DE1277922B - Orthogonal angesteuerte Speichereinrichtung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4057WW PATENTAMT Int CL:

GlIc

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche KL: 21 al-37/06

Nummer: 1277 922

Aktenzeichen: P 12 77 922.5-53 (S 93300)

Anmeldetag: 22. September 1964

Auslegetag: 19. September 1968

Die Erfindung betrifft eine orthogonal angesteuerte Speichereinrichtung mit mindestens einem aus einem anisotropen Magnetfilm bestehenden Speichermedium mit mehreren Speicherplätzen, mindestens einer Ziffarnteitung, die senkrecht zur Vorzugsachse des Magnetfilms angeordnet ist, und einer Anzahl von Treibleitungen, die in Richtung der Vorzugsachsen des Magnetfilms verlaufen.

Es sind bereits nach dem Orthogonalprinzip arbeitende Filmspeicher bekannt, nach welchen auf einer. Unterlage eine Anzahl von Speicherplätzen in Form von aufgedampften Flecken aus Permalloy aufgebracht sind (»British Communication and Electronics«, Juli 1962, S. 294 bis 296). Es ist auch bekannt, statt einzelner Flecken einen kontinuierlichen Film mit mehreren Speicherplätzen zu verwenden (a.a.O., S. 496, rechte Spalte). Ferner sind Speichereinrichtungen bekannt, welche an Stelle einer flachen Unterlage kurze Glasröhrchen verwenden, auf deren äußere Zylinderfläche ein Permalloyfilm ao durch Elektroplattieren aufgebracht worden ist. Bei diesen Speichereinrichtungen verlaufen die Ziffernleitungen durch die Glasröhren, während dem die Treib- oder Wortleitungen senkrecht zu den Ziffernleitungen außerhalb der Glasrohre vorbeigeführt »5 (»Electronics«, November 1963, S. 40).

Bei Magnetfilmspeichern, die nach dem Orthogonalprinzip arbeiten, können Stör- und Abbaueffekte auftreten, die im wesentlichen durch Domänenwandern hervorgerufen werden. Dünne magnetische Filme besitzen eine sogenannte Kriecheffektschwelle, bei deren Überschreiten ein Magnetfeld bei mehrfachem Auftreten eine Änderung der Magnetisierung des Films bewirkt. Durch diese Kriecheffektschwelle wird die Höhe der anwendbaren Amplitude des Transversalfeldes begrenzt (vgl. »IRE Transactions on Electronic Computers«, September 1960, S. 308 bis 314, insbesondere S. 310, rechte Spalte, und 311, linke Spalte).

Bei Speichereinrichtungen, welche Toroidkerne als Speicherelemente benutzen, ist vorgeschlagen worden, einen Gleichstrom mit entgegengesetzter Polarität zum Schreibimpuls vorzusehen, damit durch die wiederholte Anlegung von Halbströmen der Magnetkern nicht in den Bereich des Knicks der Hysteresiskurve getrieben wird, denn wiederholtes Anlegen von Halbimpulsen an denselben Kern kann den Speicherwert Null so weit beeinträchtigen, daß ein nachfolgender Lesevorgang fälschlicherweise ein Signal liefert. Bei einem Speicher mit vielen Kernen resultiert daraus eine hohe, das Nullsignal überdeckende Störspannung (deutsche Auslegeschriften 1039 567, Orthogonal angesteuerte Speichereinrichtung

Anmelder:

Sperry Rand Corporation, New York, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Weintraud, Patentanwalt,

6000 Frankfurt, Mainzer Landstr. 134-146

Als Erfinder benannt:

William John Bartik, Jenkintown, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom !.Oktober 1963 (313123)

1050 809). Auch bei DünnfUmspeichern ist es bereits bekannt, Vorspannungsfelder in entgegengesetzter Richtung zum Schreibimpulsfeld entlang der harten Achse anzulegen (»IBM Technical Disclosure Bulletin«, September 1961, S. 42 und 43).

