DE1191610B - Datenspeicher - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

G06f

Deutsche Kl.: 42 m -14

Nummer: 1191610

Aktenzeichen: G 27143IX c/42 m

Anmeldetag: 27. Mai 1959

Auslegetag: 22. April 1965

In bekannten Datenspeichern sind die bistabilen magnetischen Speicherelemente Kerne aus ferromagnetischem Material, die gewöhnlich Ringform haben und durch welche die zugehörigen ersten und zweiten Leiter gefädelt sind. Die Konstruktion eines solchen Speichers ist gewöhnlich zeitraubend und mühevoll, und die Kennwerte des entstehenden Speichers, z. 8. hinsichtlich der Zeit, die jedes Speicherelement zum Umschalten aus einem seiner beiden stabilen Zustände in den anderen benötigt, bringen Begrenzungen auf die möglichen Anwendungen des Speichers mit sich.

Es sind auch schon magnetische dünne Filme als Speicherelemente bekanntgeworden. Die Umschaltung eines magnetischen dünnen Films aus einem seiner stabilen Zustände in den anderen durch direkte Drehung der Magnetisierungsrichtung des Films kann sehr schnell durchgeführt werden. Jedoch hat die Magnetisierungsrichtung des Films das Bestreben, durch diese direkte Drehung nicht geändert zu werden, was darauf zurückgeführt wird, daß es sich um das Anwachsen von »Umkehrbereichen« in dem Film handelt. Diese Umkehrbereiche haben eine Magnetisierungsrichtung, die zu der des größeren Teiles des Films entgegengesetzt ist, wenn kein äußeres Feld daran angelegt ist. Wenn ein Magnetfeld in der allgemeinen Richtung parallel zu der Vorzugsachse des Films angelegt wird, um seine Magnetisierungsrichtung umzukehren, wachsen die Umkehrbereiche von den Kanten des Films aus an, um den gesamten Film zu erfassen und dadurch die vollständige Umkehrung dieser Magnetisierungsrichtung zu bewirken. Obgleich das Anwachsen dieser Umkehrbereiche praktisch dasselbe Ergebnis wie die Drehung der Magnetisierungsrichtung hat, besteht der Nachteil, daß eine solche Änderung durch das Anwachsen der Umkehrbereiclie viel länger als durch direkte Drehung dauert. Das an den Film senkrecht zu der bevorzugten Achse angelegte Magnetfeld sollte deshalb vorzugsweise wesentlich größer sein als das 0,6fache des Sättigungsfeldes in dieser Richtung, um zu gewährleisten, daß die Umkehrung der Magnetisierungsrichtimg durch die schnellere direkte Drehung ausgeführt wird, und um zu ermöglichen, daß ein relativ geringes Feld, das zu der bevorzugten Achse parallel ist, verwendet werden kann.

Die Erfindung betrifft demnach einen Datenspeicher, bei dem bistabile magnetische Speicherelemente in Form von Flächen von einachsig anisotropen dünnen ferromagnetische;! Filmen mit einer Magnetisierungs-Vorzugsachse in Reihen und Kolonnen angeordnet sind, erste elektrische Leiter entlang den Längen der Datenspeicher

Anmelder:

General Electric Company Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke und Dipl.-Ing. H. Agular,

Patentanwälte, München 27, Pienzenauer Str. 2

Als Erfinder benannt:

Michael Williams, Wembley, Middlesex

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 28. Mai 1958 (17 015) -

entsprechenden Reihen verlaufen, um Magnetfelder an die Speicherelemente der entsprechenden Reihen anzulegen, zweite elektrische Leiter entlang den Längen der entsprechenden Kolonnen verlaufen, um Magnetfelder an die Speicherelemente der entsprechenden Kolonnen anzulegen, und elektrische Stromquellen mit den ersten und zweiten Leitern verbunden sind, um wahlweise elektrische Ströme an die entsprechenden Leiter zu liefern, so daß irgendein Speicherelement von einem seiner beiden stabilen Zustände in den anderen nur umgeschaltet wird, wenn Ströme gleichzeitig in dem ersten und zweiten Leiter der Reihe und Kolonne fließen, an deren Schnittpunkt das Speicherelement liegt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Datenspeichers der obigen Art, bei dem die Leiter durch die Anwendung der Technik gedruckter Schaltungen leichter und schneller mit den Speicherelementen gekoppelt werden können und mit dem höhere Umschaltgeschwindigkeiten erzielt werden können. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß der erste und der zweite Leiter sich an jeder Filmspeicherfläche annähernd senkrecht schneiden, so daß die allgemeinen Richtungen der Magnetfelder, die an irgendeine Filmspeicherfläche von ihrem zugeordneten ersten und zweiten Leiter angelegt werden, parallel bzw. senkrecht zu der Vorzugsachse des Films sind, daß das von dem zweiten Leiter angelegte Magnetfeld ausreicht, um den Magnetisierungsvektor senkrecht oder nahezu senkrecht zu der Vorzugsachse zu drehen, und das zusätzlich von dem ersten Leiter angelegte Magnetsos 540/31»

