DE1549135C - Magnetischer Speicher - Google Patents

Description

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Zu Erläuterungszwecken sei zunächst ein einfaches gnetisierungszustände während des Betriebs wiederbekanntes Schieberegister, beispielsweise ein Magnet- geben,

domänenwand-Schieberegister als Ausgangspunkt Fig. 7, 10 und 11 schematische Darstellungen

betrachtet. Ein derartiges Schieberegister weist einen eines weiteren beispielhaften zweidimensionalen

magnetisch anisotropen Dünnfilm auf, wobei an einer 5 Schieberegisters und

Eingangsstelle desselben »umgekehrte (umgekehrt F i g. 8 und 9 Impulsdiagramme zur Erläuterung

magnetisierte) Domänen« für eine nachfolgende Ver- des Betriebs des zweidimensionalen Schieberegisters

Schiebung zu einer entfernt gelegenen Ausgangsstelle nach Fig. 7.

erzeugt werden, wo sie dann festgestellt werden. Der Das vorstehend erwänhte Erfindungsziel ist bei

Film wird üblicherweise vorbereitet durch eine Ma- io einer Ausführung dadurch realisiert, daß eine ein-

gnetisierung in einer ersten Richtung und die umge- wandige Domäne in einer Eingangsstelle eines ma-

kehrte Domäne ist durch denjenigen Teil des Films gnetisch anisotropen dünnen Films erzeugt wird,

definiert, in welchem die Magnetisierung in eine Eine Mehrzahl im Abstand voneinanderliegender

zweite Richtung umgekehrt ist. Die Filme sind aniso- haarnadelartig geformter Leiter, von denen jeder in

trop und die Ausbreitung erfolgt entweder längs der 15 einer Richtung längs der schwierigen Achse des Films

Achse schwieriger Magnetisierung oder der Achse orientiert ist, sind dafür vorgesehen, auf ein Pulsen

leichter Magnetisierung (im folgenden kurz schwie- hin Ausbreitungsfelder in der leichten Richtung zu

rige bzw. leichte Achse genannt) "des Films. Jedoch erzeugen. Außerdem sind eine Mehrzahl in Richtung

unabhängig von der Richtung der Ausbreitung sind der leichten Achse orientierter Spulen vorgesehen,

die voreilende und nachlaufende Domänenwand, die 20 um Erregungsfelder in der schwierigen Achse zu er-

die umgekehrte Domäne begrenzen, durch die Kante zeugen. Schließlich sind eine Mehrzahl vielphasiger

des Films künstlich begrenzt. Diese künstliche Be- Ausbreitungsbänder vorgesehen, die je in Richtung

grenzung des Films ist wichtig, weil, wenn die Domä- der schwierigen Achse orientiert sind. Eine einwan-

nenwände von der Filmkante in einer Dimension be- dige Domäne wird längs der leichten Achse durch

grenzt sind, das Schieberegister auf einen Betrieb 25 Bipolarimpulse auf einem ausgewählten Haarnadel-

längs einer einzigen in der anderen Dimension orien- leiter steuerbar ausgebreitet, während die Ausbrei-

tierten Achse beschränkt ist. tung in der schwierigen Achse durch das Feld einer

Es ist auch bekannt, daß eine umgekehrte Domäne ausgewählten Spule ermöglicht wird. Eine einwandige

durch eine einzige Domänenwand begrenzt sein kann. Domäne wird in Richtung der leichten Achse durch

Eine derartige Domäne unterscheidet sich von der 30 mehrphasiges Pulsen ausgewählter Ausbreitungs-

sich in dem vorstehend erwähnten Domänenwand- bänder ausgebreitet.

Schieberegister ausbreitenden Domäne speziell da- F i g. 1 zeigt einen Schieberegisterkanal 10, der

durch, daß die einzige die Domäne umgebende einen elektrisch nichtleitenden Magnetfilm 11 auf-

Wand eine Geometrie besitzt, die von der des Dünn- weist, sowie einen elektrisch leitenden Film 12, der

films unabhängig ist. 35 auf einer geeignet isolierenden Unterlage 13, z. B.