Im Gegensatz zu dem bis jetzt behandelten Stand der Technik, welcher sich mit den Störungen des Speicherelements befaßt, die ihre Ursachen im Speicherelement selbst bzw. in dessen Ansteuerungsorganen haben, befaßt sich der Aufsatz von A.H.Anderson,T.S.Crowther undJ.I.Raffel, »Drive Current Margins for Magnetic Film Memories« im »Journal of Applied Physics«, Vol. 34, Nr. 4, Part 2, April 1963, S. 1165 und 1166, auch mit Störungen, die im Speicherelement durch benachbarte Felder verursacht werden. Zur Vermeidung solcher durch externe Einflüsse verursachte Störungen wird vorgeschlagen, jeweils für eine Speicherstelle zwei Filmflecken zu verwenden und die gemeinsame Bitleitung zu auszugestalten, daß für jedes Bit eine aktive und eine bunde Leitung vorhanden ist, wobei jedes andere Element auf der Blindseite der Bitleitung liegt. Es ist offensichtlich, daß durch zusätzliche Filmflecken für jedes zu speichernde Bit nicht nur der Speicher verteuert wird, sondern auch die angestrebte hohe Informationsdichte pro Volumeinheit des Speichers vermindert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Speicher von hoher Informationsdichte pro Volumeinheit zu schaffen und dabei zu vermei-

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den, daß beim Anlegen eines Schreibimpulses an der Magnetisierungsvektoren an jedem Speicherplatz eine Treibleitung benachbarte Speicherstellen beein- (d. h. am Schnittpunkt zwischen einer Treibleitung flußt werden, also Speicherstellen, die nicht zur be- und einer Bitleitung) aus ihrer Ruhelage in Richtung aufschlagten Treibleitung gehören. zur harten Magnetisierungsachse.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch 5 Infolge der in den einzelnen Treibleitungen abgelöst, daß Vormagnetisierungsströme gleicher wechselnd in entgegengesetzten Richtungen fließen-Polarität wie die anzulegenden Schreibimpulse auf- den Ströme werden die Magnetisierungsvektoren an einanderfolgenden Treibleitungen in entgegenge- jeder Bitstelle aus ihrer Ruhelage jeweils in entsetzten Richtungen zugeführt werden, derart, daß gegengesetzten Richtungen etwas zur harten Magnetidas Vormagnetisierungsfeld jeder Treibleitung, die io sierungsachse hin gedreht. Sind beispielsweise drei an eine Treibleitung angrenzt, an welche ein Schreib- Treibleitungen und drei diesen zugeordnete Speiimpuls angelegt wird, dem von diesem verursachten cherplätze vorgesehen, und wird der Magnetisierungs-Streufeld entgegenwirkt, um zu verhindern, daß die vektor des ersten, d. h. des linken Speicherplatzes, den angrenzenden Treibleitungen zugeordneten Spei- aus seiner Ruhelage entlang der leichten Magneticherstellen vom Streufeld beeinflußt werden. Es weist 15 sierungsachse nach links gedreht, so dreht sich unter also der Vormagnetisierungsstrom in der jeweiligen dem Einfluß des Gleichstromes der Magnetisierungs-Treibleitung, nicht wie beim bekannten Stand der vektor des zweiten, d. h. des mittleren Speicher-Technik, entgegengesetzte Polarität zum Schreib- platzes, nach rechts und der Vektor des dritten Speiimpuls auf, sondern besitzt die gleiche Polarität wie cherplatzes wieder nach links. Wie noch nachstehend der Schreibimpuls, der gegebenenfalls dieser Treib- 20 im einzelnen beschrieben wird, wird durch diese leitung zugeführt wird. leichte Drehung der Magnetisierungsvektoren an