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feld zusammen mit dem Magnetfeld des zweiten leiter 9 und zweiundfünfzig Antriebs- oder Steuer- Leiters ausreicht, um den Magnetisierungsvektor über leiter 10 bilden, die um alle Filme 1 in den entsprechen- die senkrechte Richtung hinaus zu drehen, wenn eine den Reihen 00 bis 51 Schleifen bilden. Die entsprechen- Umschaltung erfolgen soll, so daß der Vorgang der den Elektroden 11a und 11 b sind in gleicher Weise Umkehrung der Magnetisierungsrichtung durch direkte 5 miteinander verbunden, um einhundert weitere An- Drehung des Magnetisierungsvektors erzielt wird. triebs- oder Steuerleiter 11 zu bilden, die um alle

Das ferromagnetische Material des Films kann eine Filme 1 in den entsprechenden Kolonnen 100 bis 199

Legierung aus Nickel und Eisen sein, wobei die Schleifen bilden.

Verhältnisanteile des Nickels und Eisens 82 bzw. Zweiundfünfzig Eingangskreise 12 sind entsprechend

18°/₀ betragen. Die Legierung kann kleine Mengen, io an die zweiundfünfzig Steuerleiter 10 angeschlossen.

z. B. 2 bis 4°/o Molybdän und/oder Kupfer enthalten. Jeder Eingangskreis 12 hat eine Eingangsleitung 14

Ein Datenspeicher nach der Erfindung wird nun als und spricht auf die Anlegung eines Impulses an diese

Beispiel an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es Eingangsleitung derart an, daß ein Impuls zwischen

zeigt . die beiden Enden des entsprechenden Leiters 10 ge-

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Daten- 15 legt wird. Die Eingangsimpulse, die im Betrieb an die

Speichers, Eingangsleitungen 14 geliefert werden, sind jeweils für

F i g. 2 eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des die eine oder die andere der binären Ziffern »0« und

in Fig. 1 gezeigten Datenspeichers, wobei diese »!«kennzeichnend. Falls der an die Eingangsleitung 14

Ansicht die Anordnung jedes magnetischen dünnen irgendeines Eingangskreises 12 angelegte Impuls für

Films und seiner zugeordneten Elektroden in diesem ao die Ziffer »0« repräsentativ ist, dann ist der Impuls,

Speicher veranschaulicht, der als Folge davon an den entsprechenden Leiter 10

F i g. 3 einen Schnitt dieses in F i g. 2 dargestellten gelangt, derart, daß Stromfluß in Richtung des

Teiles des Speichers nach der Linie III-III der F i g. 2 Pfeiles i (Y) längs der Elektrode 10a dieses Leiters 10

und und naturgemäß in der entgegengesetzten Richtung

F i g. 4 (ä) bis (c) Hystereseschleifen des in F i g. 2 25 längs der entsprechenden Elektrode 10 b verursacht

und 3 dargestellten magnetischen dünnen Films. wird.

Gemäß F i g. 1, 2 und 3 enthält der Datenspeicher Andererseits ist, wenn der an die Leitung 14 ge- fünftausendzweihundert magnetische dünne Filme 1, lieferte Eingangsimpuls für die binäre Ziffer »1« kenn- die auf einer Oberfläche 2 a eines Glasbasiselementes 2 zeichnend ist, der infolgedessen an den Leiter 10 ge niedergeschlagen sind. Die Filme 1 liegen anordnungs- 30 legte Impuls derart, daß Stromfluß in Richtung des gemäß in zweiundfünfzig Reihen 00 bis 51 und ein- Pfeiles i (Y) längs der Elektrode 10a und in der enthundert Kolonnen 100 bis 199. gegengesetzten Richtung längs der Elektrode 10 a ver-

Jeder Film 1 hat einen Durchmesser von ange- ursacht wird. In beiden Fällen ist die Größe des in dem nähert 2 mm und eine Dicke von angenähert 1000 Äng- Leiter 10 fließenden Stromes derart, daß ein Magnet- ström-Einheiten und ist auf der Oberfläche 2 a durch 35 feld der Größe Hb an jeden der Filme 1 in der ent Verdampfung niedergeschlagen. Die bevorzugten Ma- sprechenden Reihe angelegt wird. Die Richtung dieses gnetisierungsachsen der Filme 1 sind entlang den Feldes ist in beiden Fällen zu der Achse PA parallel Längsabmessungen der Kolonnen 100 bis 199 aus- und verläuft in positivem Sinn (wie durch einen gerichtet, so daß die bevorzugten Achsen aller Filme 1 Pfeil H(Y) angegeben ist), falls der Eingangsimpuls parallel zu einer Achse PA liegen. Es sind zwei stabile 40 die Ziffer »0« darstellt, und in dem entgegengesetzten Magnetisierungszustände parallel zu der Achse PA in negativen Sinn, wenn der Eingangsimpuls die Ziffer »1« jedem Film 1 beim Fehlen eines äußeren Magnetfeldes repräsentiert.

in jeder Richtung längs dieser Achse vorhanden. Einhundert Steuerkreise 15 sind entsprechend an die Diese beiden stabilen Zustände werden als der Zu- einhundert Antriebs- oder Steuerleiter 11 ange stand »0« bzw. der Zustand »1« bezeichnet. 45 schlossen, um Impulse an diese Leiter 11, entsprechend

