magnetization reversal time. Depending on the type of information stored occurs output pulse exceeding a threshold value at different times whose temporal position indicates the type of information stored.

Bei einem anderen vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden zum Lesen der gespeicherten Information Impulse eingeprägter Spannung verwendet, deren Zeitdauer kleiner als die Ummagnetisierungszeit ist. In diesem Fall tritt nur bei einer Art von Information ein einen Schwellwert übersteigender Ausgangsimpuls auf.In another advantageous embodiment, for reading the stored information uses pulses of impressed voltage, their duration is shorter than the magnetization reversal time. In this case, only one species occurs of information on an output pulse exceeding a threshold value.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der (nicht maßstäblichen) Zeichnung erläutert.Details of the invention are based on the (not to scale) Drawing explained.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist auf dem dünnen elektrischen leitenden Draht 1 eine dünne magnetisierbare Schicht 2 aufgebracht.In the embodiment according to FIG. 1 is on the thin electric conductive wire 1, a thin magnetizable layer 2 is applied.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist auf dem dünnen elektrisch leitenden Draht 1 eine dünne magnetisierbare Schicht 2 aufgebracht und diese von einem elektrisch leitenden dünnen Mantel 3 umgeben. Der Draht 1 ist mit dem Mantel 3 über die Brücke 5 galvanisch verbunden, so daß ein über den Draht 1 fließender Strom über den Mantel 3 zurückgeführt werden kann.In the embodiment according to FIG. 2 is on the thin electric conductive wire 1 applied a thin magnetizable layer 2 and this from surrounded by an electrically conductive thin jacket 3. The wire 1 is with the sheath 3 galvanically connected via the bridge 5, so that a flowing over the wire 1 Current can be fed back through the jacket 3.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 sind Draht und innerer Mantel zu einem leitenden Zylinder aus magnetisierbarem Material 12 vereinigt. Zwischen diesem Zylinder und dem äußeren Mantel 3 ist eine elektrisch nichtleitende dünne Zwischenschicht 4 angebracht. Zylinder 12 und Mantel 3 sind über die Brücke 5 galvanisch miteinander verbunden, so daß ein den Zylinder 12 durchfließender Strom über den Mantel 3 zurückgeführt werden kann.In the embodiment according to FIG. 3 are wire and inner sheath combined to form a conductive cylinder made of magnetizable material 12. Between this cylinder and the outer jacket 3 is an electrically non-conductive thin Intermediate layer 4 attached. Cylinder 12 and jacket 3 are galvanic via bridge 5 connected to each other, so that a current flowing through the cylinder 12 via the Coat 3 can be returned.

F i g. 4 zeigt das Symbol für die in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Anordnungen, die im folgenden als Speicherdraht bezeichnet werden.F i g. 4 shows the symbol for the in FIGS. 1 to 3 shown Arrangements which are referred to below as storage wire.

An Hand der F i g. 5 soll nunmehr der Lesevorgang mit Impulsen eingeprägter Spannung beschrieben werden. Zum Zeitpunkt ta wird ein Impuls eingeprägter Spannung der Amplitude Ue an den Speicherdraht angelegt. Durch diesen Spannungsimpuls wird ein wachsender Strom durch den Speicherdraht erzwungen, der die magnetisierbare Schicht in eine bestimmte Sättigungslage, beispielsweise in die negative Sättigungslage, versetzt. Befand sich diese magnetisierbare Schicht bereits in dem negativen Remanenzzustand, was beispielsweise einer eingespeicherten ;>0 < entspreehen soll (F i g. 6), so ergibt sich ein Stromverlauf durch den Speicherdraht nach F i g. 5 b. Kurve »0«. Der Strom wächst also infolge des nur relativ schwach geneigten negativen Sättigungsastes 1 (Fi(y. 6) sehr rasch an. Zum Zeitpunkt t 0 wird ein Schwellwert 1.s überschritten. Befand sich die magnetisierbare Schicht dagegen vor Anlegen des Spannungsimpulses in der positiven Remanenzlage, was beispielsweise einer eingespeicherten »1« entspricht, so ergibt sich ein Stromverlauf durch den Speicherdraht nach F i g. 5 b, Kurve » 1 «. In diesem Fall wächst der Strom durch den Speicherdraht entsprechend dem flachen Teil 3 der Hysteresekurve nach F i g. 6 zunächst relativ steil. Der mittlere flache Stromanstieg entspricht dem steilen Kurvenstück 4 in F i g. 6. Der anschließende steile Stromanstieg entspricht dem flachen negativen Sättigungsast 2 nach F i g. 6. In diesem Fall wird zum Zeitpunkt t 1 der Schwellwert Is überschritten. Die Ummagnetisierungsdauer wird durch die Höhe der eingeprägten Spannung und durch den maximalen Flußhub bestimmt. In diesem Fall ist also das zeitliche Auftreten eines einen Schwellwert übersteigenden Strom- bzw. Spannungssprungs kennzeichnend für die gespeicherte Information.On the basis of FIG. 5, the reading process with pulses of impressed voltage will now be described. At time ta, a pulse of impressed voltage of amplitude Ue is applied to the storage wire. This voltage pulse forces an increasing current through the storage wire which places the magnetizable layer in a certain saturation position, for example in the negative saturation position. If this magnetizable layer was already in the negative remanence state, which should correspond, for example, to a stored;> 0 <(FIG. 6), the result is a current profile through the storage wire according to FIG. 5 b. Curve "0". The current therefore increases very rapidly as a result of the relatively weakly inclined negative saturation branch 1 (Fi (y. 6). At time t 0, a threshold value 1.s is exceeded. On the other hand, if the magnetizable layer was in the positive remanence position before the voltage pulse was applied which corresponds, for example, to a stored “1”, the result is a current profile through the storage wire according to Fig. 5b, curve “1.” In this case, the current through the storage wire increases according to the flat part 3 of the hysteresis curve according to F i 6. The mean flat current increase corresponds to the steep curve section 4 in FIG. 6. The subsequent steep current increase corresponds to the flat negative saturation branch 2 according to FIG. 6. In this case, the threshold value is set at time t 1 Is exceeded The duration of magnetization reversal is determined by the level of the applied voltage and by the maximum flux excursion it is a current or voltage jump that exceeds a threshold value and is indicative of the stored information.

