DE1499648A1 - Ferromagnetische Gedaechtnisvorrichtung mit einer duennen Schicht - Google Patents

Description

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FUJITSU IIMITBD

No. 1015 Kamiködanaka

Kawasaki» Japan

Ferromagnetische Gedächtnievorrichtung mit einer dünnen Schicht

Sie Erfindung befasst sich mit einer Gedächtnisvorrichtung mit einer dünnen Schicht ,die ein großes Fassungsvermögen aufweist. Insbesondere betrifft die Erfindung eine ferromagnetische Gedächtniavorrichtung mit einer dünnen Schicht.

Ferromagnetische dünne Schichten werden als Gedächtniselemente in elektronischen Rechenmaschinen mit hoher Betriebsgeschwindigkeit verwendet, da diese die Einlese- und Auslesezeit wesentlich verringera. Sie Zeit, die erforderlich ist, um eine gespeicherte Information zu wechseln, wird als Schaltzeit bezeichnet. Wenn dünne Schichten verwendet werden, kann die Schaltzeit bis auf weniger als

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10 see verringert werden.

Ein Gedächtniselement der bezeichneten Art kann die Ausbildung einer flachen Platte haben. Ein Gedächtniselement enthält einen elektrisch leitfähigen SraHt, der durch Elektroplattierung oder ein anderes Ter-

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fahren mit einer dünnen Schicht aus einer weichmagnetischen Legierung, z.B. nlohtmagnetostriktivem Permalloy, das eine Hickei-Sieen-Legierung mit einem Verhältnis von Nickel: Eisen von etwa 80:20 ist, überzogen ist. Dae Gedächtniselement ist somit ein überzogener oder plattierter Draht. Das überzogene Drahtgedächtniselement oder der Gedächtnisdraht hat die Eigenschaft einer einachsigen magnetischen Anisotropie, d.h. ί deren magnetische Eigenschaften hängen von der Richtung ab. Das Material 1st bestrebt, längs einer bestimmten kristallographisehen Achse, welche die Richtung leichter Magnetisierung genannt wird, zu magnetisieren. Die Richtung der leichten Magnetisierung der magnetischen Anisotropie besteht in dem dünnen film des Gedächtnisdrahtes. Venn kein äußeres Magnetfeld angelegt wird, ist die Rest-Magnetisierung bestrebt, sich parallel oder nichtparallel zu der Richtung leichter Magnetisierung auszurichten. Die Richtung leichter Magnetisierung kann als Umfangsrichtung des Gedächtnisdrahtes zu der Zelt hergestellt werden, wenn der Draht elektroplattiert wird.

Der Gedächtnisdraht kann eine von zwei Bedingungen anzeigen, z.B. eine binäre ⁿOⁿ und eine binäre "1" in Abhängigkeit von der Ausrichtung der leichten Magnetisierung. Ein Magnetfeld kann in der Riehtung schwerer Magnetisierung Im rechten Winkel zur Richtung leichter Magnetisierung angelegt werden, um die Magnetisierung zu verändern und den Zustand der Änderung als binäre "O" oder binare "1" abzulesen. Eine binäre ⁿOⁿ oder binäre "1" kann eingelesen werden, indem eine Umkehrung, 'der Magnetisierung nur dann vorgesehen wird, wenn ein entsprechendes Magnetfeld sowohl in Richtung der leichten Magnetisierunf

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als auoh in Richtung der schweren Magnetisierung angelegt wird, und indem eine Umkehrung der Magnetisierung verhindert wird, wenn ein Magnetfeld nur in einer dieser Richtungen angelegt wird.

Wie oben beschrieben worden ist, wird bei bekannten Gedächtnievorriehtungen mit einer dünnen Schicht das Ablesen in der Veise durchgeführt, daB eine Umkehrung der Magnetisierung bewirkt wird _s indem ein relativ groflee Magnetfeld nur in der Richtung der Achse, schwerer Magnetisierung angelegt wird, die im rechten Winkel su der Achse ( leichter Magnetisierung liegt· In allen bekannten Gedächtnievorrichtungen, die dünne Schichten als Gedäohtniselemente verwenden, wird nftmlich das Ablesen in der Veiee ausgeführt, dafl alle Magnetisierungen umgekehrt werden, indes ein relativ großes Magnetfeld nur in der Richtung der Achse schwerer Magnetisierung mit dem Zwecke angelegt wird, die Eigenschaft der hohen Geschwindigkeit der dünnen filme zu erreichen. Dieses Verfahren wird im allgemeinen als Wort-Auswahlverfahren oder auch als zweidimensionales Verfahren beseichnet.

Andererseits wird das Einschreiben von "1" su "0" oder von "0" zu

" 1ⁿ in der ßedächtnisvorrichtung mit einer dünnen Schicht dadurch ausgeführt, daS die Umkehrung der Magnetisierung verwendet wird, die durch Anlegen des Magnetfeldes sowohl in der Richtung der Achse leichter Magnetisierung als auch in der Richtung der Achse schwerer Hagnetisierung, die im rechten Winkel zu der erstenen Achse steht, bewirkt wird. Dieses Verfahren wird im allgemeinen als Strom-Koinzidenzverfahren, als Bit-Auswahlverfahren oder als dreidimensionales Verfahren bezeichnet.

