DE1193093B - Magnetische Inversionsschaltung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/16

J 22123 VIII a/21 al

18. Juli 1962

20. Mai 1965

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Inversionsschaltung, bestehend aus miteinander zusammenhängenden und in Reihen angeordneten Magnetschichtzellen. Die Schaltung leistet die Inversion von binärer Information. Die Informationsübermittlung erfolgt durch sogenanntes Wandschalten, d. h. durch das Fortschreiten von Domänenwänden, welche Bereiche mit verschiedener Magnetisierungsrichtung begrenzen. Die Erfindung findet vorzugsweise Anwendung bei der Realisierung von logischen Schaltungen in elektronischen Rechen- und Datenverarbeitungsmaschinen.

Es sind bereits Anordnungen von Magnetschichtzellen bekannt, welche unter Anwendung des Prinzips des Wandschaltens den Transport von binärer Information leisten, vorzugsweise in der Art von Verschieberegistern. Bei den vorbekannten Anordnungen bleibt der binäre Stellenwert »0« oder »1« während der Informationsübertragung erhalten.

Die Möglichkeit der Inversion, d. h. der Umwandlung des binären Stellenwertes »0« in den binären Stellenwert »1« und umgekehrt ist dabei jedoch nicht gegeben. Da man bekanntlich für ein vollständiges logisches System zum Entwurf komplexer Rechen- und Steuerungsschaltungen auf die Inversion (Negation) nicht verzichten kann, so ist den vorbekannten Magnetschichtanordnungen, die auf dem Prinzip des Wandschaltens beruhen, eine für praktische Zwecke brauchbare Anwendung bisher versagt geblieben.

Der Hauptzweck der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine auf dem Prinzip des Wandschaltens beruhende Magnetschichtanordnung anzugeben, mittels welcher es möglich ist, die Inversion von binärer Information durchzuführen.

Es werden in diesem Patent verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gezeigt, bei denen der Informationstransport in der magnetischen Inversionsschaltung in einem Dreitakt- bzw. in einem Viertaktsystem erfolgt.

Es ist weiterhin ein Zweck der Erfindung, magnetische Inversionsschaltungen sowohl mit zirkularuniaxialen (ringförmigen) als auch mit linear-uniaxialen Magnetschichtzellen anzugeben.

Schließlich besteht ein Zweck der Erfindung darin, Magnetschichtanordnungen für logische Verknüpfungen der Booleschen Algebra, welche, wie z.B. die Piercesche Funktion (NOR), das Sheffersche Symbol (NAND) und die Implikation, die logische Negation enthalten, anzugeben.

Die erfindungsgemäße magnetische Inversionsschaltung mit zusammenhängenden und in Reihen angeordneten Magnetschichtzellen₃ welche für magne-Magnetische Inversionsschaltung

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H.-E. Böhmer, Patentanwalt,

Böblingen (Württ), Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Dr. S. Middelhoek, Yorktown Heights, N. Y.

(V. St. Α.);

Walter Chisler, Upplands, Väsby (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 20. Juli 1961 (8522)

tisch verschieden ausgerichtete, Bereiche trennende Domänenwände durchlässig und verschiedenen, der Übertragung von binärer Information dienenden Taktgruppen von magnetischen Treibfeldern zugeordnet sind, wobei die Zellen jeder Taktgruppe zur Weitergabe der durch die Magnetisierungsrichtung der Zellen dargestellten Binärwerte dem gleichen Taktprogramm unterworfen sind, beruht auf dem Grundgedanken, daß zum Zwecke der Inversion der Binärwerte bei einer Inversionszelle in dem Magnetschichtbereich, wo die Inversionszelle mit der in Informationsflußrichtung benachbarten Zelle zusammenhängt, dann eine Domänenwand vorhanden ist, wenn in den erwähnten Zellen gleiche Binärwerte stehen, daß jedoch keine Domänenwand vorhanden ist, wenn in diesen Zellen verschiedene Binärwerte stehen. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Inversionszelle mit einem magnetfelderzeugenden Inversionsschaltmittel in Wirkungsverbindung steht, das zu geeignet gewählten Taktzeiten auf diese Zelle einwirkende bipolare magnetische Treibfelder zu erzeugen imstande ist, welche zuerst im Sinne eines Fortschalt- und anschließend im Sinne eines Rückstellfeldes wirken.

Ein weiteres Merkmal der magnetischen Inversionsschaltung zeichnet sich gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch aus, daß die magnetfelderzeugenden Inversionsschaltmittel jeweils dann mit bipolaren Stromimpulsen, nämlich einem Fortschalt- und einem

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Rückstellimpuls, beaufschlagt werden, wenn eine tischer Treibfeder, die mit Hilfe von konzentrisch

Binärinformation in die Inversionszelle effektiv über- durch die Zellen hindurchgeführten Treiberleitungen tragen wird; dabei ist die Amplitude der bipolaren erzeugt werden. Die Feldstärke der magnetischen

Impulse so bemessen, daß die von ihnen erzeugten, Treibfelder zum Zwecke der Fortschaltung von

auf die Inversionszelle einwirkenden Fortschalt- und 5 Domänenwänden ist so bemessen, daß sie im Ge-

Rückstellfelder im gesamten Gebiet der Inversions- biet einer Magnetschichtzelle kleiner ist als die zelle größer als die Feldstärke H_c für Wandschalten Nukleationsfeldstärke H_n und größer als die kritische

und kleiner als die Nukleationsfeldstärke H_n der die Feldstärke H_c für Wandschalten in der die Zelle bil-

Zelle bildenden Magnetschicht sind. denden magnetischen Schicht. Die Feldstärke der

Obige sowie weitere Ziele, Merkmale und Vor- io magnetischen Treibfelder zum Zwecke der Rückstelteile der Erfindung werden offensichtlich aus der lung einer Magnetschichtzelle in ihre definierte Ausnachfolgenden, in weitere Einzelheiten gehenden gangslage ist beispielsweise so bemessen, daß sie zuBeschreibung bevorzugter Ausführungsformen der mindest in einem Teilgebiet einer Magnetschichtzelle Erfindung, wie sie auch in den Zeichnungen darge- größer ist als die Nukleationsfeldstärke H_n, aber im stellt sind. Es zeigt 15 gesamten Gebiet jedenfalls größer als die kritische

F i g. 1 eine in einem Dreitaktsystem betriebene Feldstärke H_c für Wandschalten. Bei den Magnetmagnetische Inversionsschaltung mit ringförmigen schichtzellen 10 bis 14 und bei den Magnetschicht-Magnetschichtzellen, die eine zirkular-uniaxiale zellen 15 bis 19 sind die eine bestimmte Information Anisotropie haben, (z. B. »0«) kennzeichnenden Ausgangslagen für die

F i g. 2 die Impulsprogramme zum Betrieb der 20 Magnetisierung der Zellen so festgelegt, daß jeweils

magnetischen Inversionsschaltung nach Fig. 1, bei zwei benachbarten Zellen (ausgenommen sind die

F i g. 3 eine in einem Viertaktsystem betriebene die Inversion herbeiführenden Zellen 14 und 15) die

magnetische Inversionsschaltung mit ringförmigen Magnetisierung der einen im Uhrzeigersinn und die

Magnetschichtzellen, Magnetisierung der anderen im Gegenuhrzeigersinn

F i g. 4 die Impulsprogramme zum Betrieb der 25 ausgerichtet ist, so daß in der definierten Ausgangsmagnetischen Inversionsschaltung nach F i g. 3, lage, welches die »O«-Lage sein möge, zwischen be-

F i g. 5 a bis 5 k schematisch den zeitlichen Ablauf nachbarten Zellen keine Domänenwände bestehen,

einer Informationsübertragung in der magnetischen An derjenigen Stelle jedoch, wo die Inversion der

Inversionsschaltung nach F i g. 3, binären Information vorgenommen wird, ist zwischen

F i g. 6 eine in einem Viertaktsystem betriebene 30 zwei benachbarten Zellen eine Domänenwand vormagnetische Inversionsschaltung mit Magnetschicht- handen, wenn in beiden Zellen die gleiche binäre zellen, die eine linear-uniaxiale Anisotropie haben, Information steht. In der magnetischen Inversions-

F i g. 7 die Impulsprogramme zum Betrieb der schaltung von F i g. 1 ist dies der Fall bei den Zellen

magnetischen Inversionsschaltung nach F i g. 6 in 14 und 15, zwischen denen die Domänenwand 20

schaubildlicher Darstellung, 35 vorhanden ist. Gemäß dieser Definition enthalten

F i g. 8 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsge- alle Zellen der in F i g. 1 gezeigten magnetischen mäßen magnetischen Inversionsschaltung, in der eine Inversionsschaltung die gleiche Information, z. B. bezirkular-uniaxiale Magnetschichtzelle zu beiden Sei- finden sie sich in der Ausgangs- oder »O«-Lage. Dieten mit linear-uniaxialen Magnetschichtzellen ver- ser definierte Ausgangszustand ist in F i g. 1 schemabunden ist, 40 tisch durch die die Magnetisierungsrichtung in den

F i g. 9 eine magnetische NOR-Schaltung, die als Zellen kennzeichnenden Pfeile dargestellt,

logische Verknüpfung die Piercesche Funktion Xv Y Zum Erzeugen der magnetischen Treibfelder sind

leistet, Treiberleitungen A, B, C und C" vorgesehen, welche

F i g. 10 eine magnetische NAND-Schaltung, die die in ihnen zugeordneten Magnetschichtzellen von

als logische Verknüpfung das Sheffersche Symbol 45 oben nach unten (schematisch dargestellt durch das

X-Y leistet, Zeichen (X)) bzw. von unten nach oben (schematisch

Fig. 11 eine magnetische Inversionsschaltung, die dargestellt durch das Zeichen 0) durchlaufen. Ein

als logische Verknüpfung die Implikation XvY leistet. Strom, der in einer durch eine Magnetschichtzelle

F i g. 1 zeigt eine Ausführungsform der erfindungs- hindurchgeführten Treiberleitung von oben nach gemäßen magnetischen Inversionsschaltung mit 50 unten fließt, erzeugt gemäß der Korkzieherregel in ringförmigen, zusammenhängenden Magnetschicht- der zugeordneten Magnetschichtzelle ein zirkuläres zellen, die eine zirkular-uniaxiale Anisotropie auf- magnetisches Treibfeld im Uhrzeigersinn. Ein Strom, weisen. Die Magnetschichtanordnung gemäß F i g. 1 der in einer durch eine Magnetschichtzelle hindurchleistet die Übertragung von binärer Information in geführten Treiberleitung von unten nach oben fließt, der Art eines Verschieberegisters, wobei eine Inver- 55 erzeugt dementsprechend in der zugeordneten sion vorgenommen wird, d.h., die binären Stellen- Magnetschichtzelle ein zirkuläres Treibfeld im werte »0« werden in »1« und die binären Stellen- Gegenuhrzeigersinn.