Drei gedruckte Schaltungskarten oder -platten 3, 4 auf die Anlegung von Impulsen an entsprechende und 5 liegen übereinander über den Filmen 1 auf der Steuerleitungen 16 dieser Steuerkreise, anzulegen. Jeder Oberfläche 2a. In gleicher Weise liegen drei weitere an einen Leiter 11 von seinem zugeordneten Steuergedruckte Schaltungskarten oder -platten 6, 7 und 8 kreis 15 gelieferte Impuls ist derart, daß Stromfluß in übereinander über der entgegengesetzten Oberfläche, 50 Richtung des Pfeiles i (X) längs der Elektrode 11a nämlich der Oberfläche 2b des Glasbasiselementes 2. dieses Leiters und daher in der zu dem Pfeil i (X) ent- Die Platten 3, 4, 6 und 7 tragen Kupferelektroden 9 a gegengesetzten Richtung längs der Elektrode 11 b 10a, 9b bzw. 10b, wobei zweiundfünfzig solche Elek- verursacht wird. Die Größe dieses Stromes ist derart, troden vorhanden sind, die längs den Längsabmessun- daß die Anlegung eines Magnetfeldes der Größe Hp gen der entsprechenden Reihen 00 bis 51 auf jeder 55 innerhalb aller Filme 1 in den entsprechenden Ko- dieser Platten liegen. Die Platten 5 und 8 tragen lonnen veranlaßt wird, wobei die Richtung dieses einhundert Kupferelektroden 11a bzw. einhundert Feldes in einem positiven Sinne, wie durch einen Kupferelektroden 11b, wobei diese Elektroden 11a Pfeil H (X) angegeben ist, senkrecht zu der Achse PA und 116 längs der Längen der entsprechenden Ko- verläuft.

lonnen 100 bis 199 liegen. Die Schaltungsplatten 3 bis 60 Die Anordnung ist so getroffen, daß die Hinter-

8 sind aus Fig. 1 und 2 weggelassen, um die An- flanke des Stromimpulses, der in irgendeinem Leiter 11

Ordnung der Elektroden 9a bis 11a und 9b bis 11b fließt, während der Dauer des Stromimpulses in jedem

mit Bezug auf die Filme 1 deutlich zu zeigen. Leiter 10 auftritt. Dies gewährleistet, daß das Feld Hb,

Die Elektroden 9a und 10 a sind mit den entsprechen- das in einem Sinne längs der Achse PA ausgeübt wird,

den Elektroden 9a und IQb an den entgegengesetzten 65 an diesen Film angelegt ist, bis das Feld Hp entfernt

Enden des Basiselementes 2 elektrisch verbunden, wo- worden ist.

bei die miteinander verbundenen Paare (Elektroden 9 a Die Abnahmeleiter 9 sind entsprechend an zwei-

und 9b bzw. 10a und 10b) zweiundfünfzig Abnahme- undfünfzig Ausgangskreise 17 angeschlossen, um an

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diese Kreise irgendwelche Spannungssignale anzulegen, auftreten, wenn ein Steuersignal an die Steuerleitung 16

die in diesen Leitern während des Betriebes erzeugt dieser Kolonne angelegt wird. Die Wirkung der An-

werden. Jeder Ausgangskreis 17 hat eine Ausgangs- legung des Steuersignals an die Steuerleitung 16 ver-

leitung 18. ursacht eine Änderung des zur Achse PA parallelen

Im Betrieb wird der Datenspeicher verwendet, um 5 Flusses in jedem Film 1 der gewählten Kolonne, einhundert binäre »Wörter« mit jeweils zweiundfünfzig Dies erfolgt, sei es, daß der Film anfänglich die Ziffer Ziffern zu speichern. Die einhundert binären Wörter »1« oder die Ziffer »0« speichert, wobei aber die Flußwerden in den Filmen 1 der entsprechenden einhundert änderungen in beiden Fällen entgegengesetzte Rich-Kolonnen 100 bis 199 gespeichert, wobei die Ziffern, tung haben. Als Folge davon werden in den beiden die entsprechende Ziffernstellen in den verschiedenen io Fällen verschiedene Spannungswellenformen in dem Wörtern einnehmen, alle in derselben Reihe gespeichert Abnahmeleiter 9 induziert.

werden. Auf diese Weise wird jedes Wort in einer ent- Die Ausgangskreise 17 sind so eingerichtet, daß sie

sprechenden Kolonne gespeichert, wobei die ver- zwischen den beiden verschiedenen Spannungswellen-

schiedenen Ziffern dieses Wortes gemäß ihrer Ziffern- formen, die in ihren entsprechenden Abnahmeleitern 9

stelle in diesem Wort in den verschiedenen Reihen 00 15 induziert werden, unterscheiden und Impulse zu-

bis 51 gespeichert werden. In dem vorliegenden Bei- gehöriger Polarität an ihre Ausgangsleitungen 18 in

spiel wird angenommen, daß die Ziffern, welche die Übereinstimmung mit der tatsächlich induzierten

erste der zweiundfünfzig Ziffernstellen in jedem Wort speziellen Wellenform anlegen. Die Impulse, die an

einnehmen, entsprechend in den Reihen 00 bis 51 ge- den Ausgangsleitungen 18 auftreten, liefern daher

speichert werden. 20 durch ihre Polarität eine Anzeige des Wortes, das in

Falls es beispielsweise erwünscht ist, ein spezielles der ausgewählten Kolonne gespeichert wurde,

aus zweiundfünfzig Ziffern bestehendes binäres Wort Das obige Ableseverfahren zerstört die eingespei-

in der Kolonne 100 zu speichern, wird ein Steuer- cherten Informationen, da die Zustände der Filme in

signal an die Steuerleitung 16 des Steuerkreises 15 der abgelesenen Kolonne nach der Durchführung dieses

angelegt, der dem Leiter 11 in der Kolonne 100 zu- 25 Verfahrens nicht mehr die gleichen wie zuvor sein

geordnet ist. Als Ergebnis der Anlegung des Steuer- können.