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Vena das letzter« Einschreibverfahren auch zum Ablesen verwendet wird, wird die Gedächtniegeschwindigkeit verschlechtert, jedoch werden die Kosten der Gedächtnisvorrichtung wesentlich verringert. Dies ist darauf zurückzuführen, daß nur die Stellungen, bei denen die elektrischen Ströae zu den Drähten fließen, die in den beiden zueinander kongruenten Richtungen vorgesehen sind, durch die umkehrung des Hagnetfeldes beeinflusst werden und die anderen Stel lungen überhaupt nicht beeinflusst werden, mit anderen Worten ist für den Umfangskreis, d.h. die Dekodiereinrichtung zun Auswählen der beiden Drähte, nicht eine so große Einteilung wie für den Umfange« kreis zum Auewählen eines einzelnen Dr&htes erforderlich. Das be kannte Verfahren, bei den ein Punkt nicht durch die Koinzidenz der elektrischen Ströme, die zu den beiden Drähten fließen, bestimmt wird, erfordert eine weitere Dekodiereinrichtung. Es ist jedoch sehr erwünscht, das Aufnahmevermögen der Gedacht nie vorrichtung zu erhöhen, und deshalb 1st es sehr erwünscht, die Kosten der Gedächtnisvorrich tung zu verringern. Jedoch muß soweit als möglich vermieden werden, daß die Geschwindigkeit für die Verringerung der Eosten weitgehend geopfert wird.

2ine Gedächtnisvorrichtung mit großem Aufnahmevermögen, die ringförmige Magnetkerne verwendet, ist bereits entwickelt worden, jedoch ist die Geschwindigkeit dieser Gedächtnisvorrichtung sehr gering, da die Schaltgeschwindigkeit der ringförmigen Magnetkern elemente selbst gering ist.

Venn eine Gedächtnisvorrijhtung unter Verwendung von dünnechientigen

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Elementen hergestellt wird, wird eine hohe Geschwindigkeit erhalten. In diesem Falle kann auch die Verringerung der Kosten gleichzeitig erreicht werden» wenn die Vorrichtung durch das Verfahren unter Verwendung der Koinzidenz der elektrischen Ströme, die zu den Drähten fließen, die in den beiden Richtungen vorgesehen sind, hergestellt wird.

Es ist möglich, eine Gedächtnisvorrichtung mit großem Aufnahmevermögen herzustellen, die billiger als die ringförmigen Kerne ist und eine höhere Geschwindigkeit als diese hat, indem gewebte plattierte Stabgedächtnisse oder Gedächtnisse mit einem überzogenen Draht mit sehr guten Eigenschaften verwendet werden.

Der Zweck der Erfindung besteht deshalb darin, eine neue ferromagnetische Gedächtnisvorrichtung mit einer dünnen Schicht zu schaffen,die ein großes Aufnahmevermögen hat.

Die Erfindung soll des weiteren einen neuen Gedilchtnlskreis und eine Umfangsvorrichtung, z.B. einen Dekodierkreia, schaffen, um. eine Gedächtnisvorrichtung, die ein großes Aufnahmevermögen hat, mit geringen Kosten herzustellen·

Die Erfindung soll desweiteren eine Gedächtnisvorri^htung alt einer dünnen Schicht schaffen, die ein neues Ableseverfahren verwendet.

Desweiteren soll die Erfindung eine nicht kostspielige Umfangsvorrichtung schaffen, die für das Ablesen geeignet ist.

Desweiteren soll die Erfindung ein solches neues Verfahren zum führen des elektrischen Stromes zu dem dünnschichtigen Element schaffen,

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daß die Umkehrung nur durch das Magnetfeld verursacht wird, das von dem elektrischen Strom erzeugt wird, der zu einer Antriebsleitung fließt.

Auch soll die Erfindung einen neuen Antriebskreis für das Ablesen und Einschreiben schaffen.

Barüberhinaus soll die Erfindung eine Löscheinrichtung für den Antriebskreis schaffen, um nur das Ausgangssignal von nur einem der Antriebsleiter aufzufinden.

Sie Erfindung soll auch einen neuen Ablese-Verstärkerkreis und einen -Auffindungskreis schaffen, indem der Ausgang, auch wenn das Signal mit demselben Pegel gegeben wird, nur dann aufgefunden wird, wenn das Signal des Pegels der aufgefundenen Differenz gegeben wird.

Darüberhinaus soll die Erfindung eine neue Einrichtung schaffen, die mit guter Qualität nur den Ablesestrom aus dem Strom auffindet, der den Antriebsstrom und den Ablesestrom enthält, die miteinander gemischt sind.

In der erfindungsgemäßen Gedächtnisvorrichtung liegen die Antriebsleiter parallel zu der Achse der Elemente mit leichter Magnetisierung und der Achse mit schwerer Magnetisierung und die Amplituden und die Zeiträume der elektrischen Ströme» die zu den Antriebsleitern fließen, werden so ausgewählt, daß die Magnetisierung nur durch einen der elektrischen Ströme nicht umgekehrt oder demagnetisiert werden kann und nur umgekehrt oder demagnetisiert werden kann, wenn die beiden elektrischen Ströme gleichzeitig zugeführt werden.

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Das Ablesen wird dadurch ausgeführt, daß die Richtung der Umkehrung aufgefunden wird, und das Einschreiben wird ausgeführt durch das Zusammentreffen eines Antriebsstromes, der ohne Rücksicht auf die Einschreib information fließt, und des anderen Antriebsstromes, der durch die Einschreibinformation gesteuert wird.

Entweder die Richtung der Achse leichter Magnetisierung (X) oder die Richtung der Achse schwerer Magnetisierung (Y) kann durch die Einschreibiruormatiön gesteuert werden« Jedoch muß die Ablesung die Seit.2 eexn, die von der SinBehreIbinformation gesteuert wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Seite, die von der Einschreibinformation gesteuert wird, in der Richtung des Bits liegt und die Ablesung parallel zu dem Bit liegen muß.

Kurz- gesagt fügt ein neuer Gesichtspunkt des Ableseverfahrens nach der- Erii? lung eine Einrichtung hinsu, die den Antriebsetrom löscht uni str .* is Außgfcjagssignal von dem Element in Bezug auf den leiter für Sie Stelle in der umgekehrten Richtung der durch die Einschreib-IQB ton gesteuerten Seite auffindet.

Die Hrfir-luEg wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen an beispielhaft -sr. A?is?fühnmgcfoiaen beschrieben.