werte »1« in »0« umgewandelt. Hierbei wird zur In der hier beschriebenen magnetischen Inversions-Übertragung der Information von einer Magnet- schaltung wird eine Informationsübertragungsrichschichtzelle zur nächsten ein Dreitaktsystem ange- 60 tung von links nach rechts angenommen, die sich wendet. Die in F i g. 1 gezeigte magnetische Inver- aus dem später noch zu beschreibenden Taktprosionsschaltung umfaßt die Magnetschichtzellen 10 gramm (F i g. 2) ergibt. Die zu invertierende binäre bis 19. Benachbarte Magnetschichtzellen hängen Information wird den die Inversion herbeiführenden über einen vorgegebenen Abschnitt ihres Umfanges Zellen 14, 15 eingangsseitig über die Zellen 10, 11, miteinander zusammen derart, daß verschieden aus- 65 12, 13 zugeführt; die invertierte binäre Information gerichtete, Magnetisierungsbereiche trennende Do- wird ausgangsseitig über die Zellen 16, 17, 18, 19 mänenwände von einer Zelle zur nächsten weiter- abgeführt. Da sich die Magnetschichtzelle 14 gegengeschaltet werden können durch Anlegen magne- über den anderen Magnetschichtzellen durch eine ihr

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zugeordnete Treiberleitung C" mit einem besonderen tiven Teilimpulse, unterliegt derselben Dimensionie-Taktprogramm auszeichnet (wie später noch genau rungsbedingung. Die Amplitude aller Rückstellbeschrieben wird), so erhält sie zur Unterscheidung impulse in den Treiberleitungen A, B, C sowie in der die besondere Bezeichnung: Inversionsleitung C". Inversionsleitung C kann beispielsweise so bemessen Die A-Zellen 12 und 15 werden von der Treiber- 5 sein (Fig. 2), daß die Feldstärke der erzeugten maleitung A von oben nach unten, hingegen die .4-ZeIIe gnetischen Rückstellfelder zumindest in einem Teil-18 von unten nach oben durchlaufen. Ein positiver gebiet innerhalb der Magnetschicht der zugeordneten Impuls in der Treiberleitung A erzeugt somit in be- Zelle größer ist als die Nukleationsfeidstärke H_n. Für zug auf die Zellen 12, 15 ein im Uhrzeigersinn, hin- die Amplitude der Rückstellimpulse kann auch eine gegen in bezug auf die Zelle 18 ein im Gegenuhr- io etwas andere Dimensionierungsbedingung vorgesehen zeigersinn gerichtetes magnetisches Treibfeld. Gemäß werden. Es braucht an sich nur die Amplitude der der obigen Definition der Ausgangs- oder »O«-Lage Rückstellimpulse in der A-Treiberleitung (d.h. in der trachtet ein positiver Impuls in der Treiberleitung A Treiberleitung, welche derjenigen Zelle 15, die — in die ihm zugeordneten ^4-Zellen in die »1«-Lage um- Informationsflußrichtung gesehen — auf die Inverzuschalten, was jedoch nur dann gelingt, wenn in den 15 sionszelle 14 folgt, zugeordnet ist) so bemessen sein, Randzonen dieser Zellen zu den benachbarten Zellen daß die Feldstärke des erzeugten Rückstellfeldes in hin Domänenwände vorhanden sind. Es ist zweck- der Zelle 15 größer ist als H_n; die Amplitude der mäßig, Impulse, welche eine Zelle in die »1«-Lage übrigen Rückstellimpulse, mit denen die B-, C- und umzuschalten trachten, als Fortschaltimpulse, und C'-Leitungen beaufschlagt werden, kann so bemessen solche, welche ein Rückstellen einer Zelle in die Aus- 20 sein, daß die durch sie erzeugten magnetischen gangs- oder »O«-Lage herbeiführen, als Rückstell- Rückstellfelder zumindest größer sind als H_c. Der impulse zu bezeichnen. Entsprechend wie die Trei- Grund hierfür liegt darin, daß bei der angewendeten berleitung A sind auch die Treiberleitungen B, C Dreitaktbetriebsweise in den Randzonen der B-, C- und C" durch die ihnen zugeordneten Zellen hin- und C'-Zellen immer schon Domänenwände vordurchgeführt. Im einzelnen: die B-Zellen 10 und 19 25 handen sind, wenn diese Zellen mittels der Rückwerden von der Treiberleitung B von oben nach Stellimpulse aus der »1«-Lage in die Ausgangs- oder unten, hingegen die B-Zellen 13 und 16 von unten »0«~Lage zurückgeschaltet werden sollen. Lediglich nach oben durchlaufen. Ein positiver Impuls in der wegen der eine Ausnahmestellung einnehmenden Treiberleitung B wirkt auf alle B-Zellen als Fort- A-Zelle 15 muß die obenerwähnte Vorsorgungsmaßschalt- und ein negativer Impuls als Rückstell- 30 nähme getroffen werden. Das angewendete Taktimpuls. Die C-Zelle 17 wird von der Treiberleitung C programm weist zwischen den Taktgruppen A, B von oben nach unten, hingegen die C-Zelle 11 von und C jeweils eine Phasenverschiebung von 120° unten nach oben durchlaufen. Ein positiver Impuls auf. Die drei Taktprogramme können somit aus in der Treiberleitung C wirkt auf alle C-Zellen als einem Uhrimpulszug durch entsprechende Verzöge-Fortschalt- und ein negativer Impuls als Rückstell- 35 rungsmittel, die die gewünschte Phasenverschiebung impuls. Die Inversionszelle 14 wird von der Inver- herbeiführen, erzeugt werden. Hierin liegt ein praksionsleitung C" von oben nach unten durchlaufen. tischer Grund, weshalb es unter Umständen vorzu-Ein positiver Impuls in der Inversionsleitung C ziehen ist, wenn — wie in F i g. 2 angenommen — wirkt auf die Inversionszelle 14 als Fortschalt- und in allen drei Taktprogrammen sowohl die positiven ein negativer Impuls als Rückstellimpuls. 40 als auch die negativen Impulsamplituden unterein-

Zum Betrieb der in F i g. 1 dargestellten magne- ander gleich sind.

tischen Inversionsschaltung kommt das in F i g. 2 In einer praktischen Ausführungsform sind die Leidargestellte Impulsprogramm zur Anwendung. Die tungen^l, B, C und C" an einen Taktgeber, der in Treiberleitung A erhält zu den Taktzeiten t = 4, 10, F i g. 1 nicht gezeigt ist, angeschlossen, der die Strom-16 usw. positive und zu den Taktzeiten t = 1,7, 13, 45 impulse gemäß dem in F i g. 2 dargestellten Takt-19 usw. negative Stromimpulse. Die Treiberleitung B programm liefert. Die Stromimpulse wiederholen erhält zu den Taktzeiten t — 6, 12, 18 usw. positive sich periodisch nach sechs Taktzeiten; die Takt- und zu den Taktzeiten i=3, 9, 15 usw. negative periode ist T. Obwohl eine Taktperiode sechs unter-Stromimpulse. Die Treiberleitung C erhält zu den scheidbare Taktzeiten umfaßt, so ist es dennoch Taktzeiten t = 2, 8, 14 usw. positive und zu den 50 üblich, im vorliegenden Fall von einem »Dreitakt-Taktzeiten t = 5,11,17 usw. negative Stromimpulse. system« zu sprechen, da man in der magnetischen Die Inversionsleitung C" erhält zu den Taktzeiten Inversionsschaltung gemäß F i g. 1 insgesamt zur t — 2, 8, 14 usw. bipolare Stromimpulse, und zwar Darstellung eines binären Stellenwertes drei Zellen zunächst einen positiven und unmittelbar darauf einen A, B, C benötigt.

negativen und zu den Taktzeiten t = 5, 11, 17 usw. 55 Zur Erklärung der Arbeitsweise der in F i g. 1 darnegative Stromimpulse. Die bipolaren Stromimpulse gestellten magnetischen Inversionsschaltung sei anin der Inversionsleitung C liegen synchron zu den genommen, daß in allen Zellen der Magnetschichtpositiven Stromimpulsen in der Treiberleitung C, und anordnung die binäre Information »0« steht. Innerdie negativen Stromimpulse in der Inversionslei- halb des angewendeten Taktprogramms (F i g. 2) soll tung C liegen synchron zu den negativen Strom- 60 als nächstes beispielsweise die Taktzeit t₇ folgen, impulsen in der Treiberleitung C. Unter dieser Annahme steht die binäre Information Die Amplitude aller Fortschaltimpulse in den »0« effektiv in den Zellen ./4 und B; insbesondere Treiberleitungen A, B und C ist so bemessen, daß enthält die B-Zolle 13 eine »0«. Die Zellen C und C" die Feldstärke der erzeugten magnetischen Treib- befinden sich ohnehin in ihrer Ausgangslage, infolge f eider kleiner ist als die Nukleationsf eidstärke H_n und 65 der zur Taktzeit t₅ vorausgegangenen Rückstellgrößer als die kritische Feldstärke H_c für Wand- impulse.

schalten. Die Amplitude der bipolaren Stromimpulse, Zum Zeitpunkt t₇ wird ein A-Rückstellimpuls ge-

und zwar sowohl der positiven als auch der nega- geben, der jedoch auf den hier angenommenen

Magnetisierungszustand (»O«-Lage) der /i-Zellen 12,

15 und 18 keinen ändernden Einfluß hat.