Die Erfindung bedingt den Vorteil, daß beim An- jedem Speicherplatz bewirkt, daß beim Anlegen eines legen eines Schreibimpulses an eine Treibleitung in Impulses an eine Treibleitung die in benachbarten benachbarten Speicherplätzen durch Streufelder ver- Speicherplätzen enthaltene Information nicht zerursachte unerwünschte Wandverschiebungen nicht 35 stört wird.

eintreten; denn die von den Vormagnetisierungs- Wird also z. B. bei dem obenerwähnten, drei Treibströmen in den angrenzenden Treibleitungen verur- leitungen umfassenden Beispiel neben der Gleichsachten Felder wirken den vom Schreibimpuls ver- strom-Vormagnetisierung ein Impulsstrom auf die ursachten Streufeldern entgegen. Diese sind übrigens mittlere Leitung gegeben, der in derselben Richtung bei der Einrichtung nach der Erfindung gering, weil ₃₀ fließt wie der Vormagnetisierungs-Gleichstrom, so die an den vom Schreibimpuls beaufschlagte Treib- ergibt sich ein orthogonales Magnetfeld, durch das leitung angelegte Vorspannung die gleiche Polarität der Magnetisierungsvektor des ersten, an die zweite hat wie der Schreibimpuls, so daß dieser relativ klein Bitstelle angrenzenden Speicherplatzes wieder in sein kann. seine Ruhelage entlang der leichten Magnetisierungs-

Die Erfindung eignet _ sich insbesondere für ₃₅ achse zurückgedreht wird. Ebenso wird der Magneti-Speichereinrichtungen, bei denen das Speicher- sierungsvektor des dritten Speicherplatzes in seine medium aus einem zusammenhängenden Film mit Ruhelage entlang der leichten Magnetisierungsachse mehreren Speicherplätzen besteht. Dies ist normaler- zurückgedreht. Auf diese Weise wird verhindert, daß weise bei Speichereinrichtungen der Fall, die einen die in benachbarten Speicherplätzen aufbewahrte Inmit magnetisierbarem Film überzogenen Draht als ₄₀ formation ungewollt geändert wird.
Speichermedium verwenden. Ein Vorteil der Erfin- Durch die Gleichstrom-Vormagnetisierung ergeben

dung besteht darin, daß die Treib- oder Wortleitun- sich noch andere Vorteile. So wird beispielsweise bei gen sehr nahe nebeneinander angeordnet werden einer gegebenen Größe der Ausgangsspannung eines können, so daß eine sehr hohe Informationsdichte Speicherplatzes einer Drahtspeichereinrichung das pro Volumeinheit des Speichers erzielt wird. ₄₅ Gesamtstreufeld einer erregten Treibleitung ent-

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind an sprechend verkleinert. Durch die Verkleinerung des Hand der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Streufeldes wird also bei gegebener Größe der Aus-

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Draht- gangsspannung nicht nur ein kleinerer Impulsstrom speichereinrichtung, aus der die Vorspannung und zur Erregung einer Treibleitung benötigt, sondern der Impulsstrom ersichtlich sind, die an die einzelnen 50 auch eine größere Informationsdichte der Speicher-Steuerleitungen angelegt werden, stellen erreicht.

Fig. 2 die Vektoren der leichten und harten Ma- Fig. 1 zeigt eine Drahtspeichereinrichtung. Ge-

gnetisierungsachse der- Drahtspeichereinrichtung ge- maß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht maß Fig. 1 sowie die Wirkung der an eine Steuer- der plattierte Draht 10 aus einem Träger aus Berylleitung angelegten Vorspannung und 55 lium-Kupfer mit einem Durchmesser von 0,125 mm,

Fig.3 eine schematische Darstellung eines auf den durch Elektroplattieren ein etwa 100ODA Dünnfilmspeichers, . dicker magnetisierbarer Film einer Nickel-Eisen-Le-