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/3 /3 2/3

Pig, 1 seigt eine as-ceroide KujiTfiS (H_L +H^ «Hg ), die das

Prinzip £23 Fchar;Vorganges des magnetischen Gedächtniselementes mic οίο.*,;■ dünneia ScsLicht erläutert. Das Element besteht aua einer weichmasp-i vische;* !legierung, ε·3. nicht—magnetostriktivem Permalloy_s das eins Jickel-Llsen-Oiegierung ist, bei der das liiokel-Eisen-Terni.v· r;wa SC:;:C beträgt. Das Element hat die Fora einer flachen

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Platte oder eines plattierten Stabes.

Pig. 2 zeigt den !feil eines Bits des magnetischen Gedächtniselementes mit einer dünnen Schicht. Fig. 2 (a) zeigt den Fall, bei dem das Element die Form einer flachen "Platte hat, und Fig. 2 (b) zeigt den Fall, bei dem das Element die Form eines elektrisch leitenden Drahtes hat, der durch Elektroplattieren tiberzogen ist.

Fig. 3 zeigt die Antriebswellenform, die für die Gedächtnisvorrichtung nach der Erfindung geeignet iet.

Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer sehr vereinfachten Vorrichtung nach der Erfindung, um das wesentliche Grundprinzip des Betriebes der Gedächtnisvorrichtung nach der Erfindung ssa erläutern. Hierbei umfasst ein V/ort vier Bits und es ist keine Adressenwahl in Richtung des Bits vorhanden. .

Fig. 5 zeigt nur ein Bit, um das Verfahren dar Vergrößerung des Fassungsvermögens zi\ erläutern, indem die Wahl der Adresse zur Richtung des Bits und ein Beispiel des Abtast verfahr ens angegeben werden,

Fig. 6 zeigt auch nur ein Bit, um das Verfahren der Vergrößerung * des Fassungsvermögens durch dasselbe Verfahren wie Fig. 5 un.d ein Abtastverfaliren, das von Fig. 5 abweicht, zu erläutern.

Fig. 7 zeigt ein Ausführungsbelspiel einer Vorrichtung mit 32 V/orten, wobei jedes '/ort 4 Bits enthält und das in Fig. 5 dargestellte Bit verwendet wird. Alle feile der Vorrichtung, die zur Erläuterung notwendig sind$ sind meistens ohne eine Weglassung in der Zeichnung dargestellt, ,jedoch ist der Teil der Vorrichtung zum Verbinden derselben

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alt den euderen Seilen, z.B. der Vorrichtung zur Verarbeitung der Steuerimg und dem Steuerteil, wie dem Zeltkreis usw., der Vorrichtung weggölaea en. .

Pig..8 zeigt die B -H -Hysteresiskurven der schweren Achsrichtung und der leichten Achsrichtung der ferromagnetlachen dünnen Schicht.

Pig. 9 bis Vj zeigen eine Äuaführungsform der. erfindungsgemääen

Vorrichtung· Diese Ausfuhrungsformen -verwendet das in· Pig. 6 dargestellte Abtastsystem und das Verfahren der Vergrößerung des Aufnahme-Vermögens durch das Prinzip des in Pig. 5 Cb) dargestellten Ableseverfahrens. , -

Von den obigen sieben Figuren zeigt Fig· 9 die Antriebswellenformen der Vorrichtung und das Verfahren, um die Abtast-Ausgangswellenform durch die Antriebswellenformen zu erhalten.

Pig. 10 ist ein Blockschaltbild, das den gesamten Schaltungsaufbau der Yorrichtung zeigt» -

Pig. 11 ist ein Blockschaltbild, das den Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung, der nicht in Pig. 10 dargestellt ist, zeigt.

Pig.· 12 ist ein Blockschaltbild, das den Zustand der lese- und Schreibeteuerung der Adressensteuerleitung in der Richtung des Bits, die auch als Leitungsrichtung oder Y-Rlchtung bezeichnet wird, zeigt.

Pig. 1? zeigt die Verbindung des Xese- und Schreibkreises der Adrsasexasteuerleitung la der. Richtung des Bits dieser Vorrichtung!

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und zwar teilweise mehr in den Einzelheiten als Pig. 12.

fig. 14 zeigt die tatsächliche Verdrahtung der Schaltung des Auegangssignal -JLufflndungekreises der Torrichtung.

Pig. 15 zeigt die Verbindung des Steuerkreises der Adressensteuerleitung in der Richtung der Stellen (X-Rlchtung) der Vorrichtung.

Zu Beginn wird das Prinzip der Arbeitsweise des Gedächtniselementes mit der dünnen Schicht erläutert.

Bekanntlich hat eine ferromagnetische dünne Schicht die Eigenschaft, daß die verbleibende Magnetisierung innerhalb der dünnen Schicht zum Zeltpunkt der Herstellung der Schicht vorhanden ist und daß die verbleibende Magnetisierung bestrebt 1st» sich parallel oder nicht parallel zu einer Richtung auszurichten, wenn das äußere Magnetfeld nicht vorhanden 1st. Diese Eigensehart wird als einaxiale magnetische Anisotropie bezeichnet. Die Richtung, In der sich die verbleibende Magnetisierung ausrichtet, wird als Achse leichter Magnetisierung bezeichnet. Die Richtung im rechten Winkel zu der Richtung, in der sich die verbleibende Magnetisierung ausrichtet, wird als Achse schwerer Magnetisierung bezeichnet.

Pig. 1 zeigt eine asteroide Kurve, welche die Eigenschaft der 'dünnen Schicht erläutert. Das Verfahren des Ablasens und Einsenreibens der Gedächtnisvorrichtung mit der dünnen Schicht wird mit Bezug auf diese asteroide Kurve beschriebene In der Zeichnung bezeichnet die H^- Achse die Richtung leichter Magnetisierung und die H^-Achse die Richtung schwerer Magnetisierung. Zwei mögliche günstige Richtungen sind is Abhängigkeit von der Ausrichtung der Achse leichter

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Magnetisierung vorhanden, und zwar iat es möglich, die binäre Information ⁿ0* und "1" diesen beiden Richtungen entsprechend" zu machen. "1" und "O" in Pig. 1 bezeichnen diese beiden Riehtungen.