Es wurde gefunden, daß derartig einwandige Do- einer Glasunterlage, niedergeschlagen ist. Der leitende mänen steuerbar gebildet und sowohl längs der Film 12, der zweckmäßig ein Kupferfilm ist, liegt schwierigen als auch der leichten Achse in einem zwischen einer Spannungsquelle B (z. B. einer Batanisotropen Film ausgebreitet werden können, wo- terie) und Erde derart, daß parallel verlaufende durch der obenerwähnte zweidimensionale Betrieb 40 Stromlinien im Film 12 erzeugt werden. Ein Haarermöglicht wird. Im einzelnen beruht die Erfindung nadelleiter 14 verläuft oberhalb des Films 11 und auf der Entdeckung, daß eine einwandige Domäne liegt zwischen einer Bipolarimpulsquelle 16 und Erde, in einem magnetisch anisotropen Dünnfilm erzeugt Der Leiter 14 ist in einer Richtung längs der schwie- und in eine Richtung dessen schwieriger Achse nach rigen "Achse orientiert, er erzeugt deshalb, auf sein Art eines Schieberegisterbetriebs steuerbar bewegt 45 Pulsen hin, Felder in der leichten Richtung. Der werden kann. Die Erfindung macht ferner von der leitende Film 12 liegt so in der Schaltung, daß er ein Erkenntnis Gebrauch, daß eine solche Art gesteuerte Feld in der schwierigen Richtung im Film 11 erzeugt, Bewegung einwandiger Domänen in einer Richtung wie dies aus der Figur ohne weiteres ersichtlich ist. längs der schwierigen Achse vollständig vereinbar Die schwierige und die leichte Achse des Films 11 mit der Schaffung von Ausbreitungsfeldern ist, die 50 sind durch die Doppelpfeile h bzw. e dargestellt,
eine Bewegung umgekehrter Domänen in eine Rieh- Ein Domänenerzeugungsleiter 17 ist an den Film tung längs der leichten Achse bewirken. Eine ein- 11 bei einer Eingangsstelle angekoppelt, die zu Erwandige Domäne kann als eine umgekehrt magneti- läuterungszwecken auch mit dem Leiter 14 gekoppelt sierte Domäne definiert werden, welche durch eine ist. Der Leiter 17 liegt zwischen einer Eingangsimeinzige Domänenwand begrenzt ist, deren Form ihrer- 55 pulsquelle 18 und Erde. Ein Abtastleiter 20 ist an seits unabhängig von den Begrenzungen des Dünn- den Film 11 an einer Ausgangsstelle angekoppelt, an films ist und sich bei einer Verringerung der Größe die auch der Leiter 14 angekoppelt ist. Der Abtastpraktisch nicht ändert. leiter 20 liegt zwischen dem Verbraucher 21 und

Eine neue Informationsausbreitungsanordnung zu Erde,

schaffen, ist daher ein Erfindungsziel. . 60 Die Impulsquellen 16 und 18 sowie der Ver-

Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeich- braucher 21 sind mit einer Steuerung 22 über Leiter

nung beschrieben; es zeigt 23, 24 bzw. 25 verbunden. Die verschiedenen Im-

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines bei- pulsquellen und Schaltungen können irgendwelche

spielhaften Schieberegisterkanals, Elemente sein, die in der Lage sind, die ihnen hier

Fig. 2 ein Impulsdiagramm zur Erläuterung der 65 zugedachten Funktionen auszuführen.

Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 1, Die Wirkungsweise des Schieberegisterkanals 10

F i g. 3 bis 6 schematische Darstellungen eines der F i g. 1 ist einfach, wie dies aus einem Blick auf

Teils der Anordnung nach Fig. 1, die die Ma- das Impulsdiagramm nach Fig. 2 ersichtlich ist. Im

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einzelnen erzeugt der durch den Jeitenden Film 12 man sich als Ansicht von unten des Films 11 der der Fig.l gehende Strom ein Vorspannfeld, das Fig. 1 vorstellen. Der dem Leiter 14 der Fig. 1 längs der schwierigen Achse von der Eingangs- zur entsprechende Leiter würde dann als vom Film teil-Ausgangsstelle im Magnetfeld 11 gerichtet ist. Dies weise verdeckt gesehen werden. Die Magnetisierung ist in F i g. 2 durch den Impuls PB dargestellt, der 5 des Films verläuft in einer ersten leichten Richtung, zum Zeitpunkt ti auftritt. Zum Zeitpunkt ί2 in wie dies durch den nach links gerichteten Pfeil M1 F i g. 2 wird ein Impuls P17 auf dem Leiter 17 über in der Figur dargestellt ist. Sie verläuft entgegen der die Eingangsimpulsquelle 18 und unter Wirkung der Magnetisierung der Domäne D, die in einer zweiten Steuerung 22 erzeugt. Bipolarimpuls(e) +P14 (und leichten Achse verläuft, wie dies durch den nach hiermit alternierend — P14) wird (werden) gleich- io rechts weisenden Pfeil M 2 dargestellt ist. Die Dozeitig auf dem Leiter 14 über die Bipolarimpulsquelle mäne D ist durch die einzige Domänenwand begrenzt, 16 ebenso unter Wirkung der Steuerung 22 erzeugt. die durch die geschlossene Kurve DW dargestellt ist. Ansprechend hierauf entsteht eine einwandige Do- Das Vorspannfeld in einer schwierigen Achse ist mäne an der Eingangsstelle und wird schrittweise zur durch die gestrichelten, nach oben weisenden Pfeile Ausgangsstelle hin ausgebreitet. Zu einem späteren 15 MH dargestellt. Dieses Feld in schwieriger Richtung Zeitpunkt ί 3, der von Frequenz und Amplitude der hebt die linke Spitze der Domäne D an und senkt Bipolarimpulse auf dem Leiter 14 sowie durch das die rechte Spitze derselben ab. Zu diesem Zweck in der schwierigen Achse herrschende Vorspannfeld leuchtet ein, daß das Feld in der schwierigen Achse bestimmt ist (vgl. im einzelnen weiter unten), wird MH dargestellt. Dieses Feld in schwieriger Richtung ein Ausgangsimpuls P 20 dem Abtastleiter 20 indu- 20 des Films einander überlagert sind, um ein Feld zu ziert, wenn die Domäne an dieser Stelle vorbeiläuft. erzeugen, das durch den gestrichelten, nach oben Dieser Ausgangsimpuls dient zur Feststellung durch links weisenden Pfeil M 3 dargestellt ist. Das Feld den Verbraucher 21 unter der Wirkung der Steue- M 3 wirkt auf die linke und die rechte Spitze der rung 22. Zweckmäßig wird ein löschendes Vorspann- Domäne D ein und drückt die letztere in einö mit feld M_e im Film 11 erzeugt, um die einmal abgetaste- 25 dem Feld ausgerichtete Form. Daher nimmt bei ten einwandigen Domänen zu löschen. Eine derartige Gegenwart des Felds in der schwierigen Achse die Vorspannung wird durch bekannte, nicht dargestellte Domäne D eine Geometrie an, wie diese durch die Mittel erzeugt. gestrichelt gezeichnete geschlossene Kurve DWl dar-