Durch die Erfindung wird ein Kriecheffekt in den gierung aufgebracht ist, die unter dem Handelsnamen benachbarten, der selektierten Treibleitung nicht zu- »Permalloy« bekannt ist. Das Aufplattieren des gehörigen Speicherstellen weitgehend vermieden, in- 60 Films erfolgt in Gegenwart eines Magnetfeldes, wodem für jede Treibleitung der Speichereinrichtung durch sich eine senkrecht zur Längsachse des eine Gleichstrom - Vormagnetisierung vorgesehen Drahtes (d. h. um den Umfang) verlaufende einwird, wobei der Gleichstrom in den der selektrierten achsige Anisotropie ergibt. Der plattierte Draht 10 Treibleitung benachbarten Treibleitungen in entgegen- ist am einen Ende durch geeignete Mittel mit einem gesetzter Richtung zum Schreibimpuls in der selek- 65 Bittreiber 18 verbunden. Das andere Ende des tierten Treibleitung fließt. Drahtes ist über eine Verbindungsleitung 46 gleich-

Der durch die. benachbarten ~ Treibleitungen falls mit dem Bittreiber 18 verbunden, so daß ein fließende Gleichstrom' bewirkt eine leichte Drehung vollständiger Stromkreis gebildet wird.

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In einem typischen Ausführungsbeispiel einer eine binäre 1 enthält, so zeigt der Magnetisierungs-

Drahtspeichereinrichtung dient der plattierte Draht vektor 34 nach links, der Magnetisierungsvektor 38

10 außerdem auch als Leseleitung, wobei er über ge- nach rechts und der Magnetisierungsvektor 42 wieder

eignete Mittel mit einem nicht eingezeichneten Lese- nach links,

verstärker verbunden ist. 5 Um neue Information in einen bestimmten

Um den Draht 10 herum verlaufen die senkrecht Speicherplatz der in F i g. 1 gezeigten Speicherzu diesem angeordneten Wortleitungen 12, 14 und 16 einrichtung einzuschreiben, muß die entsprechende wobei an den Schnittpunkten zwischen Draht und Treibleitung einen Impulsstrom erhalten und gleich-Wortleitungen die Speicherplätze 11, 13 bzw. 15 ge- zeitig muß ein Bitstrom entsprechender Polarität vom bildet werden. Obwohl in F i g. 1 nur ein einzelner io Bittreiber 18 an den plattierten Draht 10 geliefert plattierter Draht 10 dargestellt wird, ist in einem be- werden. Durch die Anwesenheit des Bitstroms wervorzugten Ausführungsbeispiel eine Anzahl solcher den die Magnetisierungsvektoren in die gewünschte Drähte entlang den Treibleitungen 12, 14 und 16 Richtung entlang der Vorzugsachse umgesteuert, vorgesehen, wobei die Anzahl der entlang einer d. h., der Bitstrom bewirkt die zusätzliche Drehung Steuerleitung angeordneten plattierten Drähte die 15 der Vektoren. Nach dem Abschalten von Bit- und Anzahl der Bits je Wort und damit die Größe des Steuerstrom nehmen die Vektoren ihre durch die Speichers bestimmt. Jede Steuerleitung 12,14 und 16 Vorspannung und die aufbewahrte Information beist über Verbindungsleitungen 22, 24, 26, 28, 30 und stimmte Ruhelage ein. Der für das Einschreiben 32 mit ihrem betreffenden Wortleitungstreiber 20, benötigte Bitstrom im Draht 10 ist klein im Vergleich 21 bzw. 23 verbunden. Jeder der Wortleitungstreiber 20 zum Steuerstrom, da der Strom in der Treibleitung enthält ferner eine Gleichstromquelle. Wie die Pfeile die Vektoren um nahezu 90° von der Vorzugsachse zeigen, fließen die von diesen Gleichstromquellen ge- wegdreht, der Bitstrom dagegen lediglich erforderlieferten Ströme jeweils in entgegengesetzten Rieh- lieh ist, um die Vektoren durch die 90°-Stellung tungen durch die Treibleitungen 12, 14 und 16. hindurchzusteuern.