Falls eingeprägte Spannungsimpulse verwendet werden, deren Impulsdauer zwischen den Zeitpunkten t 0 und t 1 beendet ist, so tritt nur beim Lesen der Information »0« am Ausgang ein den Schwellwert 1s überschreitender Spannungsimpuls auf. In diesem Fall ist also die Art der Information durch das Auftreten bzw. Nichtauftreten eines Impulses am Ausang gekennzeichnet.If impressed voltage pulses are used, the pulse duration of which ends between times t 0 and t 1 , a voltage pulse exceeding the threshold value 1s occurs only when the information “0” is read at the output. In this case, the type of information is characterized by the occurrence or non-occurrence of a pulse at the output.

F i g. 7 zeigt das Prinzipschaltbild zum Betrieb mit eingeprägten Spannungsimpulsen. Bei geöffnetem Schalter K wird der eingeprägte Strom Is von der Diode D völlig übernommen. Am Leseausgang LA tritt keine Spannung auf. Wird der Schalter K geschlossen, so fließt durch den Speicherdraht S ein durch die eingeprägte Spannung Ue erzwungener, nach F i g. 5 b ansteigender Strom. Der Strom durch den Richtleiter D nimmt mit steigendem Strom durch den Speicherdrahts entsprechend ab. Falls der den Speicherdraht S durchfließende Strom den eingeprägten Strom Is überschreitet, tritt am Leseausgang LA ein Spannungssprung auf.F i g. 7 shows the basic circuit diagram for operation with impressed voltage pulses. When the switch K is open, the impressed current Is is completely taken over by the diode D. There is no voltage at the read output LA. If the switch K is closed, then a forced by the impressed voltage Ue flows through the storage wire S, according to FIG. 5 b increasing current. The current through the directional conductor D decreases accordingly as the current through the storage wire increases. If the current flowing through the storage wire S exceeds the impressed current Is, a voltage jump occurs at the read output LA.

Die Quelle eingeprägten Stroms in der Leseschaltung nach F i g. 7 läßt sich einsparen. Dazu führt man den zu bewertenden Strom durch den Speicherdraht S über einen kleinen Widerstand und bewertet die daran auftretende Spannung. Bei geeigneter Ausführung der Speicherdrähte kann der Gleichstromwiderstand des Drahtes gegebenenfalls zusammen mit dem äußeren rückleitenden Mantel den Magnetisierungsstrom begrenzen. Der Schalter K nach F i g. 7 kann beispielsweise durch einen Schalttransistor ersetzt werden.The source of impressed current in the reading circuit of FIG. 7th can be saved. To do this, the current to be evaluated is passed through the storage wire S across a small resistor and evaluates the voltage that occurs across it. at Appropriate design of the storage wires can be the DC resistance of the wire possibly together with the outer return jacket, the magnetizing current limit. The switch K according to FIG. 7 can for example by a switching transistor be replaced.

Das Einspeichern einer binären Information in den Speicherdraht geschieht wie bei Magnetkernen durch Einstellen des zugeordneten Magnetisierungszustandes. Man braucht hierzu lediglich den beim Lesen fließenden Strom umzukehren. Dazu kann beispielsweise jeder Schalttransistor durch einen komplementären Schalttransistor ersetzt werden. Auch der Einsatz von symmetrischen Transistoren ist möglich.Binary information is stored in the storage wire as with magnetic cores by setting the associated magnetization state. You only need the one while reading reverse flowing stream. For this purpose, for example, each switching transistor can be replaced by a complementary switching transistor be replaced. The use of symmetrical transistors is also possible.

Claims

Claims: 1. Method of storing represented by pulses Information using a magnetic switching and storage element, which consists of an electrically conductive wire, which is made of a thin sheath magnetizable material is surrounded with an approximately rectangular characteristic, thereby characterized in that the wire kept thin to achieve short switching times as single control line is used and that for evaluating the stored information only that caused by the magnetic rotation processes in the drive wire Time-current behavior is used.

2. Magnetic switching and storage element according to claim 1, characterized in that the magnetic material is applied to the wire vaporized or sprayed on.

3. Magnetic switching and storage element according to Claim 1 and 2, characterized in that over the thin jacket made of magnetizable Material is another thin jacket made of electrically conductive material through which a current flowing through the wire is returned.

4. Circuit arrangement according to claim 1 and 3, characterized in that the wire and the inner sheath consist of the same, electrically conductive magnetizable material and the inner and outer sheath through an electrically non-conductive thin intermediate layer are separated from each other.

5. switching and storage element according to claim 1 to 4, characterized in that impressed pulses for reading the stored information Voltage are used whose duration is greater than the remagnetization time is, and that the time of the occurrence of a threshold value exceeding Output pulse identifies the type of information stored.

6. Magnetic Switching and storage element according to Claims 1 to 4, characterized in that for Reading the stored information pulses are used, the duration of which is shorter than the magnetization reversal time, and that the occurrence or non-occurrence of a an output pulse exceeding a threshold value, the type of information stored indicates. Older patents considered: German patents No. 1111245, 1122 574.