Die Gegenwart und das Fehlen eines Impulses auf gestellt ist. Diese Linie stellt die Lage der begrenzendem Leiter 17 bestimmen, ob eine einwandige Do- 30 den Domänenwand dar, wenn ein Feld in der mäne in der Eingangsstelle erzeugt wird oder nicht. schwierigen Achse vorhanden ist. Dies ist der Zu-Daher kann die Gegenwart oder das Fehlen einer stand zum Zeitpunkt ί2 der Fig. 2.
derartigen Domäne als eine binäre 1 bzw. eine bi- Als nächstes wird ein positiver Impuls (+P14) näre O darstellend betrachtet werden. Ein Eingang dem Leiter 14 zugeführt. Er erzeugt ein nach links entspricht in zeitlicher Hinsicht zweckmäßig einem 35 gerichtetes Feld im Film 11, und zwar an der von der positiven Impuls der bipolaren Ausbreitungsimpuls- Domäne D eingenommenen Stelle. Die Domäne D folge, die dem Leiter 14 zugeführt wird. Der Impuls befindet sich in einer Position, in der sie in F i g. 4 auf dem Leiter 17 kann sogar in seiner Amplitude so durch die gestrichelt und in F i g. 5 durch die ausreduziert werden, daß die Gegenwart eines positiven gezogene Linie DWl begrenzt ist. Das nunmehr an Impulses auf dem Leiter 14 zur Domänenbildung 4° der Stelle der Domäne D angelegte Feld in der leichnotwendig ist. Jedoch unabhängig von diesen Er- ten Achse überlagert sich mit den Feldern der harten wägungen liegen benachbarte Bitstellen im Film 11 Achse und mit den Feldern der ersten und zweiten um zumindest diejenige Entfernung auseinander, leichten Achse außerhalb bzw. innerhalb der Dowelche eine einwandige Domäne bei einem Wechsel mäne D. Die resultierenden Felder außerhalb der der Impulse auf dem Leiter 14 durchquert. Ein reprä- « Domäne D sind durch den nach oben links in F i g. 5 sentatives gespeichertes Kodewort 1101 erscheint gerichteten Pfeil M 4 dargestellt. Die linke und rechte dann, wie dies in Fig. 3, von rechts nach links ge- Spitze der Domäne dehnt sich aus bzw. kontrahiert, lesen, dargestellt ist. Hierbei ist angenommen, daß sie ändern ihre Orientierungen, um sich mit dem die Magnetisierung des Films anfänglich in einer Feld M 4 auszurichten. Die resultierende Lage der längs der leichten Achse verlaufenden Richtung liegt, 50 Domänenwand der Domäne D ist in F i g. 5 durch wie diese durch einen nach abwärts gerichteten Pfeil den gestrichelt gezeichneten Kurvenzug D W 2 dardargestellt ist. Die einwandige Domäne ist dann gestellt.

durch ein Oval dargestellt, in das ein nach oben Die gleiche KurveDW2 ist in Fig. 6 mit ausgerichteter Pfeil gezeichnet ist. Das Kodewort liefert gezogenen Linien dargestellt. Ein negativer Impuls also Impuls, Impuls, Null und Impuls in aufeinander- 55 (—P14) erscheint dann als nächstes an dem Leiter folgenden Zeitlagen, wenn aufeinanderfolgende Bits 14 und kehrt das zugeführte Feld in der leichten den Leiter zur Feststellung durch den Verbraucher 21 Achse an der von der Domäne D eingenommenen passieren. Stelle um, wie dies durch den gekrümmten, nach

Der Mechanismus zum Bewegen einer einwandigen links weisenden Pfeil auf dem Leiter 14 dargestellt

Domäne in einer längs der schwierigen Achse eines 60 ist. Das resultierende Feld zeigt nun in die Richtung

anisotropen Dünnfilms verlaufenden Richtung, der des Pfeils M5, ist also nach oben links in Fig. 6

wie beschrieben ausgenutzt wird, ist noch nicht voll- gerichtet, und die Domäne D selbst richtet sich

ständig verständlich. Dem beobachteten Betrieb je- wiederum mit diesem Feld aus, wie dies durch den

doch wird im Zusammenhang mit den Fig. 4, 5 gestrichelten KurvenzugDW3 in Fig. 6 darge-

und 6 Rechnung getragen. 65 stellt ist.