Das Ablesen dieser binaren Informationen "1" und "O" wird in der folgenden Weise ausgeführt, Und zwar durch Anlegen eines Magnetfeldes in der Richtung der Achse schwerer Magnetisierung, die im rechten Winkel zu der Achse leichter Magnetisierung liegt, und in den die verbleibende Magnetisierung in die Richtung dispes Magnetfeldee ( bewegt wird. Wenn das Hagnet feld z.B. in der Hg-Riehtesg in Flg. angelegt wird, bewegen sich die verbleibenden Magnetielerungez? durch das Hagnetfeld in Rechts- und Linkeriehtungen₉ d.h. in zueinan· 2· entgegengesetzten Richtungen Ib. Abhängigkeit davon _p ob äi© binää-e Information "O" oder *1* 1st. -Die. UntersehslüUing &©r binären In« formation wird ausgeführt, indem dl© Rishtizsg <äei ©Xelirlsöhen Stromes aufgefunden wird, der erzeugt wird, lad« Aoreh äiesai Mooeat eingewirkt wird.

Eine ferroaognetieche dünne Schicht alt einaxial@s ^isotropt* bat eine Schaltkennlinla, daS sie in der Lage ist, di© Ei@htung der Magnetisierung ven ⁿ1* und "0", wie oben beaehrieb®n, ia irgendeiner gewünschten Richtung JU bestisnen. Die aetaroida Kurv® geoäd Fig. 1 iat so gezeichnet, daß sie die Schaltkennlinien gut zeigt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die oben erwähnte Sennlinie die Schwellwert-Schaltkurve genannt wird und durch den folgenden Tektorausdruck in eines ide&lea Element angegeben wird:

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· Magnetfeld in dta: Richtung dt* Achse leichter Magnetisierung · Magnetfeld la 4«v Richtung der Aehee schwerer Magnetisierung · anisotropes Ktgnetfeld

Wt&& n£al£oh d*e «110 Hr wad H₃, susamaengeeetzte Magnetfeld Hp innerhalb dftv Asteroiden Kurve liegt, wird die Magnetisierung des Elementes Hiebt geschaltet , und wenn Ep außerhalb der Kurve liegt, wird die Magnetisierung dee Elementes geschaltet· Wenn nun as.S. der aus H^ und Sji zusejBBengoeetste Hagnetfeldireictor P ist» dann ergibt sich aus der asteroiden Karre nach Pig. 1, daß nor einer der Werte H₁ und H^ nicht ausreichend ist, um die Magnetisierung asu bewirken* um umgeschaltet su werden« und die Magnetisierung nur geschaltet wird» wenn H^ und H^ gleichzeitig angelegt werden»

Das Ablesen und das Einschreiben wird ausgeführt, indem die Schalteigenschaft, wie oben besehrieben» ausgenutzt wird» Wenn es nämlich erwünscht ist, "0" aus ⁿ1ⁿ oder ^ff1ⁿ auo ^NOⁿ einzuschreiben, dann werden E^ und Hg gleichseitig zugeführt. Wenn es auch erwünscht ist, "O" oder ⁿ1" ohne Änderung einzuschreiben, wird nur einer der Werte Ej₁ und Hg zugeführt. Besweiteren wird nur die Stellung abgelesen, an die Hj₁ und H_x gleichzeitig angelegt werden. Übrigens wird in den Seilen am oberen Ende und am unteren Ende der fig. längs der Achse leichter Magnetisierung,die durch schräge Linien dargestellt sind, das Sehalten der Magnetisierung nicht durch die Drehung des Spins sondern durch die Bewegung des magnetischen Weiszschen Bezirkes ausgeführt. Da der magnetische Weiszsche Bezirk

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sich, sehr langsam bewegt, ist eine lange Zeitdauer erforderlich, auch, wenn versucht wird, die Magnetisierung nur durch H_L zu schal ten, indem H^ vergrößert wird. Deshalb werden bei einer Ge~ däehtnisvorriehtung, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten soll, die oben erwähnten Bezirke nicht verwendet. Gemäß der Erfindung werden die Magnetfelder Hj₁ und H₃, , wie oben beschrieben, in geeigneter Weise zugeführt und das zusammengesetzte Magnetfeld P, das erhalten wird, yrewi Hj und H^ gleichzeitig angelegt werden, wird veranlasst, sich nach der Außenseite der asteroiden Kurve zu "bewegen und der Spin wird vollständig gedreht, d.h. die ' Magnetisierung wird vollständig geschaltet, wodurch das Ablesen ausgeführt wird.

Das Verfahren zum Anlegen der Magnetfelder Hj₁ und H₃,,wie dies oben beschrieben ist, ist in Pig. 2 dargestellt· In der Figur ist mit das dünnschichtige Element bezeichnet, mit 2 ist der Steuerdraht zum Steuern des Magnetfeldes in der Achsrichtung schwerer ■Magnetisierung und mit 3 ist der Steuerdraht zum Steuern des Magnetfeldes in der Achsrichtung leichter Magnetisierung bezeichnet.

Flg. 3 zeigt die Jqnnt des elektrischen Stromes, der zu dem Steuerdraht zum Zeitpunkt des Ablesens und Einsehreibens gemäß der Erfindung fließt. H₁ legt das Magnetfeld in der Achsrichtung schwerer Magnetisierung an und wird durch den Steuerdraht 2 gesteuert. Ej₁ legt das Magnetfeld in der Achsrichtung leichter Magnetisierung an und wird durch den Steuerdraht 3 gesteuert. Fig. 3 (a) aeigt die Wellenform des Einschreibstromes und die ausgezogene Linie

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zeigt den Pall des Einschreibens einer der binären Informationen, z.B. "1% und die gestrichelte linie zeigt den Fall des Ein~ Schreibens der anderen binären Information ^HOⁿ. Ob der elektrische Strom so fließt, wie dies durch die auegezogene linie dargestellt ist,oder so fließt, wie dies durch die gestrichelte Linie dargestellt ist, wird durch die Einschreibinformation bestimmt, l.'eiro. die Steuerung durch den Steuerdraht 2 ausgeführt wird, fließt der la der Figur dargestellte obere Steuerstrom und» wenn dia Steuerung durch den Steuerdraht 3 ausgeführt wird, fließt der in der Zeichnung dargestellte untere Steuerstrom.