Zum Zeitpunkt t₈ wird auf der Treiberleitung C ein Fortschaltimpuls gegeben, der jedoch auf den angenommenen Zustand (»O«-Lage) der C-Zellen 11 und 17 wirkungslos bleibt, da in den Randzonen dieser Zellen keine Domänenwände vorhanden sind. Zum gleichen Zeitpunkt t_s wird auf der Inversionsleitung C ein bipolarer Stromimpuls gegeben, und zwar zunächst positiv und dann negativ. Der positive Teil des bipolaren C'-Stromimpulses wirkt auf die Inversionszelle 14 wie ein Fortschaltimpuls und bewirkt, wegen des Vorhandenseins der Domänenwand 20, ein Umschalten der Magnetisierung dieser Zelle, wobei die Domänenwand 20, die sich ursprünglich zwisehen den Zellen 14 und 15 befindet, von der rechten in die linke Randzone der Inversionszelle 14 übergeht, wo diese mit der B-Zelle 13 zusammenhängt. Würde an dieser Stelle (d.h. zwischen den Zellen 13 und 14) bereits eine Domänenwand be- ao stehen, so würde diese wegen der Ummagnetisierung der Inversionszelle 14 verschwinden, und auch die Domänenwand 20 würde hierbei verschwinden; der nachfolgende negative Teil des bipolaren C'-Stromimpulses würde dann weder in der linken noch in as der rechten Randzone der Inversionszelle 14 eine Domänenwand vorfinden und bliebe somit wirkungslos. Da jedoch in diesem Beispiel angenommen wurde, daß zu Beginn der Taktzeit i₈ zwischen den Zellen 13 und 14 keine Domänenwand vorhanden ist, so wird die durch den positiven Teil des bipolaren C'-Stromimpulses nach links verschobene Domänenwand 20 durch den anschließenden negativen Teil des bipolaren C'-Stromimpulses wieder nach rechts zurückverschoben, nämlich zurück in die rechte Randzone der Inversionszelle 14, wo diese mit der benachbarten .<4-Zelle 15 zusammenhängt. Das bedeutet, daß sich die Zelle 14 am Ende der Taktzeit t_s nach wie vor in der »0«-Lage befindet. Mit diesem Schritt hat jedoch effektiv eine Informationsübertragung stattgefunden von der B-Zelle 13 in die C-ZeIIe 14.

Zum Zeitpunkt t_e wird auf der Treiberleitung B ein Rückstellimpuls gegeben, der jedoch auf den vorliegenden Magnetisierungszustand der B-Zellen, die sich bereits in der »0«-Lage befinden, keinen ändernden Einfluß hat.

Zum Zeitpunkt i₁₀ wird auf der Treiberleitung A ein Fortschaltimpuls gegeben, der ein Umschalten der Magnetisierung der A -Zelle 15 bewirkt, da sich in der linken Randzone dieser Zelle die Domänenwand 20 befindet. Diese Domänenwand geht hierbei von der linken in die rechte Randzone der Zelle 15, wo diese mit der B-Zelle 16 zusammenhängt, über. Am Ende der Taktzeit t₁₀ befindet sich somit die ./4-ZeIIe 15 in der »1«-Lage. Mit diesem Schritt hat effektiv die invertierte Informationsübertragung von der Inversionszelle 14 in die rechte benachbarte Zelle 15 stattgefunden.

Dieser durch Inversion entstandene binäre Stellenwert »1« wird zum Zeitpunkt i₁₂ mit Hilfe des B-Fortschaltimpulses in die nachgeschaltete B-Zelle

16 übertragen. Die weitere Übertragung dieser »1« in die nachfolgenden Zellen 17, 18, 19 usw. erfolgt in der üblichen Weise mit Hilfe der nächsten Fortschaltimpulse zu den Zeiten t_u, t_ie, t₁₈ usw.

Es wird nun auf F i g. 3 Bezug genommen, wo eine in einem Viertaktsystem betriebene magnetische Inversionsschaltung gezeigt ist, die aus miteinander zusammenhängenden Magnetschichtzellen besteht und die in der Art eines Verschieberegisters die Übertragung von binärer Information leistet bei gleichzeitiger Umwandlung der binären Stellenwerte »0« in »1« und umgekehrt. Wie im Ausführungsbeispiel des oben beschriebenen Dreitaktsystems, haben die Magnetschichtzellen eine zirkulär- uniaxiale Anisotropie, und auch die eine bestimmte binäre Information (z. B. »0«) kennzeichnenden Ausgangslagen für die Magnetisierung der Zellen sind in derselben Weise definiert wie im ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1). Dieser Ausgangszustand (=»0«- Lage für alle Zellen) ist in Fi g. 3 schematisch durch die die Magnetisierungsrichtung in den Zellen kennzeichnenden Pfeile dargestellt. Die in F i g. 3 gezeigte magnetische Inversionsschaltung umfaßt die Magnetschichtzellen 30 bis 39. An der Stelle, wo die Inversion der binären Information vorgenommen wird, d. h. zwischen den Zellen 34 und 35, ist eine Domänenwand 40 vorhanden; zwischen allen anderen Zellen befinden sich in der Ausgangs- oder »0«- Lage keine Domänenwände.

In einem Viertaktsystem benötigt man bekanntlich zur Darstellung einer Binärstelle innerhalb eines Verschieberegisters vier Zellen A, B, C, D; man kommt jedoch mit zwei Treiberleitungen aus. Zum Erzeugen der magnetischen Treibfelder sind die zwei Treiberleitungen I und II vorgesehen, welche die ihnen zugeordneten Magnetschichtzellen mäanderförmig, d. h. abwechselnd von oben nach unten und von unten nach oben durchlaufen. Der Treiberleitung I sind die ^4-Zellen 30, 35, 36 und die C-Zellen 32, 38, der Treiberleitung II die B-Zellen 31, 37 und die D-Zellen 33, 34, 39 zugeordnet. Die Treiberleitung I durchläuft die Zellen 30, 35, 38 von oben nach unten (symbolisches Zeichen (x) mit einer hinzugesetzten I) und die Zellen 32, 36 von unten nach oben (symbolisches Zeichen 0 mit einer hinzugesetzten I). Die Treiberleitung II durchläuft die Zellen 33, 37 von oben nach unten (symbolisches Zeichen (x) mit einer hinzugesetzten II) und die Zellen 31, 34, 39 von unten nach oben (symbolisches Zeichen 0 mit einer hinzugesetzten II). Ein positiver Stromimpuls in der Treiberleitung I wirkt somit in bezug auf die A -Zellen als Fortschalt-, hingegen auf die C-Zellen als Rückstellimpuls. Ein negativer Stromimpuls in der Treiberleitung I wirkt in bezug auf die A -Zellen als Rückstell-, hingegen auf die C-Zellen als Fortschaltimpuls. Ein positiver Stromimpuls in der Treiberleitung II wirkt in bezug auf die B-Zellen als Fortschalt-, hingegen auf die D-Zellen als Rückstellimpuls. Ein negativer Stromimpuls in der Treiberleitung II wirkt in bezug auf die B-Zellen als Rückstell-, hingegen auf die D-Zellen als Fortschaltimpuls.

Unter der Annahme, daß in der in F i g. 3 dargestellten magnetischen Inversionsschaltung die Information von links nach rechts übertragen wird, wie es sich auf Grund des unter Bezugnahme auf F i g. 4 noch zu beschreibenden Taktprogramms ergibt, so wird die zu invertierende binäre Information den die Inversion herbeiführenden Zellen 33, 34, 35, 36 eingangsseitig über die Zellen 30, 31, 32 zugeführt, und die invertierte binäre Information ausgangsseitig über die Zellen 37, 38, 39 abgeführt. Die D-Zellen 33, 34 Werden als Inversionszellen bezeichnet.

Die vorliegende magnetische Inversionsschaltung umfaßt außer den vorerwähnten zwei Treiberleitungen noch eine Inversionsleitung R₀ und eine Rückstelleitung R_A. Die Inversionsleitung R₀ ist den Inversionszellen 33, 34 zugeordnet und durchläuft die erste Inversionszelle 33 von oben nach unten und die zweite Inversionszelle 34 von unten nach oben. Wie aus dem Taktprogramm (vgl. F i g. 4) ersichtlich ist, wird die Inversionsleitung R₀ nur mit positiven Stromimpulsen beaufschlagt; diese wirken in bezug auf die Inversionszellen als Rückstellimpulse. Die Rückstelleitung R_A ist den ^4-Zellen 35, 36 zugeordnet und durchläuft die Zelle 35 von oben nach unten und die Zelle 36 von unten nach oben. Wie ebenfalls aus dem Taktprogramm (vgl. F i g. 4) ersichtlich ist, wird die Rückstelleitung R_A nur mit negativen Stromimpulsen, die synchron zu den negativen Stromimpulsen in der Treiberleitung I liegen, beaufschlagt; sie wirken in bezug auf die Λΐ-Zellen 35, 36 als Rückstellimpulse und bezwecken im Verein mit den A -Rückstellimpulsen in der Treiberleitung I eine eindeutige Rückstellung der yl-Zellen 35, 36 in die Ausgangs- oder »O«-Lage.

Die in F i g. 3 getroffene Anordnung der Magnetschichtzellen ist kompatibel mit der mäanderformigen Durchschlingung der Zellen durch die Treiberleitungen, d. h., daß in jedem Fall die nächste der gemeinsamen Leitung zugeordnete Zelle in entgegengesetztem Richtungssinn durchlaufen wird. Um diese Forderung zu erfüllen, sind insbesondere die Zellen 33 und 36 vorgesehen, auf die man an sich verzichten könnte; man müßte dann allerdings die Treiber-. leitungen außerhalb der eigentlichen Magnetschichtzellenkonfiguration von unten nach oben bzw. von oben nach unten zurückführen.

Zum Betrieb der in F i g. 3 dargestellten magnetischen Inversionsschaltung kommt das in Fig. 4 dargestellte Impulsprogramm zur Anwendung. Die Treiberleitung I erhält zu den Taktzeiten t = 3, 8, 13, 18 usw. positive und zu den Taktzeiten t = 5, 10, 15 usw. negative Stromimpulse. Die Treiberleitung II erhält zu den Taktzeiten t = 4, 9, 14, 19 usw. positive und zu den Taktzeiten t — 1, 6, 11, 16 usw. negative Stromimpulse. Die Rückstelleitung R_A erhält zu den Taktzeiten t = 5, 10, 15 usw. negative Stromimpulse, die, wie bereits erwähnt, synchron liegen zu den negativen Stromimpulsen in der Treiberleitung I. Die Inversionsleitung R₀ erhält zu den Taktzeiten t — 2, 7, 12, 17 usw. positive Stromimpulse; sie erhält keine negativen Stromimpulse. Die negativen Stromimpulse in der Treiberleitung II (= D-Fortschaltimpulse) wirken im Verein mit den positiven Stromimpulsen in der Inversionsleitung R_D auf die Inversionszellen 33, 34 in derselben Weise wie die bipolaren C'-Stromimpulse auf die Inversionszelle 14 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1. Die Amplitude der Stromimpulse ist so bemessen, daß die Feldstärke der erzeugten Treibfeder kleiner ist als die Nukleationsfeldstärke H_n und größer als die kritische Feldstärke H_c für Wandschalten. Durch überlagerung der von den negativen Stromimpulsen in der Treiberleitung I und in der Rückstelleitung R_A erzeugten Felder entsteht in bezug auf die .^-Zellen 35, 36 ein magnetisches Rückstellfeld, dessen Feldstärke zumindest in einem Teilgebiet dieser Magnetschichtzellen 35, 36 größer ist als die Nukleationsfeldstärke H_n, damit auch dann eine eindeutige Rückstellung dieser Zellen in die Ausgangsoder »O«-Lage gewährleistet ist, wenn gegebenenfalls in den Randzonen dieser Zellen keine Domänenwände vorhanden sind (vgl. hierzu beispielsweise die im Ablauf diagramm Fig. 5 j, 5 k schematisch dargestellte Rückstellung dieser zwei Zellen in die Ausgangslage).