Jede Treibleitung hat beispielsweise eine Breite von 35 Wie festgestellt wurde, ist das beim Einschreiben

0,5 mm und ist in F i g. 1 als eine aus einer Windung von Information auftretende magnetische Streufeld

bestehende Magnetspule dargestellt. Es können aber des Schreibimpulses die Hauptursache für den

auch andere Arten von Treibleitungen verwendet Kriecheffekt in den benachbarten Speicherplätzen.

Werden. Beispielsweise können die Treibleitungen als Betrachtet man die benachbarten Speicherplätze 11

aus einer Vielzahl von Windungen bestehende Ma- 30 und 15, so zeigt sich, daß das Streufeld der erregten

gnetspulen ausgebildet sein, um eine bessere Kopp- Steuerleitung 14 in Verbindung mit einem in der Bit-

lung zwischen der Treibleitung und den Steuer- leitung 10 auftretenden Feld maximaler Amplitude

platzen 11, 12, 13 des Drahtes 10 zu erreichen. schließlich die in den Bitstellen 11, 15 aufbewahrte

Der Magnetisierungszustand der Speicherplätze 11, Information ändern könnte. In einigen Fällen mögen 13 und 15 bei einer Magnetisierung entlang der 35 zu einer solchen Änderung Millionen oder mehr Vorzugsachse ist in F i g. 2 als Vektor dargestellt, Einschreibvorgänge erforderlich sein. Soll beispielsder unter dem Einfluß der Vorspannung um einen weise in den Speicherplatz 13 eine »1« eingeschrieben kleinen Winkel 8 oder 8' von den beiden Vorzugs- werden, die durch den Magnetisierungsvektor 38 richtungen, die eine binäre 1 bzw. 0 darstellen, weg- dargestellt ist, so könnte der Kraftfluß des zum gedreht werden kann. Die gestrichelt dargestellten 40 Einschreiben erforderlichen Schreibimpulses die Vektoren 34, 38 und 42 deuten an, daß an den Speicherplätze 11 und 15, in denen sich durch die Speicherplätzen 11, 13 bzw. 15 eine binäre 1 ge- Vektoren 36 und 44 angedeutete binäre Nullen bespeichert ist, während die ausgezogenen Vektoren 36, rinden, umschalten, so daß diese dann durch die 40 und 44 andeuten, daß sich an jedem der zuvor Vektoren 34 und 42 angedeutete binäre Einer entgenannten Speicherplätze eine binäre 0 befindet. Zum 45 halten würden.

besseren Verständnis ist an den Speicherplätzen 11, Gemäß dem erfindungsgemäßen Merkmal, durch 13 und 15 jeweils nur ein Vektor für eine binäre 1 jede Treibleitung einen Gleichstrom zu schicken, der bzw. 0 dargestellt. Tatsächlich jedoch enthält jeder in derselben Richtung fließt wie der Schreibimpuls, Speicherplatz über seine ganze Länge, d. h. entlang ist es dagegen höchst unwahrscheinlich, wenn nicht der Breite einer jeden Steuerleitung, eine Vielzahl 50 gar unmöglich, daß das effektive Streufeld des solcher Vektoren. Wie oben ausgeführt wurde, beispielsweise durch die Steuerleitung 14 fließenden lassen sich die Magnetisierungsvektoren durch das Impulsstroms die in den benachbarten Speicher-Anlegen der Vorspannung um einen kleinen Winkel 8 platzen aufbewahrten Informationen ändert; denn Oder 8' von der leichten Magnetisierungsachse weg- der Einfluß des Streufeldes der Steuerleitung 14 auf drehen. 55 die Speicherstellen 11 und 15 wird durch das