Als nächstes sind die beiden Arten der Ableseformen in den Flg. 3 (b) und (c) dargestellt. Bei einer dieser beiden Arten wird die Steuerung in der Achsrichtung schwerer Magnetisierung ausgeführt und die Komponente der Änderung des Magnetflusses in der Achsrichtung leichter Magnetisierung wird abgetastet, während dazu im Gegensatz bei der anderen Form der Antrieb in der Achsrichtung leichter Magnetisierung ausgeführt wird und die Komponente der Änderung des Magnetflusses in der Achsrichtung schwerer Magnetisierung abgetastet wird. Die. erstere Art ist in Fig. 3 (b) dargestellt und die letztere Art ist in Pig. 3 (c) dargestellt. Bei der ersteren Art wird der Antrieb in .einer Richtung im rechten Winkel zu der Achsrichtung leichter Magnetisierung ausgeführt, so daß dieses als transversale Art (T-Art) bezeichnet wird, während bei der letzteren Art die Steuerung in einer Richtung parallel zu der Achse leichter Magnetisierung ausgeführt wird, so daß diese Art als longitudinalart (X-Art) bezeichnet wird..

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In den Pig. 2 (b) und (e) wird dae Zusammentreffen des elektrischen Stromes verschoben, aber dies erfolgt, weil angenommen wird, daß es auch möglich ist, den Steuerdraht auch ale Abtaetdraht zu verwenden. Eine solche Verschiebung ißt im wesentlichen nicht notwendig. Welche der beiden Arten angenommen wird, ist durch die Werte des Antriebstromes und der Ausgangsspannung, durch S/N und die Einfachheit der Herstellung der Matrix bestimmt. Vie später beschrieben werden wird, verwendet eine praktische Ausf ührungtform der Erfindung die Betriebs- ( weise der T-Art, es ist aber auch möglich, die Betriebsweise der L-Art oder eine geringe Abänderung der Betriebsweisen der beiden Arten auszuführen. Pig. 9 zeigt qualitativ die Wellenformen dee Ablesens und des Einschreiben, das Moment des Spins und die AusgangB-wellenform in der praktischen Auafiüüung^foria der Erfindung, was später im einzelnen beschrieben wird.

Nunmehr werden das Verfahren des Aufbaue einer Gedächtnisvorrichtung auf der Grundlage des Prinzips der Erfindung und das Verfahren das Löschens von verschiedenen Geräuschen beschrieben, jedoch wird aus Gründen der Vereinfachung der Pail der Steuerung des elektrischen Stromes, der zu dem Leiter parallel zu der Handachse (das Hagnet-

feld in der Achsrichtung leichter Magnetisierung) durch die Einschreibinformation fließt, und der Verwendung des Steuerleiters auch als Abtastleiter beschrieben.

Pig. 4- zeigt die Ged&chtnisvorrlchtung in der einfachsten Ausführungsform des GedächtnisauBwahlsystems der Srfindung. in der Zeichnung

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1 te· #**ä©htaieeXeeeat ait d#* dttanta Schicht, sit 2 d*v Steuftrdvtltt fUr Al« Aefe·· schwerer Ifagnttieierung, mit 3 der Steuerdraht für di« Achse mit leichter Magnetisierung, mit 5 das

£ 4er AdMMe

mit 7 der SteXXeariciitu&geantriebekreie, mit 8 der Signalauffindungs· kreis» sit 9 der Singangsdraht fur den EineehreibseitimpuXe, mit der Singaagsdraht für den AbXeseseitimpuXs, mit 11 der Singangsdraht für den Auewertiapule, Bit 12 der Signalabtast- und -Veretärkungskreis, mit 1? der Bingangsdraht für den RücketeXXimpuXs, mit 14 das Informationaregieter, mit 15 der Singangedraht iür die Ein-8ohreibin£orBation_t mit + der "02ΕΗ^Η-Χτβ1β, mit . der ⁿUHD"-£reie, mit "1" der Steuerkreie für die SinschreiibXogik 1 und mit "0" der Steuerkreis für die EinsehreibXogik 0 bezeichnet.

Auch die Längsrichtung der Zeichnung ist die Achsrichtung leichter Magnetisierung des OedächtniseXementes und die Steuerleiter 2 für die Achse schwerer Magnetisierung und die Steuerleiter 3 für die Achse leichter Magnetisierung sind in solcher Weise vorgesehen, daß die Leiter 2 die Zahl der Adressen und die Leiter 3 die Zahl der Bits eines Wortes bezeichnen können, wobei der Antriebsetrom, wie er in Fig. 3 gezeigt ist, verwendet wird. Eine Einrichtung zum Löschen des Steuerstromes in jedem der Steuerleiter 3 für die Achse leichter Magnetisierung und zum Auffinden nur des Ausgangesignale des Elementes ist ebenfalls vorgesehen.

Da jeder StellenriehtungSo-Steuerkreis 7 keine Adressenwahl in dieser Gedächtnisvorrichtung hat, kann dieser vom Standpunkt der losten

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dee Omfangskreises nicht als sehr vorteilhaft bezeichnet werden.

Deshalb wird die nachfolgende Ausbildung nfiher berücksichtigt. Zwei oder mehrere Steuerdrähte, welche durch die Einsohreibinformationen gesteuert sind« werden entsprechend jedem laformationsbit, das ein Wort bildet, vorgesehen und jeder dieser Steuerdrähte wird getrennt durch die Adresseninformation und die Slnsohreibinfozmation gesteuert und die Adresse wird durch das Zusammentreffen dieses Steuerdrahtes mit dem anderen Steuerdraht Ausgewählt. . (

Wenn so verfahren wird, wie dies oben beschrieben ist, wird es möglich, die Kosten des Steuerkreises wesentlich su verringern· Fig· 7 zeigt ein Aueführungsbeispiel der Torrichtung mit 32 Worten, wobei jedes Wort 4 Bits enthält.