In einer praktischen Ausführungsform hat man sich die Treiberleitungen I und II, die Rückstellleitung R_A und die Inversionsleitung R_D an einen

ίο Taktgeber, der in Fig. 3 nicht gezeigt ist, angeschlossen vorzustellen, der die positiven und negativen Stromimpulse gemäß dem in F i g. 4 dargestellten Taktprogramm liefert. Die Stromimpulse wiederholen sich periodisch nach fünf Taktzeiten; die Taktperiode T ist in F i g. 4 eingezeichnet.

Es wird nun auf die F i g. 5 a bis 5 k Bezug genommen, welche schematisch den zeitlichen Ablauf einer Informationsübertragung mit Inversion der binären Stellenwerte in der Viertakt-Magnetschicht-

zo anordnung nach F i g. 3 zeigen. Die Ausgangs- oder »O«-Lage der Magnetschichtzellen stimmt mit der oben gegebenen Defination überein. In dem hier vorliegenden Beispiel eines Viertaktsystems wird ein binärer Stellenwert durch die Magnetisierung zweier verschiedener Taktgruppen angehörender, benachbarter Magnetschichtzellen repräsentiert. In F i g. 5 a ist angenommen, daß in allen B- und C-Zellen, d. h. in den Zellen 31, 32 sowie in den Zellen 37, 38 eine »1« und in allen anderen Zellen der binäre Stellenwert »0« steht. Neben der Domänenwand 40, die an der Stelle vorhanden ist, wo die Inversion zustande kommt, befinden sich noch vier weitere Domänenwände in der Magnetschichtzellenanordnung zwischen denjenigen Zellen, die verschiedene Binärinformationen enthalten. Im einzelnen: die Domänenwand 41 befindet sich zwischen den Zellen 30 und 31, die Domänenwand 42 zwischen den Zellen 32 und 33, die Domänenwand 43 zwischen den Zellen 36 und 37 und die Domänenwand 44 zwischen den Zellen 38 und 39. Zur besseren Unterscheidung sind in der zeichnerischen Darstellung diejenigen Magnetschichtzellen, die sich in der »1«-Lage befinden, gerastert.
Zum Zeitpunkt t_x kommt über die Treiberleitung II ein negativer Impuls, der in bezug auf die D-Zellen als Fortschalt- und in bezug auf die B-Zellen als Rückstellimpuls wirkt. Da in der linken Randzone der D-Zelle 33 die Domänenwand 42 und in der rechten Randzone der D-Zelle 34 die Domänenwand 40 vorhanden sind (vgl. F i g. 5 a), so setzt von links her eine Umschaltung der D-Zelle 33 und von rechts her eine Umschaltung der D-Zelle 34 aus der »0«- in die »1«-Lage ein. Bei der Ummagnetisierung dieser beiden zusammenhängenden D-Zellen 33, 34 kommt nun eine Kontinuität in der Magnetisierungsrichtung zwischen den Zellen 32, 33, 34 und 35 zustande, wobei die beiden vorher vorhandenen Domänenwände 40 und 42 überhaupt verschwinden. In ähnlicher Weise kommt es unter der Einwirkung des D-Fortschaltimpulses zu einer Umschaltung der D-Zelle 39 in die »1 «-Lage, wobei die Domänenwand 44 über sie hinweg in die rechte Randzone wandert.

Da sich beim Eintreffen des B-Rückstellimpulses (wie oben erwähnt, zum Zeitpunkt i_x) in der linken Randzone der .B-Zelle 31, wo sie mit der benachbarten Zelle 30 zusammenhängt, die Domänenwand 41 befindet, so schaltet die B-Zelle 31 aus der »1«-

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in die »O«-Lage zurück, wobei die Domänenwand 41 von der linken in die rechte Randzone der Zelle 31 übergeht.

In ähnlicher Weise kommt es unter der Einwirkung des B-Rückstellimpulses zu einer Zurückschaltung der B-Zelle 37 in die »O«-Lage, wobei die Domänenwand 43 über sie hinweg in die rechte Randzone wandert. Der am Ende der Taktzeit t_x vorliegende Magnetisierungszustand der Zellen ist in Fig. 5b dargestellt. Jetzt enthalten die Zellen 32, 33, 34 und 38, 39 die binäre Information »1«, die übrigen Zellen enthalten »0«.

Zum Zeitpunkt t_t kommt über die Inversionsleitung R₀ ein positiver Stromimpuls, der nur in bezug auf die Inversionszellen 33, 34 wirksam ist. Dieser Impuls wirkt als Rückstellimpuls, bleibt jedoch unwirksam, weil sich im Bereich der Inversionszellen zu diesem Zeitpunkt keine Domänenwände befinden (vgL· F i g. 5 b) und weil das von diesem Impuls erzeugte magnetische Rückstellfeld kleiner ist als die Nukleationsfeldstärke H_n, so daß es zu keiner spontanen Nukleation oder Domänenwandbildung kommen kann. Die Magnetisierungsverhältnisse der Magrietschichtzellenanordnung bleiben somit unverändert. Der am Ende der Taktzeit t₂ vorliegende Magnetisierungszustand der Zellen ist in F i g. 5 c dargestellt.

Zum Zeitpunkt t_s kommt über die Treiberleitung I ein positiver Stromimpuls, der in bezug auf die A -Zellen als Fortschalt- und in bezug auf die C-Zellen als Rückstellimpuls wirkt. Der A -Fortschaltimpuls ist in bezug auf die /1-Zellen 35, 36 unwirksam, da sich im Bereich dieser Zellen zu diesem Zeitpunkt keine Domänenwände befinden (vgl. Fig. 5c). Dies ist der Augenblick, wo die Inversion der binären Information eintritt: die in den D-Zellen 33, 34 stehende »1« pflanzt sich von nun an in den nachgeschalteten Zellen 35, 36 usw. als »0« fort.

Es sei angenommen, daß zu dieser Taktzeit i₃ in die /!-Zelle 30 von links her effektiv eine »0« übertragen wird, wie es schematisch durch den linken Pfeil »0« in F i g. 5 d angedeutet ist. Die Magnetisierungsrichtung der Zelle 30 bleibt hierbei unverändert, da sie sich ohnehin schon — entsprechend der eingangs gemachten Annahme — in der Ausgangsoder »0«-Lage befindet.

Die zur gleichen Taktzeit t_s auf die C-Zellen 32 und 38 einwirkenden Rückstellimpulse vollbringen ein Zurückschalten dieser C-Zellen aus der »1«- in die »0«-Lage, wobei die Domänenwände 41 bzw. 43 über diese Zellen hinweg in deren rechte Randzonen übergehen. Der am Ende der Taktzeit t₃ vorliegende Magnetisierungszustand der Zellen ist in Fig. 5d dargestellt. Die Zellen 33, 34 und 39 enthalten eine »1«, die übrigen Zellen enthalten »0«. Der Pfeil »1« rechts in Fig. 5d soll andeuten, daß die vorher (Fig. 5c) in Zelle 39 stehende »1« rechts weiter übertragen wird.

Zum Zeitpunkt t_i kommt über die Treiberleitung II ein positiver Stromimpuls, der in bezug auf die jB-Zellen als Fortschalt- und in bezug auf die Z)-Zellen als Rückstellimpuls wirkt. Dieser Impuls ist in seiner Eigenschaft als Fortschaltimpuls in bezug auf die B-Zellen 31 und 37 unwirksam, weil sich im Bereich dieser Zellen zu diesem Zeitpunkt keine Domänenwände befinden (vgl. Fig. 5d); in seiner Eigenschaft als Rückstellimpuls in bezug auf die D-Zellen 33, 34 und 39 bewirkt er deren Zurückschaltung aus der »1«- in die »0«-Lage, da sich im Bereich dieser Zellen die Domänenwände 41 bzw. 43 befinden. Die Domänenwand 41 geht über aus der linken Randzone der Zelle 33 (vgl. Fig. 5d) in die rechte Randzone der Zelle 34 (vgl. F i g. 5 e). Die Domänenwand 43 geht aus der linken Randzone der Zelle 39 (vgl. F i g. 5 d) über diese hinweg in deren rechte Randzone über, was in F i g. 5 e nicht mehr dargestellt ist. Der am Ende der Taktzeit i₄ vorliegende Magnetisierungszustand der Zellen ist in F i g. 5 e dargestellt: alle Zellen enthalten zu diesem Zeitpunkt die binäre Information »0«.

Zum Zeitpunkt t₅ kommt sowohl über die Treiberleitung I als auch über die Rückstelleitung R_A ein negativer Stromimpuls. Der Impuls auf der Treiberleitung I wirkt in bezug auf die C-Zellen als Fortschalt- und in bezug auf die ^-Zellen als Rückstellimpuls. Der Fortschaltimpuls bleibt unwirksam, weil sich im Bereich der C-Zellen keine Domänenwände

ao befinden. Die Rückstellwirkung dieses Impulses bezüglich der A -Zellen 35, 36 wird noch unterstützt durch den negativen Stromimpuls in der Rückstellleitung R_A. Diese Impulse haben jedoch im vorliegenden Fall keinen ändernden Einfluß auf den

as Magnetisierungszustand der Zellen, da sich diese ohnehin in der Ausgangs- oder »O«-Lage befinden. Der am Ende der Taktzeit t₅ vorliegende Magnetisierungszustand der Zellen, der in Fig. 5f schematisch dargestellt ist, hat sich gegenüber der vorangegangenen Taktzeit (vgl. F i g. 5 e) nicht verändert.