Fig. 4 zeigt (vergrößert) eine einwandige Do- Die drei Pfeile M3, M4 und MS, die die Felder

mäne D an einer Eingangsstelle in einem Film, z. B. in der schwierigen sowie in der ersten und zweiten

im Film 11 der Fig.l. Den Film der Fig. 4 kann leichten Achse darstellen und dem Filmanisotropie-

feld wie beschrieben überlagert sind, sind in F i g. 6 dargestellt. Es leuchtet ein, daß der Pfeil M 3 eine mittlere Stellung darstellt, während die Pfeile M4 und M5 Extremstellungen darstellen, in die die Magnetisierung durch die Felder gedreht wird, welche durch die Bipolarimpulse auf dem Leiter 14 erzeugt werden. Die Anfangsstellung der Domäne D (F i g. 4) unter dem Einfluß eines Felds in der schwierigen Achse ist in F i g. 6 durch die gestrichelte Kurve DWl dargestellt. Die schließliche' Lage nach einem einzelnen Wechsel auf dem Leiter 14 ist durch die gestrichelte Kurve DW3 dargestellt. Man sieht eine insgesamt vorhandene Versetzung nach oben, die sich aus der Entfernung zwischen diesen beiden Kurven ergibt. Etwa 2000 A wurden als Größe für diese Versetzung beobachtet, und zwar für Domänen, deren Höhen (in Verschiebungsrichtung) kleiner als 0,003 bis 0,01 cm sind und deren Breiten (quer zur Verschiebungsrichtung) kleiner als 0,05 cm sind.

Eine Umkehr des Felds in der schwierigen Achse führt zu einer ähnlichen Verschiebung der Domäne nach unten längs der schwierigen Achse.

Das Verständnis der Wirkungsweise des Schieberegisters entsprechend F i g. 1 ist der Schlüssel für das Verständnis komplizierter aufgebauter Anordnungen. So zeigt beispielsweise F i g. 7 eine mehrkanalige Schieberegisteranordnung 30. Diese Anordnung weist ein leitendes Blech 31 und einen dünnen Magnetfilm 32 in der in F i g. 1 beschriebenen Anordnung auf. Das leitende Blech 31 liegt zwischen einer Spannungsquelle 33 und Erde, um das Feld in der schwierigen Achse in der in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Weise zu erzeugen. Eine Mehrzahl Haarnadelleiter 14_t... 14₅... 14„ verlaufen oberhalb des Films 32 und sind in Richtung der schwierigen Achse orientiert, um, wenn sie gepulst werden, Felder in der leichten Achse im Film 32 zu erzeugen. Die Leiter 14_t.. . 14_n liegen zwischen einer Ausbreitungsimpulsquelle 34 und Erde. Eingangsleiter 3O₁, 36₂... sind an den Film 32 an Eingangsstellen angekoppelt, die (beispielsweise) alternierenden Leitern 14₁₅ 14₃ ... in der in F i g. 1 dargestellten Weise zugeordnet sind. Die Eingangsstellen für die Leiter 14_X und 14₃ sind durch die einwandigen Domänen Dl und D2 in Fig. 7 markiert. Leiter 36_P 36, ... liegen zwischen einer Eingangsquelle 37 und Erde wie dargestellt. Eine Ausgangsstelle kann für jeden Kanal der F i g. 7 ebenso definiert werden, wie dies in Verbindung mit dem Register der F i g. 1 erfolgte. Abtastleiter 38_P 38₂... sind an die Ausgangsstellen der Kanäle angekoppelt. Der Einfachheit halber ist dies jedoch nur für zwei Kanäle dargestellt. Die Abtastleiter stellen die Gegenwart oder das Fehlen der jeweiligen einwandigen Domäne in der beschriebenen Weise fest. Die Abtastleiter 38 liegen zwischen einem Verbraucher 39 und Erde.

Die Quellen 33, 34 und 37 sowie der Verbraucher

39 liegen an einer der Steuerung dienenden Schaltung

40 über Leiter 41, 42, 43 bzw. 44. Die verschiedenen Quellen und Schaltungen können irgendwelche Elemente sein, die in der Lage sind, die ihnen hier zugedachten Funktionen ausführen zu können.