signals an die Leitung 16 des Steuerkreises 15 wird ein Die Arbeitsweise des oben beschriebenen Speichers

Stromimpuls aus diesem Kreis 15 in den Leiter 11 der wird nun mit Bezug auf die in F i g. 4 (α) bis (c) dar-

Kolonne 100 eingeführt. gestellten Hystereseschleifen erläutert.

Außerdem werden Impulse, die für die binären 3° Gemäß Fig. 4 (a) ist die Hystereseschleife ABCD

Ziffern in dem zu speichernden Wort kennzeichnend des Films 1 längs der bevorzugten Achse PA theore-

sind, an die Eingangsleitungen 14 angelegt. Wenn bei- tisch rechteckig, und ihre beiden Achsen sind symme-

spielsweise angenommen wird, daß das aus zweiund- irisch. Diese Hystereseschleife stellt die Abhängigkeit

fünfzig Ziffern bestehende Wort, das in der Kolonne der Magnetisierungsstärke I(Y) des Films 1 in der

100 gespeichert werden soll, als Ziffern seiner ersten 35 Richtung parallel zur Achse PA von der magnetischen

zweiten, dritten und zweiundfünfzigsten Ziffernstelle Feldstärke H(Y) dar, die parallel zur Achse PA wirkt,

die Ziffern »1«, »0«, »l«bzw. »0« hat, fließt ein Strom- Die Hystereseschleife ABCD ist diejenige, die er-

impuls in negativem Sinn längs der Elektrode 10 a in halten werden würde, wenn eine Richtungsumkehr

jeder der Reihen 00 und 02 während des Fließens der Magnetisierung längs der Achse PA durch Dre-

des Stromimpulses in dem Leiter 11 der Kolonne 100. 40 hung in der Ebene des Films 1 auftritt. Die Magneti-

Zusätzlich fließen Stromimpulse in positivem Sinne sierungsstärke des Films 1 in jedem der stabilen Zu-

längs der Elektroden 10 α der Reihen 01 und 51 wäh- stände »0« und »1« hat die gleiche absolute Größe Ia,

rend dieses Stromimpulses in dem Leiter 11. jedoch jeweils mit entgegengesetztem Vorzeichen.

Das Fließen der Stromimpulse in dem Leiter 10 Diese stabilen Zustände sind auf der Schleife ABCD

der Reihen 00, 01, 02 und 51 während des Fließens 45 durch die Punkte P bzw. Q dargestellt,

eines Stromimpulses in dem Leiter 11 der Kolonne 100 Unter der Annahme, daß die Magnetisierung des

bewirkt, daß die stabilen Zustände der Filme 1, die Films 1 anfänglich den Wert Ia aufweist (stabiler Zu-

an den Schnittpunkten der Kolonne 100 mit den ent- stand »0«), ändert sich theoretisch gemäß der Schleife

sprechenden Reihen 00, 01, 02 und 51 liegen, in den ABCD dieser Magnetisierungswert Ia nicht, wenn

Zustand »1«, »0«, »1« bzw. »0« gebracht werden. 50 längs der Achse PA ein magnetisches Feld irgend-

In gleichartiger Weise werden die anderen Ziffern einer Größe in positivem Sinn oder einer Größe bis

des Wortes, das in der Kolonne 100 gespeichert zu einem Wert, der gerade kleiner als Ha ist, in nega-

werden soll, in den anderen Filmen 1 in dieser Kolonne tivem Sinn.

gespeichert. Kein Wechsel erfolgt in dem bestehenden Falls jedoch ein Magnetfeld mit einer Größe, die

stabilen Zustand der Magnetisierung irgendeines der 55 gleich oder größer als Ha ist, in negativem Sinn längs

anderen Filme 1 in dem Speicher, d. h. in irgendeinem der Achse PA angelegt wird, ergibt sich eine Änderung

der Filme 1, die nicht in der Kolonne 100 liegen. der Magnetisierung des Films 1 durch Drehung, wo-

Irgendein anderes aus zweiundfünfzig Ziffern be- bei die Magnetisierungsstärke des Films 1 längs der

stehendes binäres Wort, das durch an die Eingangs- Achse PA Ia wird. Die Magnetisierungsstärke des

leitungen 14 gelieferte Eingangsimpulse dargestellt 60 Films 1 bleibt unverändert auf dem Wert Ia, so daß

wird, kann in dem Speicher in gleichartiger Weise der Film 1 bei der Fortnahme dieses letztgenannten

gespeichert werden. Die spezielle Kolonne des Spei- Feldes den stabilen Zustand »1« annimmt,

chers, in der dieses Wort tatsächlich gespeichert wird, Wenn sich der Film 1 in dem stabilen Zustand »1«

wird durch die Anlegung eines Steuersignals an die befindet, ändert sich die Magnetisierung des Films 1