Zum Zeitpunkt t₀ liegen im Impulsprogramm die

Verhältnisse gleich wie zum Zeitpunkt t_v d. h., es kommt über die Treiberleitung II ein negativer Im-, puls, der in bezug auf die Z>~Zellen als Fortschalt- und in bezug auf die .B-Zellen als Rückstellimpuls wirkt. Der Rückstellimpuls hat hinsichtlich der B-Zellen 31 und 37 keinen ändernden Einfluß, da sich diese Zellen ohnehin in der »O«-Lage befinden (vgl. Fig. 5f). Der D-Fortschaltimpuls vollbringt wegen des Vorhandenseins der Domänenwand 41 in der rechten Randzone der D-Zelle 34 ein Umschalten der beiden zusammenhängenden D-Zellen 33,34 aus der »0«- in die »1«-Lage, wobei die Domänenwand 41 aus der rechten Randzone der Zelle 34 über die Zellen 34 und 33 hinweg in die linke Randzone der Zelle 33 übergeht. Der am Ende der Taktzeit t₆ vorliegende Magnetisierungszustand der Zellen ist in Fig. 5g dargestellt.
Der zum Zeitpunkt t₇ über die Inversionsleitung

ankommende Impuls, der nur in bezug auf die Inversionszellen 33, 34 wirksam ist, und zwar in der Form eines Rückstellimpulses, vollbringt wegen des Vorhandenseins der Domänenwand 41 in der linken Randzone der Zelle 33 (vgl. Fig. 5g) ein Zurückschalten der Inversionszellen 33, 34 in die »0«-Lage, wobei die Domänenwand 41 von der linken Randzone der Zelle 33 über die beiden zusammenhängenden Inversionszellen 33, 34 hinweg in die rechte Randzone der Zelle 34 übergeht (vgl. Fig.5h).

Zum Zeitpunkt t_a kommt über die Treiberleitung I ein positiver Impuls, der als A -Fortschalt- und C-Rückstellimpuls wirkt. In seiner Eigenschaft als Rückstellimpuls hat er in bezug auf die C-Zellen 32 und 38 keinen ändernden Einfluß, da sie sich schon in der »O«-Lage befinden. Als Fortschaltimpuls vollbringt er eine Umschaltung der zwei zusammenhängenden /4-Zellen 35, 36 aus der »0«- in die »1«- Lage auf Grund des Vorhandenseins der Domänen-

wand 41 in der linken Randzone der Zelle 35 (vgl. Fig. 5h). Bei dieser Umschaltung wandert die Domänenwand 41 aus der linken Randzone der Zelle 35 über die beiden zusammenhängenden A -Zellen 35, 36 hinweg in die rechte Randzone der Zelle 36 (vgl. Fig. 5i). Dies ist der Augenblick, wo die Inversion der binären Information eintritt: die in den Zellen 33, 34 effektiv vorhandene binäre Information »0« pflanzt sich von nun an in den nachgeschalteten Zellen 35, 36 usw. als »1« fort.

In bezug auf die ^4-Zelle 30 wird angenommen, daß während der jetzt betrachteten Taktzeit t₈ von links her eine »1« übertragen wird, wie es schematisch durch den linken Pfeil »1« in Fig. 5i angedeutet ist. Infolge des /4-Fortschaltimpulses, der auf diese Zelle 30 einwirkt, schaltet deren Magnetisierung in die »1«-Lage um, wobei von links her eine Domänenwand 45 über diese Zelle hinweg in ihre rechte Randzone, wo sie mit der Zelle 31 zusammenhängt, wandert. Der am Ende der Taktzeit t₈ vorliegende Magnetisierungszustand der Zellen ist in Fig. 5i dargestellt. Die Zellen 30, 35 und 36 enthalten eine »1«, die übrigen Zellen enthalten »0«. Der Pfeil »0« rechts in F i g. 5 i soll andeuten, daß die vorher (Fig. 5h) in der Zelle 39 effektiv vorhandene binäre Information »0« nach rechts weiter übertragen wird.

Zum Zeitpunkt t₉ kommt über die Treiberleitung II ein positiver Impuls, der als B-Fortschalt- und D-Rückstellimpuls wirkt. In seiner Eigenschaft als Rückstellimpuls hat er in bezug auf die D-Zellen 33, 34 und 39 keinen ändernden Einfluß, da sich diese Zellen schon in der »0«-Lage befinden. Der B-Fortschaltimpuls vollbringt eine Umschaltung der B-Zellen 31 und 37 aus der »0«- in die »1«-Lage wegen des Vorhandenseins der Domänenwände 45 bzw. 41 in den linken Randzonen dieser Zellen (vgl. Fig. 5i). Während dieser Taktzeit gehen diese Domänenwände 45 bzw. 41 von den linken Randzonen der betreffenden Zellen 31 bzw. 37 in deren rechte Randzonen über. Der am Ende der Taktzeit t₉ vorliegende Magnetisierungszustand der magnetischen Inversionsschaltung ist in Fig. 5j schematisch dargestellt. Die Zellen 30, 31, 35, 36 und 37 befinden sich jetzt in der »1«- und die übrigen Zellen in der »0«-Lage.

Zum Zeitpunkt t₁₀ kommt — in gleicher Weise wie zur Zeit t_s — sowohl über die Treiberleitung I als auch über die Rückstelleitung R_A ein negativer Stromimpuls. Der Impuls auf der Treiberleitung I wirkt in bezug auf die C-Zellen als Fortschalt- und in bezug auf die A-Zeüea als Rückstellimpuls. Der C-Fortschaltimpuls vollbringt eine Umschaltung der Zellen 32 und 38 aus der »0«- in die »1«-Lage auf Grund des Vorhandenseins der Domänenwände 45 bzw. 41 in den linken Randzonen dieser Zellen (vgl. Fig. 5j). Während dieser Taktzeit gehen diese Domänenwände 45 bzw. 41 von den linken Randzonen der betreffenden C-Zellen 32 bzw. 38 in deren rechte Randzonen über.

Der Impuls auf der Treiberleitung I bewirkt in seiner Eigenschaft als Rückstellimpuls eine Umschaltung der A-Z&lle 30 aus der »1«- in die »0«- Lage. Dies ist deshalb möglich, weil die am Ende der Taktzeit t_g in den Zellen 30 und 31 stehende Binärinformation »1« (vgl. Fig. 5j) nach links hin gegenüber einer sich dort angeschlossen vorzustellenden Zelle durch eine Domänenwand abgegrenzt ist, wie es entsprechend dem im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Anwendung kommenden Prinzip für die Darstellung von binärer Information sein muß. Während der Taktzeit t_w geht diese Domänenwand 46 von der linken Randzone der A-ZoIIq 30 in deren rechte Randzone über (vgl. Fig. 5k).

Die Rückstellwirkung des Impulses auf der Treiberleitung I bezüglich der yl-Zellen 35, 36 während der Taktzeit t_n wird unterstützt durch den negativen Stromimpuls in der Rückstelleitung R_A. Das von

ίο diesen beiden Impulsen durch Überlagerung entstehende, auf die Zellen 35 und 36 einwirkende Rückstellfeld ist zumindest in einem Teilbereich dieser Zellen größer als die Nukleationsfeldstärke H_n, so daß es dort zu einer Nukleation oder Keimbildung umgekehrter Magnetisierungsrichtung kommt. Von diesen Nukleationskeimen ausgehend, kommt es zu einer vollständigen Ummagnetisierung der Zellen 35 und 36 aus der »1«- in die »0«~Lage, wobei die Domänenwände 47 und 48 entstehen, welche diese Zellen gegenüber ihren linken bzw. rechten Nachbarzellen 34 bzw. 37 abgrenzen. Der am Ende der Taktzeit t₁₀ vorliegende Magnetisierungszustand der Zellen ist in Fig. 5k schematisch dargestellt. Demnach steht binäre Information »1« in den Zellen 31, 32 und 37, 38, während sich die übrigen Zellen in der Ausgangs- oder »O«-Lage befinden. Der nun vorliegende Magnetisierungszustand entspricht dem in Fig. 5a dargestellten Magnetisierungszustand, von dem die Beschreibung des zeitlichen Ablaufs einer Informationsübertragung mit Inversion der binären Stellenwerte ihren Ausgang genommen hat. Alle vorkommenden Möglichkeiten sind damit erfaßt worden.

In F i g. 6 ist eine in einem Viertaktsystem betriebene, aus einem Magnetschichtstreifen bestehende magnetische Inversionsschaltung gezeigt, wobei Magnetschichtzellen mit linear-uniaxialer Anisotropie zur Anwendung kommen. Anordnungen mit solchen Magnetschichtzellen zur Übermittlung von binärer Information in der Art von Verschieberegistern, wobei der Transport der Binärinformation unter Beibehaltung des binären Stellenwertes gleichfalls durch das Fortschalten von Domänenwänden bewerkstelligt wird, sind bereits bekannt und beispielsweise Gegenstand einer Veröffentlichung von K. D. Broadbent und F. J. McClung, »A Thin Magnetic-Film Shift Register«, in 1960 International Solid-State Circuits Conference, Digest of Technical Papers, Verlag L. Winner, New York, Februar 1960, S. 24-25.

Die in F i g. 6 dargestellte magnetische Inversionsschaltung umfaßt die Zellen 50 bis 59. Die Magnetschichtzellen sind durch die Lage der Treiberleitungen definiert. Die uniaxiale Anisotropierichtung (leichte Richtung) 60 verläuft in den Zellen der magnetischen Inversionsschaltung orthogonal zur Längsachse des Magnetschichtstreifens. Zwischen den beiden, die Inversion herbeiführenden Zellen 54 und 55 befindet sich eine Domänenwand 61, wenn in diesen beiden Zellen derselbe binäre Stellenwert steht, beispielsweise »0«, wie in F i g. 6 angenommen ist. Links von der Domänenwand 61, die Zellen 50 bis 54 umfassend, ist die »1«-Lage durch eine nach unten und die »0«- oder Ausgangslage durch eine nach oben ausgerichtete Magnetisierung der Zellen dargestellt. Rechts von der Domänenwand 61, die Zellen 55 bis 59 umfassend, sind die binären Stellenwerte umgekehrt definiert, d. h., die »1«-Lage ist durch eine nach oben und die »0«- oder Ausgangs-

lage durch eine nach unten ausgerichtete Magnetisierung der Zellen dargestellt. Diese Definition der binären Stellenwerte ist durch die zwei Doppelpfeile 60 schematisch festgelegt. Unter der Annahme der in F i g. 6 gezeigten Ausrichtung der Magnetisierung in den einzelnen Zellen enthalten die Zellen 52, 53 und 56, 57 gemäß der obigen Definition jeweils eine »1«, die übrigen Zellen enthalten »0«. Zur besseren Kenntlichmachung sind Zellen, die eine »1« enthalten, gerastert.

In dem vorliegenden Viertaktsystem sind die Magnetschichtzellen den vier Taktgruppen A, B, C und D zugeordnet. Im einzelnen: zur Taktgruppe A gehören die Zellen 51, 55, 59; zur Taktgruppe B die Zellen 52, 56; zur Taktgruppe C die Zellen 53, 57 und zur Taktgruppe D die Zellen 50, 54, 58. Es ist klar, daß sich weitere Zellen links und rechts anschließen können, wie es in F i g. 6 angedeutet ist. Wie bereits erwähnt, ist angenommen, daß in allen B/C-Zellenpaaren die Binärinformation »1« steht. Somit befinden sich zwischen den Zellen 51 und 52 die Domänenwand 62, zwischen den Zellen 53 und 54 die Domänenwand 63, zwischen den Zellen 55 und 56 die Domänenwand 64 und zwischen den Zellen 57 und 58 schließlich die Domänenwand 65.