Jeder der Leiter 14_1; 14₃ und 14, definiert einen Schieberegisterkanal, der unabhängig und in genau der gleichen Weise betrieben werden kann, wie dies im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben worden ist. Hierzu liefert die Impulsquelle 34 die erforderlichen Bipolarimpulse unter der Wirkung der Steuerung 40. Die Anordnung nach F i g. 7 ermöglicht jedoch eine zusätzliche Betriebsweise. Im einzelnen können die hierin gespeicherten Domänen nicht nur im Serienbetrieb nach oben oder unten längs der schwierigen Achse in der beschriebenen Weise, sondern auch nach links und nach rechts parallel zur Richtung der leichten Achse verschoben werden.

Die F i g. 8 und 9 sind die Impulsdiagramme für die parallele Verschiebung der (Informationen darstellenden) Domänen nach links bzw. nach rechts. Allgemein.wird für eine Verschiebung der gesamten Information im Film 31 nach rechts ein negativer Impuls den ungradzahligen Leitern 14₁₅14., und 14, zugeführt, gefolgt von einem positiven Impuls auf den gradzahligen Leitern 14.,, 14₄... und, gleichlaufend hiermit, einem positiven Impuls auf den ungradzahligen Leitern M₁,14₃,14₅. Ein Betrieb für eine Verschiebung nach links und nach rechts verläuft beispielsweise auf zweiphasiger Grundlage, wie dies noch verständlich werden wird, deshalb definieren die gradzahligen Haarnadelleiter 14₂,14₄... nicht vollständig unabhängig das Schieberegister in dieser Anordnung, obgleich hieran Abtastleiter angekoppelt und hiervon Ausgänge erhalten werden können, wie dies vorstehend beschrieben worden ist.

Zur Informationsverschiebung nach rechts von einem Schieberegisterkanal auf den nächsten benachbarten Kanal wird ein negativer Impuls (F i g. 6) beispielsweise dem Leiter 14_χ zugeführt, gefolgt von gleichlaufenden positiven Impulsen (s. F i g. 5) auf den Leitern 14., und (dann) 14_r Der negative Impuls auf dem Haarnadelleiter 14j ist, es sei betont, im Rückweg der Haarnadel entgegengesetzt gepolt. Daher werden durch jene anfänglichen negativen Impulse Felder erzeugt, die die Domänen nach rechts in Stellungen bewegen, die dem Rückweg des Haarnadelleiters IA₁ überlagert sind. Die gleichlaufenden Impulse auf den Leitern 14₂ und 14_t verschieben in ähnlicher Weise die Information in Stellungen, die dem Leiter 14, überlagert sind. Der positive Impuls auf dem Leiter 14j läuft demjenigen auf dem Leiter 14₂ nach, um sicherzustellen, daß die Information sich in Stellen längs des Leiters 14₂ bewegt und nicht in die Ausgangsstellungen zurückkehrt. Die Information ist nunmehr in dem durch den Leiter 14₂ definierten Schieberegisterkanal gespeichert. Alle Schiebeimpulse werden mit Hilfe der Impulsquelle 34 unter der Wirkung der Steuerung 40 zugeführt.

Wenn eine in Serienform in einem Kanal gespeicherte Information in Parallelform auf einen anderen Kanal in der soeben beschriebenen Weise verschoben wird, muß dieser andere Kanal für den Empfang der Information unbesetzt sein. Unter diesem Gesichtspunkt betrachtet leuchtet ein, daß entsprechende Bitstellen in benachbarten Schieberegisterkanälen der Fig. 4 ebenso Schieberegisterkanäle bilden, die in paralleler Weise betrieben werden. Nimmt man dann an, daß die Information längs des durch den Haarnadelleiter 14j der F i g. 7 definierten Kanals gespeichert ist, und daß weitere Informationen im durch den Haarnadelleiter 14₃ definierten Kanal gespeichert sind, was durch die dort eingezeichnete Domäne Ό2 dargestellt sei, so wird in diesem Falle die Information um einen Kanal nach rechts synchron verschoben, und zwar durch Zuführen eines negativen Impulses an die Leiter 14_f und 14.,, gefolgt von gleichlaufenden positiven Impulsen auf den Lciter-