In den Pig. 7 und 4 sind gleiche Bezugszeichen für die gleichen feile verwendet. Der einzige unterschied besteht In Pig· 7 darin, daß der Steuerkreis für die Achse leichter Magnetisierung in der transversalen Richtung (Stellenrichtung) auch durch die Eingangsadresseninformation ausgewählt wird· Die Torrichtung der Pig· 7 enthält nämlich die Stellenriohtungs-Adressenauswahl-SteuenBatrizes 17.

Die Pig. 5 und 6 zeigen die Ausbildung der Stellenriohtungs-Adressenauswahl-Steuermatrix 17 und einen Seil der Einrichtung 8 zum Auffinden nur des Ausgangesignals von dem Element. In den Pig. 5 und 6 sind wie in den anderen oben beschriebenen Zeichnungen mit 1 das Element, mit 2 der Leiter der Achse schwerer Magnetisierung und mit 3 der leiter der Achse leichter Magnetisierung (Stellendraht) bezeichnet· Die Adresseninformation wird von der Außenseite zu der

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StelZenriohtungB-AdresseBeiieifaia.-SteuezBfttriz 17 gegeben und wird durch den Dekodierkreis ait des M&trizaHsbildung dekodiert und einer der Stellendrähte (Stetthte der Achse leichter Magnetisierung) wird bestimmt» Zu diesem Zeitpunkt wird ansah die in der Figur dargestellten "1^ff- und "0*-Χτβ1ββ bestiaat, ob "1* oder ⁿO" eingeschrieben wird, und sswar in Abhängigkeit davon, ob die von außen sugefUhrte Slnsenreibinfoniation "1" oder ⁹O" ist, und der elektrische Strom fließt, indem er. dureh diese Bestimmung gesteuert wird.

Es bestehen ewei Arten von Einrichtungen 7 sue löschen des Steuerstromes und BU» Auffinden mis dee Ausgangseigoals des Elementes. In Abhängigkeit davon, .weleke der beiden Arten verwendet wird, ist die Bedeutung der Fig.5 und des 7ig. 6 Tesseiiieden. Pig. 5 zeigt das Verfahren, das in des Fall angewendet wird, bei dem der Leiter relativ kurs ist, und in diesem lalle wird der Steuerstrom durch die Verwendung eines JDiffesentialtransfozsetors 16 und eines Differentialverstfirkers 12 gelöscht, lig. 6 seigt die Auffindungselnriehtung, die für den lall geeignet ist» bei dem der Leiter lang 1st, und in diesen lalle ist der Leiter 3 in zwei gleiche Seile aufgeteilt und der Steuerstrom fließt parallel und wird sum gemeinsamen Sode, an der Abtastseite und der Sifferentlalverstärker 12 und Widerstände werden verwendet. Die letztere Auffindungseinrichtung ist am besten für die Erfindung geeignet, deren Zweck darin besteht, eine Gedächtnisvorriohtung alt grofiem Aufnahmevermögen zu schaffen, und diese Einrichtung wird bei. der praktischen Ausfuhrungsform der Erfindung, die später !«(schrieben wird, angewendet.

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Die Pig. 9 biß 15 aeigen ein· praktische Ausführungsfoxm der Erfindung, fig. 9 zeigt qualitativ die Steuerwellenformen des Ableeens und des Sinschreibene, des Momentes des Spins durch die Antriehswellenfom und die aufgefundene Ausgangswellenfora. . Sas Moment des Spins ist durch die Pfeiloarkierungen in den Kreisen gezeigt, und die ausgesogene Linie zeigt den Fall von "1ⁿ und die gestrichelte Linie den Fall von ⁿOⁿ. Die aufgefundene Ausgang θ wellenform (Abtastsignal) erfordert eine besondere Beachtung. ( Diese Wellenform wird gerade dann aufgefunden, wenn sie aus dem Differentialverstärker kernt und letztlich, wird die Auswertung zu dem Zeitpunkt der Ablesung angewendet und nur das umgekehrte Signal von dem Element wird ausgewählt. Dies zeigt die Aue wartung der Zeitsteuerung der letzten Stufe in der Figur. Wie eich aus der Abtastsignalwellenfora ergibt, werden eine Anzahl τοη Geräueehwellenformen neben dem Abtaatsignal R erzeugt. Geräuschwellenformen T₁, T₂* und T₅ zeigen die Übergangsgeräusche, die durch den Steuerstrom für die Achse leichter Magnetisierung erzeugt werden, der durch den Stellendraht fließt, und es ist unvermeidbar, daß diese Geräusche mehr oder weniger erzeugt werden, je nachdem wie gut ein Gleichgewicht des Steuerstromes, der durch den Gleichgewichtsabtastdraht selbst fließt, verstärkt wird. Diese Geräuschstromwerte erzeugen große Spitzen. Da diese aber nur eine kurze Zeitdauer einnehmen, können θIe durch die Auswertung aufgelöst werden. Andere Drahtwellenformen H.J, Hg und H~ zeigen den halbselektiven Steuerstrom.