Den Taktgruppen A und C ist die Treiberleitung I, den Taktgruppen B und D die Treiberleitung II zugeordnet. Die mit den Zellen in Wirkungsverbindung stehenden Treiberleitungen hat man sich — wie es dem Fachmann geläufig ist — als Bandleitungen ausgeführt vorzustellen, welche die Zellen in ihrer ganzen Breite und Länge erfassen. Der Einfachheit halber sind in F i g. 6 die Treiberleitungen schematisch durch einfache Linienzüge wiedergegeben. In der Zeichnung stelle man sich die schwächer gezeichneten Verbindungsleitungen nach oben hochgeklappt vor, daß diese in einem praktischen Ausführungsbeispiel keine störenden magnetischen Felder in bezug auf die Zellen hervorbringen können. Ein positiver Stromimpuls (identisch mit der eingezeichneten Pfeilrichtung) in der Treiberleitung I wirkt in bezug auf die Λ-Zellen als Fortschalt- und in bezug auf die C-Zellen als Rückstellimpuls (vgl. hierzu die in F i g. 7 zum Zeitpunkt f₃ angegebenen impulsförmigen Treibfelder). Ein positiver Stromimpuls (identisch mit der eingezeichneten Pfeilrichtung) in der Treiberleitung II wirkt in bezug auf die S-Zellen als Fortschalt- und in bezug auf die D-Zellen als Rückstellimpuls (vgl. hierzu die in F i g. 7 zum Zeitpunkt i₄ angegebenen impulsförmigen Treibfelder). Ein negativer Stromimpuls in der Treiberleitung I wirkt auf die A -Zellen als Rückstell-, hingegen auf die C-Zellen als Fortschaltimpuls (vgl. hierzu die in F i g. 7 zum Zeitpunkt t_s angegebenen impulsförmigen Treibfelder). Ein negativer Stromimpuls in der Treiberleitung II wirkt auf die ß-Zellen als Rückstell-, hingegen auf die D-Zellen als Fortschaltimpuls (vgl. hierzu die in F i g. 7 zum Zeitpunkt i₆ [bzw. ^₁] angegebenen impulsförmigen Treibfelder).

Neben den Treiberleitungen I und II sind noch eine Inversionsleitung R₀ und eine Rückstelleitung R_A vorgesehen, welche in bezug auf die Inversionszelle 54, die der Taktgruppe D angehört, bzw. in bezug auf die Λ-Zelle 55 wirksam sind. Die Inversionsleitung R_D wird zur Taktzeit t₂ mit einem positiven Stromimpuls (identisch mit der eingezeichneten Pfeilrichtung) beaufschlagt, welcher in bezug auf die Inversionszelle 54 als Rückstellimpuls wirkt (vgl. hierzu das in F i g. 7 zum Zeitpunkt I₂ nach oben gerichtete impulsförmige Rückstellfeld)!^ Die Rückstelleitung R_A wird zur Taktzeit t. mit einem negativen Stromimpuls (Stromrichtung entgegengesetzt zur eingezeichneten Pfeilrichtung) beaufschlagt, welcher in bezug auf die A-ZqWq 55 als Rückstellimpuls wirkt und somit die Rückstellwirkung des zum gleichen Zeitpunkt über die Treiberleitung I kommenden negativen Stromimpulses in bezug auf diese Zelle unterstützt, so daß das durch Überlagerung entstehende Rückstellfeld die Nukleationsfeldstärke H_n übersteigt, wodurch unter allen Umständen eine Zurückschaltung der A-TLqWq 55 in die »0«- oder Ausgangslage erzielt wird.

Aus der obigen Beschreibung der zeitlich aufeinanderfolgenden Beaufschlagung der einzelnen Leitungen I, II, R₀ bzw. R_A mit Stromimpulsen geht hervor, daß zum Betrieb der in F i g. 6 dargestellten magnetischen Inversionsschaltung das bereits in bezug auf F i g. 4 beschriebene Impulsprogramm zur Anwendung kommt.

Der Ablauf einer Informationsübertragung in der magnetischen Inversionsschaltung nach F i g. 6 spielt sich wie folgt ab. Es wird hierbei von dem in F i g. 6 angenommenen Magnetisierungszustand der Zellen ausgegangen, d. h., es befinden sich die Zellen 52, 53, 56 und 57 in der »1«- und die Zellen 50, 51, 54, 55, 58 und 59 in der »0«- oder Ausgangslage. Nach Beendigung der einzelnen Taktzeiten ergeben sich die folgenden Änderungen im Magnetisierungszustand der Zellen (Zellen, weiche während einer Taktzeit unverändert bleiben, werden nicht ausdrücklich erwähnt).

Der negative Stromimpuls in der Treiberleitung II zur Taktzeit t_x bewirkt, daß sich am Ende dieser Taktzeit die D-Zellen 54 und 58 in der »1«- und die B-Zellen 52 und 56 in der »0«-Lage befinden. Dabei kommen die beiden Domänenwände 61 und 63 zum Verschwinden, und die Zellen 53, 54, 55 und 56 weisen eine durchgehend nach unten ausgerichtete Magnetisierung auf (vgl F i g. 6 a).

Der positive Stromimpuls in der Inversionsleitung R₀ zur Taktzeit i₂ wirkt in bezug auf die Inversionszelle 54 als Rückstellimpuls, bleibt jedoch unwirksam, weil in den Randzonen dieser Zelle keine Domänenwand vorhanden ist. Der Magnetisierungszustand der Zellen bleibt somit gegenüber der vorangegangenen Taktzeit unverändert.

Der positive Stromimpuls in der Treiberleitung I zur Taktzeit t_z, der in bezug auf die yi-Zellen als Fortschalt- und in bezug auf die C-Zellen als Rückstellimpuls wirkt, bewirkt ein Zurückschalten der C-Zellen 53 und 57 in die »0«-Lage und ein Umschalten der A-ZqIIq 59 in die »1«-Lage; hingegen ist er als ^-Fortschaltimpuls im Hinblick auf die A -Zelle 55 unwirksam, da sich in den Randzonen dieser Zelle keine Domänenwand befindet. Das ist der Zeitpunkt, wo die Inversion der binären Information eintritt: die in der Inversionszelle 54 stehende »1« pflanzt sich von nun an in den nachfolgenden Zellen 55, 56 usw. als »0« fort (vgl. Fig. 6b).

Der positive Stromimpuls in der Treiberleitung II zur Taktzeit t_i bewirkt, daß sich am Ende dieser Taktzeit die D-Zellen 54 und 58 in der »0«-Lage befinden. Jetzt befindet sich nur noch die A-XqWq 59 in der »1«-Lage, und zwischen den die Inversion herbeiführenden Zellen 54 und 55 befindet sich

wieder eine Domänenwand, nämlich 62 (vgl. Fig. 6c).

Zur Taktzeit t_s kommen auf der Treiberleitung I und der Rückstelleitung R_A negative Stromimpulse. Hierbei kommt es zu einer Umschaltung der A-Zelle 59 aus der »1«- in die »O«-Lage. Der Magnetisierungszustand der A -Zelle 55 bleibt unter der Einwirkung des von beiden Impulsen herrührenden, überlagerten Rückstellfeldes unverändert, da sich diese Zelle bereits in der »0«- oder Ausgangslage befindet (vgl. Fig. 6d).

Damit ist eine Taktperiode beendet, und das Spiel der Takte beginnt von neuem (vgl. das in Fig. 4 dargestellte Taktprogramm). Bei dem oben dargestellten zeitlichen Ablauf der Informationsübertragung mit Inversion der binären Stellenwerte bei den Zellen 54, 55 ist angenommen worden, daß der D-Zelle 50 zur Taktzeit t_x von links her ein binärer Stellenwert »0« zugeführt wird, so daß sich tatsächlich am Ende der Taktzeit i₅ alle Zellen der magnetischen Inversionsschaltung in der »0«- oder Ausgangslage befinden. Zu diesem Zeitpunkt steht binäre Information »0« effektiv in den B/C-Zellenpaaren 52, 53 und 56, 57.

Zur nächsten Taktzeit i₆ erhält die Treiberleitung II einen negativen Impuls. Unter seiner Einwirkung geht die Domänenwand 62 aus der rechten in die linke Randzone der Inversionszelle 54 über, wobei diese Zelle in die »1«-Lage umschaltet. Der Magnetisierungszustand der übrigen Zellen bleibt unverändert, wiewohl die Binärinformation effektiv um eine Stelle nach rechts verschoben wird.

Der positive Stromimpuls in der Inversionsleitung R_D zur Taktzeit i₇ wirkt auf die Inversionszelle 54 als Rückstellimpuls, unter dessen Einfluß die zur Taktzeit t_G erfolgte Umschaltung nach »1« wieder rückgängig gemacht wird. Dabei geht die Domänenwand 62 aus der linken in die rechte Randzone der Inversionszelle 54 über, und der Magnetisierungszustand ist wieder so, wie in F i g. 6 d dargestellt.

Der positive Stromimpuls in der Treiberleitung I zur Taktzeit i_g wirkt in bezug auf die y4-Zellen als Fortschalt- und in bezug auf die C-Zellen als Rückstellimpuls. Wegen des Vorhandenseins der Domänenwand 62 im linken Randgebiet der A-Zolle 55 kommt es zu einer Ummagnetisierung dieser Zelle aus der »0«- in die »1«-Lage, wobei die Domänenwand 62 über diese Zelle hinweg aus der linken in die rechte Randzone übergeht. Das ist wiederum der Zeitpunkt, wo die Inversion der binären Information eintritt: die in der Inversionszelle 54 effektiv vorhandene »0« pflanzt sich von nun an in den nachfolgenden Zellen 55, 56 usw. als »1« fort (vgl. Fig.oe).

Während der nächsten Taktzeit i₉ kommt es infolge des positiven Stromimpulses in der Treiberleitung II zu einer Umschaltung der ß-Zelle 56 in die »1«-Lage. Der Magnetisierungszustand der übrigen Zellen bleibt unverändert (vgl. Fig. 6f).

Während der Taktzeit i₁₀ kommen auf der Treiberleitung I und der Rückstelleitung R_A negative Stromimpulse. Sie wirken als C-Fortschalt- und ^4-Rückstellimpulse. Unter ihrer Einwirkung schaltet die C-ZeIIe 57 in die »!«-Lage um. Das von beiden Impulsen herrührende, durch Überlagerung entstehende hohe Rückstellfeld, das — wie erwähnt — die Nukleationsfeldstärke H_n übersteigt und auf die A-Zelle 55 einwirkt, vollbringt ein Umschalten dieser Zelle aus der »1«- in die »0«-Lage, v/obei zwei neue Domänenwände 66, 67 zwischen der Zelle 55 und ihren beiden Nachbarzellen 54 bzw. 56 entstehen (vgl. Fig. 6g).