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paaren 14., und 14₁ sowie 14j.und 14.,, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist. Es versteht sich, daß die anstehenden Felder ausreichend sind, die einwandigen Domänen zu verschieben, nicht aber sie zu erzeugen. Demgemäß wird, wenn in einer betrachteten Stelle eine Domäne fehlt, das Fehlen einer Domäne übertragen.

Um die Information wieder in die durch die Haarnadelleiter 14j und 14., definierten Kanäle zurückzuschieben, führt man in ähnlicher Weise gleichlaufende negative Impulse den Leiterpaaren 14, und 14_a sowie 14₂ und 14₄ zu, gefolgt von einem positiven Impuls auf dem Leiterpaar 14., und 14₄ (F i g. 9). Es leuchtet ein, daß die für eine derartige Verschiebung gepulsten Leiter 14 alternativ auch in Serie geschaltet sein können. Das Verschieben einer einwandigen Domäne nach rechts und links findet in einer Weise statt, die der Verschiebung umgekehrter Domänen längs einer leichten Achse entsprechend dem Stand der Technik analog ist. Das für eine Bewegung längs einer schwierigen Achse erforderliche Feld in der schwierigen Richtung ist bei einer Verschiebung längs einer leichten Achse nicht vorhanden.

Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 7 erlaubt daher nicht nur das parallele Auslesen separater Schieberegisterkanäle in einer Weise, die der in Verbindung mit F i g. 1 beschriebenen analog ist, sondern ermöglicht auch, daß eine Information aufeinanderfolgend in einem einzelnen Kanal gespeichert und parallel auf einen anderen Kanal verschoben werden kann. Demgemäß sind eine Mehrzahl Schieberegisterkanäle in einem einzigen Magnetfeld mit der Möglichkeit verfügbar, Information hierzwischen in Parallelform zu verschieben. Beispielsweise wird eine Parallelverschiebung des illustrativen Worts 1011 (Fig. 7) von dem durch den Leiter^ definierten Kanal auf den durch den Leiter 14₄ definierten einfach bewerkstelligt durch bloße Wiederholung der in F i g. 8 dargestellten Impulse.

Die Parallelverschiebung von Informationen aus einem Kanal in einen anderen ist in Verbindung mit der Ausführungsform nach F i g. 7 erläutert worden. Die Fig. 10 und 11 zeigen Anordnungen, mit deren Hilfe einzelne Bit (einwandige Domänen und deren Fehlen) längs eines Schieberegisterkanals entsprechend F i g. 1 oder von einem Kanal auf einen anderen entsprechend F i g. 7 verschoben werden können.

Wenn eine Mehrzahl Spulen so angeordnet werden, daß sie ein Feld in schwieriger Richtung nur längs horizontaler Bänder oder Abschnitte des Films 31 der F i g. 7 erzeugen, ist das Verschieben einzelner Bit in einem Kanal realisiert. Das Feld in der schwierigen Achse wird hier als Befähigungsfeld bezeichnet, weil beim Fehlen eines derartigen Feldes eine Bewegung in einer längs der schwierigen Achse verlaufenden Richtung blockiert ist. Demgemäß wird durch steuerbares Erzeugen der Felder in der schwierigen Achse längs horizontaler Bänder des Magnetfilms eine Verschiebung längs der schwierigen Achse nur durch ein ausgewähltes Band ermöglicht. Wenn jene Bänder etwa doppelt so breit sind wie eine einwandige Domäne und einander (um die Breite einer Domäne) überlappen, erhält man die Möglichkeit, einwandige Domänen in der schwierigen Achse zu verschieben, und zwar jeweils eine zu einem gegebenen Zeitpunkt.