Steuerleitung 16 dieser Kolonne bestimmt. 65 von Ia aus theoretisch nicht, wenn längs der Achse PA

Die in jeder Kolonne gespeicherten Daten können ein Magnetfeld irgendeiner Größe im negativen Sinn

durch Feststellung der Polarität der Ausgangsimpulse oder einer Größe bis zu dem Wert, der gerade kleiner

abgelesen werden, die an den Ausgangsleitungen 18 als Ha ist, im positiven Sinn angelegt wird. Falls

jedoch ein Magnetfeld einer Größe, die gleich oder größer als Ha ist, längs der Achse PA im positiven Sinn angelegt wird, ergibt sich eine Magnetisierungsänderung des Films 1 durch Drehung, wobei die Magnetisierungsstärke des Films 1 längs der Achse PA Ia wird. Die Magnetisierung des Films 1 bleibt bei Ia, wenn dieses letztgenannte Feld entfernt wird, wobei der Film 1 wiederum den stabilen Zustand »0« annimmt.

Wie oben erwähnt wurde, besteht jedoch die Tendenz, daß die Magnetisierungsrichtung eines magne tischen dünnen Films nicht durch direkte Drehung, sondern durch einen Vorgang geändert wird, von dem angenommen wird, daß es sich um das Wachsen von Umkehrbereichen in dem Film handelt. Das Wachsen von Umkehrbereichen kann beispielsweise, wie durch gestrichelte Linien in Fig. 4 (α) angegeben ist, bei der Anlegung eines Feldes mit einer Größe, die gleich oder größer als Hr ist, im negativen Sinn (wenn sich die Magnetisierung des Films 1 in dem stabilen Zustand »0« befindet) oder im positiven Sinn (wenn sich diese Magnetisierung in dem stabilen Zu stand »1« befindet) auftreten. Auf diese Weise kann, da Hr kleiner als Ha ist, der stabile Zustand des Films 1 durch das Wachsen von Umkehrbereichen für die Anlegung eines Feldes der Größe Ha eher als durch die viel schnellere Drehung der Magnetisierungsrichtung geändert werden.

Die Stärke Hb des Magnetfeldes, das an den Film 1 infolge des Fließens eines Stromimpulses in dem zugeordneten Leiter 10 angelegt wird, ist wesentlich kleiner als Ha oder Hr. Obwohl die in F i g. 4 (a) gezeigte Hystereseschleife sich auf den Film 1 bezieht, ändert die Anlegung des Feldes Hb den stabilen Magnetisierungszustand dieses Films durch Drehung oder Wachsen von Umkehrbereichen nicht.

Gemäß Fig. 4 (b) ist die Hystereseschleife A'C des Films 1, die rechtwinklig zu der bevorzugten Achse PA genommen ist, innerhalb des Films 1 theoretisch linear. Diese Hystereseschleife stellt die Änderung der Magnetisierungsstärke / (X) des Films 1 senkrecht zu der Achse PA in der Ebene dieses Films für eine periodische Änderung der magnetischen Feldstärke H (X) dar, die senkrecht zu der Achse PA eben falls in der Ebene des Films 1 angelegt ist.

Auf der theoretischen Hystereseschleife A' C ist kein stabiler Magnetisierungszustand vorhanden, da beim Fehlen eines äußeren Magnetisierungsfeldes in dieser Richtung die Magnetisierungsstärke senkrecht zu der Achse PA immer Null ist. Obgleich die Magne tisierungsstärke des Films 1 beim Fließen eines Stromimpulses in dem zugeordneten Leiter 11 die Größe Ip annimmt (d. h. bei Gegenwart eines Feldes Hp), ist die Magnetisierung dieses Films 1 beim Fehlen eines äußeren Feldes senkrecht zu der Achse PA immer Null.

Es ist gefunden worden, daß die tatsächliche, praktisch erhaltene Schleife für Felder mit relativ kleiner Größe, die senkrecht zu der Achse PA an gelegt werden, linear ist. Dies trifft jedoch nicht für Felder größerer Stärke, z. B. der Stärke Hp, zu, welche die Sättigung des Films 1 senkrecht zu der Achse PA beim Fehlen eines zu der Achse PA parallelen Feldes verursachen. Andererseits beeinflußt die Form der Schleife in dem letztgenannten Fall die Arbeitsweise des Speichers nicht wesentlich.

Die Hystereseschleife ABCD nach Fig. 4 (α) ist diejenige, die für Umkehr der Magnetisierungsrichtung des Films 1 längs der bevorzugten Achse PA durch Drehung erhalten wird. Jedoch wird diese Schleife modifiziert, falls ein magnetisierendes Feld Hp senkrecht zu der Achse PA in der Ebene des Films 1 angelegt wird, wobei die modifizierte Form dieser Schleife in Fig. 4 (c) dargestellt ist.