Damit ist wiederum eine Taktperiode beendet. Mit der Beschreibung des zeitlichen Ablaufs der Informationsübertragung während dieser zwei Taktperioden sind alle vorkommenden Möglichkeiten erfaßt worden. Dabei wurde wiederum angenommen,

xo daß der D-Zelle 50 zur Taktzeit i₆ von links her ein binärer Stellenwert »0« zugeführt wird. Am Ende der Taktzeit i₁₀ steht demnach in dem ß/C-Zellenpaar 52, 53 effektiv eine »0«, während in dem BfC-Zellenpaar 56, 57 eine »1« steht.

Es besteht bei der erfindungsgemäßen magnetischen Inversionsschaltung auch die Möglichkeit, Zellen mit linear-uniaxialer Anisotropie und Zellen mit zirkular-uniaxialer Anisotropie in einer Anordnung gleichzeitig zu verwenden, wie es beispielsweise

ao in F i g. 8 schematisch gezeigt ist. Hierbei wurde ein Dreitaktsystem mit den Taktgruppen A, B, C angenommen. Die Zellen 71 bis 74 uund 76 bis 79 weisen eine linear-uniaxiale Anisotropie auf, die schematisch durch Pfeile dargestellt ist. Zwischen den Zellen 74 und 76 befindet sich die Inversionszelle 75, welche der Inversionstaktgruppe C" (vgl. F i g. 2) unterworfen ist. Diese Zelle 75 weist eine zirkularuniaxiale Anisotropie auf, die ebenfalls durch Pfeile schematisch dargestellt ist. Zwischen der Inversionszelle 75 und der rechten Nachbarzelle 76 befindet sich eine Domänenwand 70, wenn in beiden Zellen die gleiche Binärinformation (z. B. »0«) steht. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß in den Zellen mit linear-uniaxialer Anisotropie sowohl links als auch rechts von der Inversionszelle die eine bestimmte Binärinformation repräsentierende Magnetisierungsrichtung gleichdefiniert ist. Beispielsweise bedeutet in F i g. 8 eine nach unten ausgerichtete Magnetisierung in den Zellen 71 bis 74 und 76 bis 79 und eine im Gegenuhrzeigersinn ausgerichtete Magnetisierung der Inversionszelle 75 die binäre Information »0« und eine entsprechende entgegengesetzt ausgerichtete Magnetisierung der Zellen die binäre Information »1«. Unter dieser Annahme steht in allen Zellen der in Fig. 8 dargestellten magnetischen Inversionsschaltung eine »0«.

Es wird nun die Anwendung der erfindungsgemäßen magnetischen Inversionsschaltung für logische Verknüpfungen der Booleschen Algebra beispielsweise beschrieben, wobei die logischen Variablen X bzw. Y als negierte Größen, die vereinbarungsgemäß in der Form X bzw. Y geschrieben werden, vorkommen.

Fig. 9 zeigt eine Magnetschichtanordnung mit Zellen, die eine zirkular-uniaxiale Anisotropie aufweisen, welche die universelle logische Verknüpfung Z — XvT, die man auch als Piercesche Funktion oder NOR-Schaltung bezeichnet, leistet. Die dargestellte Magnetschichtanordnung wird beispielsweise in einem Dreitaktsystem betrieben, wobei das bereits in F i g. 2 gezeigte Taktprogramm zur Anwendung kommt. Die Binärinformation X wird beispielsweise den Zellen 81 und die Binärinformation Y den Zellen 82 zugeführt. Das von den Zellen 81 gebildete Dreitakt-Verschieberegister und das von den Zellen 82 gebildete Verschieberegister sind durch die Zelle 83 vereinigt, wobei die Binärinformationen X und Y disjunktiv (logisches ODER) miteinander ver-

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knüpft werden. In den anschließenden Zellen 84 und 85 wird die Binärinformation gemäß der vorliegenden Erfindung invertiert, so daß von der Zelle 86 und gegebenenfalls dort angeschlossenen weiteren Zellen die Binärinformation Z übernommen und weitergeleitet wird. Nachfolgend wird die Wahrheitstafel der geleisteten logischen Verknüpfung wiedergegeben:

χ	0	0	1	1
Y	0	1	0	1
Z	1	0	0	0

Die Definition der Binärinformation, d. h. die Zuordnung der binären Stellenwerte »0« und »1« zur Magnetisierungsrichtung der Zellen, die schematisch durch Pfeile wiedergegeben ist, und die Führung der Treiberleitungen A, B, C, C durch die Magnetschichtzellen ist analog zu der Anordnung von Fig. 1, so daß hier auf eine Detailbeschreibung verzichtet werden kann. In F i g. 9 ist beispielsweise angenommen, daß in allen Zellen eine »0« steht, so daß zwischen der Inversionszelle 84 und der Nachbarzelle 85 eine Domänenwand 80 vorhanden ist.

F i g. 10 zeigt eine gleichfalls in einem Dreitaktsystem betriebene, zirkular-uniaxiale Magnetschichtanordnung, welche die universelle logische Verknüpfung Z = ZvT, die man auch als Sheffersches Symbol oder NAND-Schaltung bezeichnet, leistet. Die Binärinformation X wird hierbei den Zellen 91 und die Binärinformation Y den Zellen 92 zugeführt; die logische Verknüpfungsgröße Z wird über die Zellen 95 abgeführt. Die rechts befindlichen ß-Zellen 91 und 92 sind mit der Inversionszelle 93, die dem Taktprogramm C" zugeordnet ist, verbunden. Zwischen der C'-Zelle 93 und der rechten Nachbarzelle 94 befindet sich eine Domänenwand 90, wenn beide Zellen 93 und 94 die gleiche Information enthalten. Diese Domänenwand kann mit Hilfe des bipolaren Impulses des C'-Taktprogramms (vgl. Fig. 2) nur dann zum Verschwinden gebracht werden, wenn in beiden links benachbarten ß-Zellen 91 und 92 eine »1« vorhanden ist, d. h. nur dann kommt es zur effektiven Übertragung einer »0« in die rechts benachbarten Zellen 94, 95. In allen anderen Fällen, d. h. wenn entweder in beiden oder zumindest in einer der betreffenden Ö-Zellen 91, 92 eine »0« steht, bleibt nach Anlegen des bipolaren C'-Impulses in irgendeiner Randzone der Inversionszelle 93 ein Teil der Domänenwand 90 erhalten. Das hat für die weitere Informationsübertragung zur Folge, daß von hier aus die Umschaltung der Magnetisierung ihren Ausgang nimmt mit dem Ergebnis, daß es dann zur effektiven Übertragung einer »1« in die rechts benachbarten Zellen 94, 95 kommt. Es ergibt sich somit folgende Wahrheitstafel für die von der in Fig. 10 dargestellten Magnetschichtanordnung geleistete logische Verknüpfung:

X	0	0	1	1
Y	0	1	0	1
Z	1	1	1	0

Fig. 11 zeigt eine in einem Viertaktsystem betriebene, zirkular-uniaxiale Magnetschichtanordnung, welche die logische Verknüpfung Z = ZvF, die man auch als Implikation bezeichnet, leistet. Die Binärinformation X wird hierbei den Zellen 101 und die Binärinformation Y den Zellen 102 zugeführt; die logische Verknüpfungsgröße Z wird über die Zellen 106 abgeführt. Die Definition der Binärinformation und die Führung der Treiberleitungen I, II, der In-Versionsleitung R_D sowie der Rückstelleitung R_A ist in analoger Weise von der in F i g. 3 gezeigten und dort bereits ausführlich beschriebenen Anordnung übernommen worden. Es kommt somit das in F i g. 4 gezeigte Taktprogramm zur Anwendung. Als Inversionszelle wirkt die D-Zelle 104. Zwischen dieser Zelle 104 und der Nachbarzelle 105 befindet sich eine Domänenwand 100, wenn in beiden Zellen dieselbe Binärinformation (z. B. »0«) steht. Die Binärinformation X wird im gezeigten Ausführungsbeispiel invertiert, bevor sie mit der Binärinformation Y mit Hilfe der Zelle 105 disjunktiv verknüpft wird. Es gilt die folgende Wahrheitstafel für die geleistete logische Verknüpfung:

Z = ΎνΎ

Z = XvY = ZT

In F i g. 10 ist die Definition der Binärinformation und die Führung der entsprechenden Treiberleitungen A, B, C, C in analoger Weise von der Anordnung gemäß F i g. 1 übernommen worden.

X	0	0	1	1
Y	0	1	0	1
Z	1	1	0	1

Es dürfte klar sein, daß man die in F i g. 9 und 10 beschriebenen Magnetschicht-Verknüpfungsschaltungen auch für ein Viertaktsystem entwerfen kann und daß sich die in Fig. 11 gezeigte Verknüpfungsschaltung auch für ein Dreitaktsystem ausführen läßt. In Anlehnung an die im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel von Fig. 6 gegebene technische Lehre wird es dem Fachmann möglich sein, die zuletzt beschriebenen logischen Verknüpfungsschaltungen auch mit linear-uniaxialen Magnetschichtanordnungen zu entwerfen, so daß auf eine Beschreibung solcher weiterer möglicher Ausführungsbeispiele verzichtet wird. Es ist auch klar, daß die hier gezeigten Ausführungsbeispiele in verschiedenen Varianten zu komplexen logischen Schaltungen kombiniert werden können, wobei es im wesentlichen nur auf eine sinnfällige Anwendung der Regeln der Schaltungsalgebra ankommt, die dem Fachmann geläufig sind.

Obgleich die erfindungsgemäße magnetische Inversionsschaltung dargestellt und beschrieben wurde im Hinblick auf bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben, können offenbar von Fachleuten mannigfaltige Änderungen in der Form und in Einzelheiten vorgenommen werden, ohne dadurch den nachfolgend beanspruchten Geltungsbereich der Erfindung zu veranlassen.