Infolge der Richtung der an die einzelnen Treib- Magnetfeld, welches von dem durch die Treibleitungen angelegten Vorspannungen werden diese leitungen 12 und 16 fließenden Gleichstrom erzeugt Magnetisierungsvektoren aus ihrer Ruhelage, die sie wird, weitgehend aufgehoben,
entlang der leichten Magnetisierungsachse einneh- Die Erfindung wurde an Hand einer Drahtspeichermen, abwechselnd in entgegengesetzten Richtungen 60 einrichtung beschrieben. Wie jedoch bereits ausgegegen die harte Magnetisierungsachse hingedreht. Da führt wurde, eignet sie sich jedoch auch für eine der Vormagnetisierungsstrom in der einen Treib- Dünnfilmspeichereinrichtung, wie sie beispielsweise leitung in entgegengesetzter Richtung zum Stromfluß in F i g. 3 dargestellt ist. Bei dieser werden Filmin der benachbarten Treibleitung fließt, erfolgt somit flecken 60, 62, 64 und 66 verwendet, die in Gegenauch die Drehung der Magnetisierungsvektoren in 65 wart eines äußeren Magnetfeldes auf einen Träger 80 entgegengesetzten Richtungen. Betrachtet man also aufgebracht werden, wodurch sich die erforderliche die Speicherplätze 11,13 und 15 und nimmt man an, einachsige Anisotropie ergibt. Bei Speichereinrichdaß jeder Speicherplatz so magnetisiert ist, daß er tungen mit Planarfilm ist es ferner üblich, die Film-

flecken mit einem schmalen Bitleitungsüberzug 70 zu versehen, der mit dem Bittreiber verbunden ist. Bitleitungsüberzug und Bitleiter sind geerdet, um einen vollständigen Stromkreis darzustellen. Der Wortleitungsüberzug 61 ist mit dem Worttreiber 75 in ähnlicher Weise verbunden wie die in F i g. 1 gezeigten Treibleitungen.

Zu einer vollständigen Planarfilmspeichereinrichtung gehört ferner noch ein (nicht gezeigter) Leseleitungsüberzug. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch an die Steuerleitungsüberzüge 61, 63, 65 und 67 der Dünnfilmspeichereinrichtung jeweils eine Vorspannung angelegt werden. Die Wirkungsweise ist daher bei beiden Ausführungsbeispielen im wesentlichen gleich.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Orthogonal angesteuerte Speichereinrichtung mit mindestens einem aus einem anisotropen Magnetfilm bestehenden Speichermedium mit mehreren Speicherplätzen, mindestens einer Ziffernleitung, die senkrecht zur Vorzugsachse des Magnetfilms angeordnet ist, und einer Anzahl von Treibleitungen, die in Richtung der Vorzugsachsen des Magnetfilms verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß Vormagnetisierungsströme gleicher Polarität wie die anzulegenden Schreibimpulse aufeinanderfolgenden Treibleitungen (12, 13, 14) in entgegengesetzten Richtungen zugeführt werden, derart, daß das Vormagnetisierungsfeld jeder Treibleitung (z. B. 12 und 16), die an eine Treibleitung (z. B. 14) angrenzt, an welche ein Schreibimpuls angelegt wird, dem von diesem verursachten Streufeld entgegenwirkt, um zu verhindern, daß die den angrenzenden Treibleitungen (z. B. 12 und 16) zugeordneten Speicherstellen (z. B. 11 und 15) vom Streufeld beeinflußt werden.

2. Orthogonal angesteuerte Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Träger für die Speicherstellen eine Unterlage aus Metall verwendet wird.

3. Orthogonal angesteuerte Speichereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger drahtförmig ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1039 567,
809;
französische Patentschrift Nr. 1095 967;

Elektronische Rundschau, 1962, Nr. 11, S. 524 bis 526;

»IRE Transactions on Electronic Computers«, September 1960, S. 308 bis 314;

»IBM Techn. Discl. Bull.«, September 1961, S. 42 und 43;

»British Communication and Electronics«, Juli 1962, S. 494 bis 497;

»Journal of Appl. Physics«, Vol. 34, Nr.

4, Part 2, April 1963, S. 1165 und 1166.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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