Die modifizierte Schleife A"C" gemäß Fig. 4 (c) zeigt, daß sich eine wesentliche Änderung der Magnetisierungsstärke des Films 1 längs der Achse PA vor der Anlegung des Feldes Hp senkrecht zu dieser Achse

ίο ergibt. Ein solches Feld wird an den Film 1 durch das Fließen eines Stromimpulses an dem zugeordneten Leiter 11 angelegt.

Wenn sich der Film 1 beispielsweise in dem stabilen Zustand »0« befindet und daher einen Zustand hat, der durch den Punkt P dargestellt ist, ergibt sich eine Verminderung von Ia auf Null in der Magnetisierungsstärke längs der Achse PA während des Fließens eines Stromimpulses in dem zugeordneten Leiter 11. Der neue Zustand des Films 1 wird dann durch den

ao Punkt R an der Schleife A"C" dargestellt.

Obwohl sich die Schleife A" C" auf das Fließen eines Stromimpulses in dem zugeordneten Leiter 10 als Folge der Anlegung eines Eingangsimpulses an die Eingangsleitung 14 bezieht, wird eine Änderung der Magnetisierungsstärke längs der Achse PA von Null aus verursacht.

Falls beispielsweise der an die Eingangsleitung 14 angelegte Impuls für die Ziffer »1« kennzeichnend ist, fließt der Stromimpuls längs der Elektrode 10 a dieses Leiters 10 in der dem Pfeil i(Y) entgegengesetzten Richtung. Die Magnetisierungsstärke ändert sich daher in der Weise, daß der Zustand des Films 1 durch den Punkt S an der Schleife A" C" dargestellt wird, wenn Stromimpulse gleichzeitig in den Leitern 10 und 11 fließen.

Der Stromimpuls in dem Leiter 10 wird nach dem Aufhören des Stromimpulses in dem Leiter 11 aufrechterhalten, so daß die Magnetisierungsstärke längs der Achse — Ia wird. Der Zustand des Films 1 wird nun durch den Punkt Γ an der Schleife A B CD dargestellt. Die Schleife ABCD wird naturgemäß wieder wirksam, sobald der Stromimpuls in dem Leiter 11 aufhört.
Am Ende des Stromimpulses in dem Leiter 10 erhält der Film 1 den durch den Punkt Q dargestellten Zustand, d. h., der Punkt Q ist für den stabilen Zustand »1« kennzeichnend.

Falls der an die Eingangsleitung 14 angelegte Impuls für die Ziffer »0« und nicht für die Ziffer »1« kennzeichnend ist, fließt der entstehende Stromimpuls in dem Leiter 10 längs der Elektrode 10 a in der Richtung des Pfeiles / (Y). Der Zustand des Films 1 wird, während Stromimpulse gleichzeitig in den Leitern 10 und 11 fließen, in diesem Fall durch den Punkt U an der Schleife A" C" dargestellt. Nach dem Aufhören des Impulses in dem Leiter 11 wird der neue Zustand durch den Punkt V repräsentiert, und nach dem Aufhören des Impulses in dem Leiter 10 stellt sich wiederum der Zustand ein, der durch den Punkt P dargestellt ist.

Falls sich der Film 1 ursprünglich in dem stabilen Zustand »1« befindet (d. h. in dem von dem Punkt Q dargestellten Zustand), tritt ein Wechsel in dem stabilen Zustand dieses Films von »1« und »0« nur auf, wenn ein für die Ziffer »0« repräsentativer Impuls an die zugeordnete Eingangsleitung 14 während des Fließens eines Stromimpulses in dem Leiter 11 angelegt wird. Der Magnetisierungszustand ändert sich

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fortschreitend auf den mit dem Punkt P dargestellten messer von 2 mm und einer Koerzitivkraft von 3 ör-Zustand über die Zwischenzustände, die durch die sted eine so große Dicke wie 2000 Ängström-Ein-

Punkte R, U und V dargestellt werden. Andererseits heiten haben.