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Das Geräuschproblem besteht darin, daß auch in dem Abtastsystem, welches nicht ausgewählt ist, das halbselektive Geräusch nur durch das Magnetfeld in der Achsrichtung schwerer Magnetisierung (durch den Draht R der Richtung X) erzeugt wird· Das halbselektive Geräusch wird nun beschrieben* Die B-M-Hystereslekurve in der Achsrichtung schwerer Magnetisierung der ferromagnetlsehen dünnen Schicht mit der einaclLoigen Anisotropie ist in Pig. 8a dargestellt und die B-H-Hysteresiskurve in der Achsrichtung leichter Magnetisierung ist )in der Pig. 8b dargestellt· Daraus ergibt sich, daß die Achsrichtung schwerer Magnetisierung keine Recht eckschleif en-£ennlinie hat, so daß ein wesentlicher Betrag des halbe®lektlven Geräusches durch den halbselektiven Steuerstrom erzeugt wird. Vie sich jedoch aus Pig. 9 ergibt, ist das Verhältnis alt dem erhältichen Signalausgang, wenn die Magnetisierung durch das Zusammentreffen der Steuerstufe geschaltet wird, d.h. das Verhältnis S/V, ein Wert,der für eine praktische Verwendung zufriedeneteilend eingestellt werden kann. Die Achsrichtung leichter Magnetisierung sseigt eine Quadratschleifen-Kennlinie und deshalb wird nur der Geräuschauegang, während er ausreichend gering 1st, erzeugt und deshalb besteht in dieser Hinsicht kein Problem.

Wenn die Vorrichtung, wie in Fig. 7 dargestellt, ausgebildet ist, wird das halbselektive Geräusch durch das Magnetfeld in der Achsrichtung schwerer Magnetisierung in einer Gruppe von Steuerdrähten, die 1 Bit bilden, erzeugt, jedoch ist die Polarität bei allen diesen Drähten dieselbe. Venn der Kreis in solcher Weise aufgebaut ist, daß beim Zusammenfassen dieser Drähte in 1 Bit die Hälfte von ihnen die

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umgekehrte Polarität nahen kann, wird es somit möglich, daß nur die Differenz zwischen den halbselektiven Geräuschen, die von jeder Gleichförmigkeit in den Kennlinien der Elemente bewirkt verdien, letztlich als das Geräusch an der Abtastseite auftreten sollte und ein zufriedenstellendes S/N-Yerhältnis erhalten werden kann.

Bei der praktischen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltung nach den Pig. 10 bis 15 ist der oben angeführte problematische Punkt vollständig durch das Schließen und Unterbrechen der Dioden gelöst. Diese Dioden lassen nämlich alle Ausgangssignale von den Elementen der ausgewählten Stellendrähte zu der Ausgangsauffindungs-Schaltungs selte durch, lassen jedoch kein Signal von den Stellendrähten durch, die nicht ausgewählt sind, z.B. die Signale, die aufgrund eines Schaltens eines Teiles der Elemente (halbselektives Rauschen) zu der AuBgangsauffindungs-Schaltungsseite erzeugt worden sind. In Pig. 10 ist sine der Dioden mit 100 bezeichnet, wobei 128 solcher Dioden vorhanden sind. Diese Dioden sind ebenfalle in Pig. 11 dargestellt. Mit 101 ist das Gedächtniselement der dünnen Schicht, mit 102 der Magnetfeldsteuerdraht in der Achsrichtung schwerer Hagnetisierung, mit 103 der Hagnetfeldsteuerdraht in der Achsrichtung mit leichter Magnetisierung, der auch Stellendraht genannt wird, mit 108 die Einrichtung zum Auffinden nur der Ausgangseignale von den Elementen (Signalauffindungskreis), mit 117a und 117b ist die Stellenrichtungg-AdreBsenauswahl-Steuermatrix und mit 118 ist der Auffindungskrais bezeichnet, der den Transformator zum Ausgleichen der Ausgangßsignale von den Stellendrähten und zum Auffinden aller Signale and zum Übertragen dieser zu den Kreisen 108 zum Auffinden nur der

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Ausgangssignale yon den Elementen enthält. Mit 105 ist das Adressenregister zum Registrieren 4er Adresseninformation, die von dem arithmetischen Kreis« z.B. dem Rechner, ausgesendet worden sind, mit 106 der Auswahlmatrizkreis (Dekodierer) zum Auswählen eines Leiters der Achse schwerer Magnetisierung durch die AdreeBeninformation, mit 120 der Leiter, der die Adresseninformationen parallel zu dem Auswahlmatrixkreis in Achsrichtung schwerer Magnetisierung gibt, mit 121 ist der Leiter, der die Adresseninformationen parallel zu dem Stellenauswahlmatrixkreis in der Achsrichtung leichter Magnetisierung gibt, und mit 122 1st der Leiter, der die Adresseninformationen parallel zu dem Leitungsauswahl-Matrixkreis in der Achsrichtung leichter Magnetisierung gibt, bezeichnet. Die Vorrichtung der Fig. 10 ist durch das 1., 2.» 3 und 4. Bit gebildet, die in der Zeichnung von oben beginnend dargestellt sind, und die Torrichtung besteht JLm ganzen aus 64 Worten. Im übrigen enthält bei dieser Ausführungsform die Torrichtung 64 Worte (4 Bits/1 Wort) in der Gesamtheit, jedoch ist das Aufnahmevermögen der tatsächlichen Gedächtnisvorrichtung 262 144 Worte (36 Bits/1 Wort). Die Zahl der Gedächtnisstellungen ist nämlich im ganzen 262 144 x 36 = 9 437 184. Eine Gedächtnisvorxichtung mit diesem Aufnahmevermögen kann durch die Grundschaltung der Pig. 10 ausgeführt werden,

Fig. 11 zeigt das Einschreib-Steuersystem, das nicht in Flg. 10 dargestellt ist. Das 1., 2., 3. und 4. Bit sind mit a, b, c und d bezeichnet» Mit 128 ist die Eingangsklemme bezeichnet, durch die das Signal» das von dem Abtaste und Auffindungskreis 108 erhalten wird.,