Patentansprüche:

1. Magnetische Inversionsschaltung mit zusammenhängenden und in Reihen angeordneten Magnetschichtzellen, welche für magnetisch verschieden ausgerichtete, Bereiche trennende Domänenwände durchlässig und verschiedenen, der Übertragung von binärer Information dienenden Taktgruppen von magnetischen Treibfeldern zugeordnet sind, wobei die Zellen jeder Taktgruppe zur Weitergabe der durch die Magnetisierungsrichtung der Zellen dargestellten Binärwerte dem gleichen Taktprogramm unterworfen sind, da-

Claims (15)

1. durch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Inversion der Binärwerte bei einer Inversionszelle in demjenigen Magnetschichtbereich, wo die Inversionszelle mit der in Informationsflußrichtung benachbarten Zelle zusammenhängt, eine Domänenwand vorhanden ist, wenn in den erwähnten Zellen gleiche Binärwerte stehen, und keine Domänenwand vorhanden ist, wenn in diesen Zellen verschiedene Binärwerte stehen, und daß die Inversionszelle mit einem magnetfelderzeugenden Inversionsschaltmittel in Wirkungsverbindung steht, das zu geeignet gewählten Taktzeiten auf diese Zelle einwirkende bipolare magnetische Treibfelder zu erzeugen im Stande ist, welche zuerst im Sinne eines Fortschalt- und anschließend im Sinne eines Rückstellfeldes wirken.
2. 2. Magnetische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetfelderzeugenden Inversionsschaltmittel jeweils dann mit bipolaren Stromimpulsen, nämlich einem Fortschalt- und einem Rückstellimpuls, beaufschlagt werden, wenn eine Binärinformation in die Inversionszelle effektiv übertragen wird, und daß die Amplitude der bipolaren Impulse so bemessen ist, daß die von ihnen erzeugten, auf die Inversionszelle einwirkenden Fortschalt- und Rückstellfelder im gesamten Gebiet der Inversionszelle größer als die Feldstärke H_c für Wandschalten und kleiner als die Nukleationsfeldstärke H_n der die Zelle bildenden Magnetschicht sind.
3. 3. Magnetische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschichtzellen ringförmig ausgebildet sind und eine zirkular-uniaxiale Anisotropie haben, daß der eine bestimmte Information kennzeichnende Magnetisierungszustand der Inversionszelle (14; 34) und der zu ihr in Informationsflußrichtung benachbarten Zelle (15; 35) in der Weise festgelegt ist, daß die Magnetisierungen der beiden Zellen bei der Darstellung des einen Binärwertes (z. B. »1«) im Uhrzeigersinn und bei der Darstellung des anderen Binärwertes (z. B. »0«) im Gegenuhrzeigersinn ausgerichtet sind, so daß zwischen diesen Zellen eine Domänenwand (20; 40) besteht (F i g. 1 und 3), während die magnetischen Ausgangslagen anderer Zellen (16, 17) in der Weise festgelegt sind, daß zwischen zwei benachbarten Zellen keine Domänenwände bestehen, und daß die Domänenwände von einer Zelle zur nächsten geschaltet werden können mit Hilfe von magnetfelderzeugenden Leitern, welche in den ringförmigen Zellen ein tangential gerichtetes Magnetfeld in der einen oder der dazu entgegengesetzten Richtung hervorzurufen vermögen, das nur von solcher Größe ist, daß ein Fortschalten vorhandener Domänenwände bewirkt wird.
4. 4. Magnetische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Magnetschichtstreifen, der der Übermittlung von binärer Information dient, und mit diesem Streifen zusammenwirkende Treiberleitungen umfaßt, wobei die Magnetschichtzellen, die durch die Lage der Treiberleitungen definiert sind, eine linear-uniaxiale Anisotropie haben, daß der eine bestimmte Information (z. B. »0«) kennzeichnende Magnetisierungszustand der Inversionszelle (54) und der zu ihr in Informationsflußrichtung benachbarten Zelle (55) in der Weise festgelegt ist, daß die Magnetisierung in der einen Zelle in Opposition steht zur Magnetisierung in der anderen Zelle, so daß zwischen diesen Zellen eine Domänenwand (61) besteht (F i g. 6).
5. 5. Magnetische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Inversionszelle (75) ringförmig ausgebildet ist und eine zirkular-uniaxiale Anisotropie aufweist und daß sie mindestens auf einer Seite mit einem Magnetschichtstreifen verbunden ist, welcher der Übermittlung von binärer Information dient und Magnetschichtzellen (z. B. 71 bis 74) umfaßt, die eine linear-uniaxiale Anisotropie haben (Fig. 8).
6. 6. Magnetische Schaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anisotropierichtung (60) der Zellen mit linear-uniaxialer Anisotropie orthogonal zur Streifenachse des Magnetschichtstreifens verläuft.
7. 7. Magnetische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Rückstellmittel umfaßt, welches mit der zur Inversionszelle in Informationsflußrichtung benachbarten Zelle in Wirkungsverbindung steht und imstande ist, während einer Taktperiode (T) mindestens einmal ein Rückstellfeld zu erzeugen, das die Magnetisierung dieSfefZelle in die Ausgangslage versetzt.
8. 8. Magnetische Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellmittel zwei mit Stromimpulsen beaufschlagbare Leiter (I und R_A) umfaßt.
9. 9. Magnetische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetfelderzeugende Inversionsschaltmittel zwei mit Stromimpulsen beaufschlagbare Leiter (II und R_D) umfaßt.
10. 10. Magnetische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zwecke der Realisierung einer logischen Verknüpfung eine Magnetschichtzelle (83, 93, 105) eingangsseitig mindestens mit zwei Magnetschichtzellen und ausgangsseitig mindestens mit einer weiteren Magnetschichtzelle zusammenhängt.
11. 11. Magnetische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum Zwecke der logischen Verknüpfung von binären Informationen X und Y, dadurch gekennzeichnet, daß erste Magnetschichtzellen (81) zur Zuführung der binären Information X, zweite Magnetschichtzellen (82) zur Zuführung der binären Information Y und eine Verknüpfungszelle (83) vorhanden sind, die eingangsseitig mit einer ersten Magnetschichtzelle (81) und mit einer zweiten Magnetschichtzelle (82) und ausgangsseitig über eine Inversionszelle (84) mit dritten Magnetschichtzellen (85,86) zusammenhängt, welch letztere der Abführung der logischen Verknüpfungsgröße Z = XvY dienen, und daß zwischen der Inversionszelle (84) und der in Informationsflußrichtung benachbarten dritten Magnetschichtzelle (85) eine Domänenwand (80) vorhanden ist, wenn in diesen beiden Zellen (84, 85) gleiche Binärwerte stehen (Fig. 9).
12. 12. Magnetische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Zwecke der logischen

    Verknüpfung von binären Informationen X und Y, dadurch gekennzeichnet, daß erste Magnetschichtzellen (91) zur Zuführung der binären Information X, zweite Magnetschichtzellen (92) zur Zuführung der binären Information Y und eine Inversionszelle (93) vorhanden sind, die eingangsseitig mit einer ersten Magnetschichtzelle (91) und mit einer zweiten Magnetschichtzelle (92) und ausgangsseitig mit dritten Magnetschichtzellen (94, 95) zusammenhängt, welch letztere der Abführung der logischen Verknüpfungsgröße Z = X-Y dienen, und daß zwischen der Inversionszelle (93) und der in Informationsflußrichtung benachbarten dritten Magnetschichtzelle (94) eine Domänenwand (90) vorhanden ist, wenn in diesen beiden Zellen (93, 94) gleiche Binärwerte stehen (F i g. 10).
13. 13. Magnetische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Zwecke der logischen Verknüpfung von binären Informationen X ao und Y, dadurch gekennzeichnet, daß erste Magnetschichtzellen (101) zur Zuführung der binären Information X, zweite Magnetschichtzellen (102, 103) zur Zuführung der binären Information Y und eine Verknüpfungszelle (105) vorhanden sind, die eingangsseitig mit einer zweiten Magnetschichizelle (103) und über eine Inversionszelle (lb4J*nftt den ersten Magnetschichtzellen (101) und ausgangsseitig mit dritten Magnetschichtzellen (106) zusammenhängt, welch letztere der Abführung der logischen Verknüpfungsgröße XvY dienen, und daß zwischen der Inversionszelle (104) und der Informationsflußrichtung benachbarten Zelle (105) eine Domänenwand (100) vorhanden ist, wenn in diesen beiden Zellen (104, 105) gleiche Binärwerte stehen (Fig. 11).
14. 14. Magnetische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Inversionszelle einem Taktprogramm C und die übrigen Magnetschichtzellen gruppenweise den Taktprogrammen A, B und C in der folgenden Reihenfolge unterworfen sind: /1-Rückstellimpuls zum Zeitpunkt t_v C-Fortschaltimpuls und bipolarer C-Fortschalt-Rückstell-Impuls zum Zeitpunkt i₂, .B-Rückstellimpuls zum Zeitpunkt /₃, /4-Fortschaltimpuls zum Zeitpunkt i₄, C-Rückstellimpuls und C'-Rückstellimpuls zum Zeitpunkt t₅, .B-Fortschaltimpuls zum Zeitpunkt t₆, ./4-Rückstellimpuls zum Zeitpunkt t₇ (wie zum Zeitpunkt Z₁) usf. )Fig. 2).
15. 15. Magnetische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschichtzellen gruppenweise den Taktprogrammen A, B, C und D unterworfen sind, wobei ein positiver Impuls in einer ersten Treiberleitung (I) als Λί-Fortschalt- und C-Rückstellimpuls, ein negativer Impuls in der ersten Treiberleitung (I) als y4-Rückstell- und C-Fortschaltimpuls, ein positiver Impuls in einer zweiten Treiberleitung (II) als 5-Fortschalt- und D-Rückstellimpuls und ein negativer Impuls in der zweiten Treiberleitung (II) als ß-Rückstell- und D-Fortschaltimpuls wirken, daß die angenommenermaßen der Taktgruppe D zugeordnete Inversionszelle mittels einer zusätzlichen Inversionsleitung (R_D) durch einen i?_fl-Rückstellimpuls und die der Inversionszelle in Informationsflußrichtung benachbarte und angenommenermaßen der Taktgruppe A zugeordnete Zelle mittels einer zusätzlichen Rückstelleitung (R_A) durch einen R^-Rückstellimpuls beaufschlagbar ist, das Ganze in der folgenden Reihenfolge: 5-Rückstell- und D-Fortschaltimpuls zum Zeitpunkt t_v i?_fl-Rückstellimpuls zum Zeitpunkt t._v ,4-Fortschalt- und C-Rückstellimpuls zum Zeitpunkt i₃, S-Fortschalt- und D-Rückstellimpuls zum Zeitpunkt i₄, C-Fortschalt- und ^-Rückstellimpuls sowie R_A-Rückstellimpuls zum Zeitpunkt i_s, ß-Rückstell- und D-Fortschaltimpuls zum Zeitpunkt t₆ (wie zum Zeitpunkt J₁) usf. (Fig. 4).

    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Britische Patentschrift Nr. 867 723.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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