wird, falls der an die Eingangsleitung 14 angelegte In einem Datenspeicher, der so ausgebildet ist, Impuls für die Ziffer »1« kennzeichnend ist, keine 5 wie oben mit Bezug auf F i g. 1, 2 und 3 beschrieben Änderung des stabilen Zustandes erhalten, wobei sich ist, hat jeder der Filme eine Koerzitivkraft von 5 Order Magnetisierungszustand des Films 1 unter diesen sted. Der Strom, der in den Leitern 11 erforderlich Umständen fortschreitend zurück in den durch den ist, um das Feld Hp senkrecht zu den bevorzugten Punkt Q dargestellten Zustand über die Zustände Achsen in den Filmen zu erzeugen, beträgt 1 Ampere, gemäß den Punkten R, S und T ändert. io Außerdem beträgt das Feld Hb, das längs der bevor-Da das längs der bevorzugten Achse des Films 1 zugten Achsen der Filme wirksam ist, 0,5 Örsted, und angelegte Feld (Hb) immer kleiner als das Feld (Hr) der in den Leitern 10 zur Erzeugung dieses Feldes notist, für welches Wachsen von Umkehrbereichen vor- wendige Strom beläuft sich auf 100 mA.
handen sein würde, werden die Zustandsänderungen ~ Obgleich das Feld Hp in dem vorliegenden Fall des Films 1 immer durch Drehung seiner Magneti- 15 ausreichend groß ist, um die Filme 1 in der zu der sierungsrichtung bewirkt. Achse PA senkrechten Richtung zu sättigen, ist es In dem oben gegebenen Beispiel der Speicherung nicht wesentlich, daß diese Bedingung erfüllt ist. Es eines binären Wortes in der Kolonne 100 wird die in ist lediglich notwendig, daß das in dieser Richtung F i g. 4 (c) dargestellte Hystereseschleife A" C" an jeden durch den Fluß von Stromimpulsen in den Leiternll Film 1 in dieser Kolonne so lange angelegt, wie der ao angelegte Feld ausreichende Größe hat, um eine Än-Stromimpuls in dem Leiter 11 fließt. Die entstehenden derung des stabilen Zustandes beim Vorhandensein stabilen Zustände der Filme 1 in der Kolonne 100 des parallel zu der Achse PA angelegten Feldes zu werden dadurch durch die Impulse bestimmt, die dann bewirken. Andererseits sind die zulässigen Toleranzen an die Eingangsleitungen 14 geliefert werden. in den Kennwerten der Filme 1 zulässig, und die Kein Stromimpuls fließt in dem Leiter 11 irgend- 25 Größe Hb des parallel zu der Achse PA angelegten einer anderen Kolonne 101 bis 199, so daß sich die Feldes ist im allgemeinen um so breiter, je größer das in F i g. 4 (a) gezeigten Hystereseschleifen auf jeden senkrecht zu der Achse PA angelegte Feld ist. Im der Filme 1 beziehen, die nicht in der Kolonne 100 allgemeinen wird der Vorteil dieser weiten Toleranzen enthalten sind. Infolgedessen ergibt sich kein Wechsel erhalten, wenn das senkrecht zu den bevorzugten des stabilen Zustandes eines dieser Filme, was dadurch 30 Achsen innerhalb der Filme 1 angelegte Feld eine begründet ist, daß die Größe des Magnetfeldes, das Größe hat, die größer als das 0,6fache der Größe längs der Achse PA in jedem dieser anderen Filme 1 ist, welche diese Filme in der zu der Achse PA senkwirkt, nur Hb beträgt. rechten Richtung gerade sättigen würde.

Beim Fehlen des Magnetfeldes Hp senkrecht zu Das Ableseverfahren, das in dem im Zusammendieser Achse PA kann ein solches Magnetfeld mit der 35 hang mit Fig. 1, 2 und 3 beschriebenen Daten-Größe Hb keine Änderung des stabilen Zustandes speicher angewandt wird, zerstört die eingeschriebene verursachen. Information, wie oben ausgeführt wurde. Jedoch kann In gleicher Weise beeinflußt der Ablesevorgang nicht auch ein Ableseverfahren benutzt werden, das nicht das in einer anderen Kolonne gespeicherte Wort, da zerstörend arbeitet. In diesem anderen Verfahren ist es die Anlegung eines Stromimpulses in dem Leiter 11 40 wie zuvor die Anordnung so getroffen, daß ein Stromvon nur einer ausgewählten Kolonne enthält. Zusatz- impuls in dem Leiter 11 der gewählten Kolonne lieh haben irgendwelche Impulse, die in den Abnahme- während des Ablesevorgangs fließt, daß jedoch dieser leitern 9 während dieses Ablesevorganges induziert Impuls beispielsweise nur die Hälfte der normalen werden, keine ausreichend große Amplitude, um Größe besitzt. Infolgedessen tritt kein Wechsel des Änderungen in den stabilen Magnetisierungszuständen 45 stabilen Zustandes von irgendwelchen Filmen 1 in irgendwelcher Filme 1 hervorrufen zu können, die dieser Kolonne und somit keine Änderung in dem gediesen Leitern 9 in irgendeiner anderen Kolonne zu- speicherten Wort auf. Jedoch ergibt die Anlegung dieses geordnet sind. Feldes senkrecht zu der Achse PA eine Flußänderung Obgleich in den oben im Zusammenhang mit längs der Achse PA innerhalb jedes Films 1 der ge-F i g. 1, 2 und 3 beschriebenen Beispiel zwei Leiter, 5o wählten Kolonne. Diese Flußänderung entspricht der nämlich die Leiter 9 und 10, in jeder Reihe für den Änderung, die in den Filmen 1 erfolgt, wenn das Feld getrennten Schreibvorgang und Ablesevorgang er- Hp senkrecht zu der Achse PA angelegt wird,
forderlich sind, könnte ein einziger Leiter für diese Die Richtung der Flußänderung längs der Achse PA beiden Vorgänge verwendet werden. in irgendwelchen der Filme 1 in der gewählten Kolonne Die Größe des Stromimpulses, dessen Fließen in 55 hängt davon ab, ob die Ziffer »0« oder »1« von diesem dem Leiter 11 der gewählten Kolonne verursacht Film gespeichert wird. Impulse werden in jedem der wird, kann so groß sein, wie dies gewünscht wird. Abnahmeleiter 9 als Ergebnis dieser Flußänderungen Je größer dieser Stromimpuls ist, um so kleiner ist in den Filmen 1 der gewählten Kolonne induziert, dann im allgemeinen die erforderliche Größe der wobei zwei Impulse in jedem Leiter 9 als Ergebnis Ströme, die in den Leitern 10 fließen. Da die Ströme 60 der Vorder- bzw. Hinterflanke des Stromimpulses in in den Leitern 10 anordnungsgemäß sehr klein sein dem Leiter 11 entstehen. Die beiden in jedem Leiter 9 können, können die in dem Speicher verwendeten induzierten Impulse haben entgegengesetzte Polarität, Filme Hystereseschleifen längs der Achse PA haben, jedoch hängt die Reihenfolge, in der diese Impulse die wesentlich von der idealen Rechteckform abweichen. in diesem Leiter 9 auftreten, von dem Binärdatum ab, Dies bedeutet, daß verhältnismäßig große Entmagneti- 65 das von dem Film 1 in der gewählten Kolonne gesierungsfelder innerhalb der Filme 1 zulässig sind, speichert wird.