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zum Zwecke des Wiedereinschreibens ankommt. Mit 131 ist der Zufuhr ungsdraht bezeichnet, durch den die Gedächtnisinformation von der arithmetischen Vorrichtung, z.B. einem Rechner, außerhalb der Vorrichtung eintrifft. Diese Drähte sind nämlich mit der Einachreib-Sammelsehiene des Rechners verbunden. Diese beiden Ein* gen^sdrähte sind mit dem Register 130 durch den ⁿQDERⁿ-Kreis, der durch das Zeichen + dargestellt ist, verbunden. Das Register enthält die Flip-Elop-Kreise FP und arbeitet als Pufferkreis oder Synchronisiereinrichtung zwischen der Außenseite und dem Gedächtnis. Das Register speichert auch die resultierende Ableseung von dem Gedächtnis. Die Information, die einmal in dem Flip-Plop-Kreis gespeichert ist, wird au der Gedächtnievorrichtung durch das Zeiteinste11signal übertragen, d.h. den Einschreib-Zeitimpuls, der den gesamten Rechner betätigt und die Sjachroaisiorung zu diesem Zeitpunkt ausführt. Dieser Einschreib-Zeitlmpule wirt Über die Leitung 139 gegeben. Dieser Impuls betätigt dann'den Adreseenauswahlkrets 127 in der Richtung der Stelle, um alle auf einmal durch den ^l!tTNDⁿ~£rei8, der durch das Symbol * bezeichnet wird, zu betätigen. Da die Adresseninformation zu dem Adressenauswahlkreis durch aen anderen Weg 121 gegeben wird, wird die Dekodiermatrix durch diese Information betätigt und einer der Leiter in der Stellenrichtung wird bestimmt. Derselbe Vorgang wird auch in dem Kreis 127b ausgeführt. Wenn das Einschreibsignal ⁿOⁿ ist, wird der vorstehende Torgang nicht ausgeführt und als Ergebnis bleibt "Oⁿ in dem Gedächtnis eingeschrieben. Im übrigen geben die Leitungen 132 die Signalablesung des

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Gedächtnisses su den arithmetischen Kreis des Reohners und auf diese Weise werden diese ait der Ableeesaamelschlene verbunden. Die leitung 133 ist auch der Ruckstell-BlTigangsansfthi ufl.

Sie Pig. 12 und 13 neigen die Aueführungsfprn unter einem anderen Gesichtspunkt. Die Teile der in Pig. 12 und 13 dargestellten Torrichtung eind in derselben Weise vie in den vorangehenden Figuren bezeichnet. Hit RD ist der Ablesesteuerkrels, mit WD ist der Schreibet euer kreis, mit RS der Ahleseauswahlkreis und mit VS der Einaohreibauswahlkreis bezeichnet. 108 ist der Auegangssignal-Auffindungekreis, der dadurch charakterisiert ist, daß die Verzögerungsleitung D für die Zwecke der Auffindung verwendet wird. Mit 112 ist ein Signalauffindungskreia bezeichnet, der den Differential verstärker, den Signalauffindungekreie und den Auewertkreis enthält.

Pig. 14 zeigt die tatsächliche Verdrahtung des Differentialverstärkers, des Signalauffindungskreisee und des Auswertkreises« Mit 37 ist der Differentialverst&rker, mit 38 ist der Signalauffindungskreis, mit 39 ist der Auewertkreis und mit 41 1st die Auswerteingangsklemme bezeichnet. Der Differentlalverstärker 37 unterscheidet sich nicht von üblicherweise verwendeten Verstärkern dieser Art. Der Signalauff 1 ndwngekreis 38 ist eine Stroaschalteinrichtung, die auch an siel . bekannt 1st, ebenso wie der Answertkreis 39 keiner weiteren Erläuterung bedarf* Das Ausgangaeignal kann an der AUS-Klemme 128 erhalten werden. '

Die Seite, welche den Ahleeeverrtärker und den Auffindungskreis, d.h. die Stellenrichtung 103, d.h.. das Verfahren der Auswahl des Magnetfeldes in der Achse leichter Maeaetlslerune (Steuerdraht Y) und das

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Yerfahren des Ablesens und des Einschreibens aufweist, ist oben beschrieben worden, während jetzt auf die Seite des Steuerdrahtes des Magnetfeldes in der Achse schwerer Magnetisierung (Draht 102) Bezug genommen wird. Pig. 15 zeigt den Auswahlmatrizkreis zum Auswählen dieses Steuerdrahtes X in der Achse schwerer Magnetisierung und ein einzelner Steuerdraht 102 wird durch die Verwendung des Yerfahrens des Zusammentreffens ausgewählt, das transformatoren anwendet, die in der Richtung der Spalte und in der Richtung der Zeile vorgesehen sind.

Claims (1)

* H99648 Patentansprüche

1. Kagnetleche Gedächtnisvorrichtung nit einer dünnen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß Stromsteuerleitungenparallel mit der Richtung der Achse leichter Magnetisierung und mit der Rieh· tung der Achse schwerer Magnetisierung des ferromagnetischen Gedäehtniseleaentes mit der dünnen Schicht mit einer einachsigen Anisotropie vorgesehen sind und dad der Steuerstrom» der zu jedem Stromsteuerleiter fließt, so ausgewählt ist, daß nur einer der Ströme nicht groß genug sein kann, um die Magnetisierung zu Behalten, und die Magnetisierung nur geschaltet werden kann, wenn beide Steuerströme gleichzeitig zugeführt werden, und daß die Ablesung

durch das Zusammentreffen der beiden Steuerströme ausgeführt und das Einschreiben durch das Zusammentreffen eines der Steuerströme, der ohne Rücksicht auf die Einschreibinformation fließt, und des anderen Antriebsstroaes, der durch die Einschreibinformation gesteuert wird, ausgeführt und somit das Ablesen und Einschreiben der binären Informationen ausgeführt werden.

2* Gedächtnisvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von zwei oder mehreren Steuerleitern ,die durch die Finschreibinformation gesteuert werden, entsprechend jedem Bit vorgesehen ist, das ein Wort bildet, und daß jeder aus der Gruppe der Steuerleiter selektiv durch die Adresseninformation und durch

die Einschreibinformation gesteuert wird und daß die Adresse durch

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das Zusaammtref1en sit de» anderen Steuerstrom tniegevttlilt wird.

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