so daß die Abmessungen dieser Filme nicht kritisch Die Kreise 17 sind in diesem Falle so eingerichtet,

sind. Beispielsweise kann ein Film mit einem Durch- daß sie die Polarität des ersten (oder in anderer Weise

des zweiten) der Impulspaare ermitteln, die in den Leitern 9 auftreten und in Abhängigkeit davon Im pulse an die Ausgangsleitungen 18 anlegen, um die binären Ziffern des in der gewählten Kolonne gespeicherten Wortes darzustellen.

Es wird angenommen, daß der Bereich möglicher Stärken eines »magnetischen dünnen Films« von 100 bis 30 000 Ängström-Einheiten beträgt. Jedoch wird bevorzugt, daß diese Dicke innerhalb des Bereiches von 300 bis 3000 Ängström-Einheiten liegt.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Datenspeicher, bei dem bistabile magnetische Speicherelemente in Form von Flächen von ein- achsig anisotropen dünnen ferromagnetischen Filmen mit einer Magnetisierungs-Vorzugsachse in Reihen und Kolonnen angeordnet sind, erste elektrische Leiter entlang den Längen der ent sprechenden Reihen verlaufen, um Magnetfelder an die Speicherelemente der entsprechenden Reihen anzulegen, zweite elektrische Leiter entlang den Längen der entsprechenden Kolonnen verlaufen, um Magnetfelder an die Speicherelemente der ent sprechenden Kolonnen anzulegen, und elektrische Stromquellen mit den ersten und zweiten Leitern verbunden sind, um wahlweise elektrische Ströme an die entsprechenden Leiter zu liefern, so daß irgendein Speicherelement von einem seiner beiden stabilen Zustände in den anderen nur umge- schaltet wird, wenn Ströme gleichzeitig in dem ersten und zweiten Leiter der Reihe und Kolonne fließen, an deren Schnittpunkt das Speicherelement liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Leiter sich an jeder Film- speicherfläche annähernd senkrecht schneiden, so daß die allgemeinen Richtungen der Magnetfelder, die an irgendeine Filmspeicherfläche von ihrem zugeordneten ersten und zweiten Leiter angelegt werden, parallel bzw. senkrecht zu der Vorzugs- achse des Films sind, daß das von dem zweiten Leiter angelegte Magnetfeld ausreicht, um den Magnetisierungsvektor senkrecht oder nahezu senkrecht zu der Vorzugsachse zu drehen, und das zusätzlich von dem ersten Leiter angelegte Magnetfeld zusammen mit dem Magnetfeld des zweiten Leiters ausreicht, um den Magnetisierungsvektor über die senkrechte Richtung hinaus zu drehen, wenn eine Umschaltung erfolgen soll, so daß der Vorgang der Umkehrung der Magnetisierungsrichtung durch direkte Drehung des Magnetisierungsvektors erzielt wird.

2. Datenspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Magnetfeldes, das in der zu der bevorzugten Achse senkrechten Richtung wirkt, wesentlich größer als das 0,6fache der Größe ist, die erforderlich ist, um die Filme in dieser senkrechten Richtung magnetisch zu sättigen, und daß der Stromfluß in jedem ersten Leiter so lange aufrechterhalten wird, bis der Stromfluß in jedem zweiten Leiter aufgehört hat.

3. Datenspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Film von seinem zugehörigen ersten Leiter und/oder zweiten Leiter vollständig überdeckt ist.

4. Datenspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder erste Leiter aus zwei elektrisch miteinander verbundenen Teilen besteht und daß diese beiden Teile längs der Länge der entsprechenden Reihe auf entgegengesetzten Seiten einer Ebene liegen, welche die Filme dieser Reihe enthält.

5. Datenspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zweite Leiter aus zwei miteinander elektrisch verbundenen Teilen besteht und daß diese beiden Teile längs der Länge der entsprechenden Kolonne auf entgegengesetzten Seiten einer Ebene liegen, welche die Filme dieser Kolonne enthält.

6. Datenspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes magnetische Filmelement aus einer Nickel-Eisen-Legierung besteht.

7. Datenspeicher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus 82% Nickel und 18% Eisen zusammengesetzt ist.

8. Datenspeicher nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Film eine Dicke im Bereich von 300 bis 3000 Ängström-Einheiten hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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