Die Anordnung nach Fig. 10 weist einen dünnen Magnetfilm Sl mit einer Mehrzahl darüberliegender Spulen 52 auf, die wie dargestellt angeordnet und längs der leichten Achse des Films 51 orientiert sind. Sie liegen zwischen einem Befähigungsauswähler 57 und Erde. Die Spulen werden zweckmäßig unter Ver-Wendung der Herstellungsmethode für gedruckte Schaltungen unter Verwendung beispielsweise eines kupferplattierten Kunststoffs hergestellt. Drei Haarnadelleiter 53, 54 und 55 sind zu Erläuterungszwecken dargestellt. Sie liegen zwischen einer Bi- polarimpulsquelle 56 und Erde. Die Wirkungsweise ist der vorstehend beschriebenen vollständig analog. Bei Fehlen eines Feldes in der schwierigen Achse, welches durch Aktivieren einer durch den Befähigungsauswähler 57 ausgewählten Spule 52 erzeugt wird, sind die Bipolarimpulse auf einem ausgewählten Haarnadelleiter daran gehindert, eine Domäne längs der schwierigen Achse zu bewegen. Deshalb kann die einwandige Domäne D3 der Fig. 10 um eine Stelle beispielsweise nach oben bewegt werden, während die Domäne D 5 unverschoben bleibt. Im einzelnen wird dies bewerkstelligt durch aufeinanderfolgendes Aktivieren der die Domäne D 3 überlagernden Spule, sodann die nächstbenachbarte überlagernde Spule 52 (die obere), und sonach die wiederum nächstbenachbarte Spule, und zwar jedesmal wenn Bipolarimpulse dem Haarnadelleiter 53 zugeführt werden. Diese Spulen sind mit dl, dl bzw. d3 bezeichnet. Es leuchtet ein, daß sich die Domäne D 5 nicht verschiebt, weil an ihrer Stelle kein Feld in der schwierigen Achse vorhanden ist. Es leuchtet ebenfalls ein, daß die Domäne D 4 sich nicht verschiebt, weil auf dem Haarnadelleiter 55 keine Bipolarimpulse anstehen. Der Befähigungsauswähler 57 und die Bipolarimpulsquelle 56 liegen an einer nicht dargestellten Steuerungseinheit. Die verschiedenen Schaltungsbauteile können irgendwelche Elemente sein, die in der Lage sind, die hier beschriebenen Funktionen auszuführen.

Fig. 11 zeigt eine Mehrzahl Leiter 6O₁ bis 60„, die längs der leichten Achse des Films 51 orientiert sind und zwischen einem Zeilenauswähler 61 und Erde liegen. Die Leiter folgen einem gezahnten Muster, das längs der schwierigen Achse orientierte Teile aufweist. Diese letzteren Teile liegen zwischen entsprechenden Teilen von Haarnadelleitern 53, 54. Jene Leiter wirken zusammen mit den Haarnadelleitern als Ausbreitungsstreifen, um Felder in der leichten Achse auf vierphasiger Grundlage in definierten Gebieten des Films 51 zu erzeugen. Ein derartiger Betrieb ist einem vierphasigen Ausbreitungsbetrieb vollständig analog. Zu diesem Zweck sind die Haarnadelleiter an eine Ausbreitungsquelle (nicht dargestellt), ebenso an eine Bipolarimpulsquelle wie in Fig. 10 angeschaltet, um eine Übertragung in der schwierigen Achse zu bewirken. Wenn die Haarnadelleiter in Serie geschaltet sind, wird Information durch einen ausgewählten horizontalen Kanal synchron verschoben. Sind alternativ die Haarnadelleiter für ein separates Pulsen ausgelegt, so wird ein asynchroner Betrieb ermöglicht. Die Bewegung einer einwandigen Domäne längs der schwierigen Achse eines Films erfordert bipolare Felder in der leichten Achse, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Jede Änderung des Feldes in der leichten Achse schiebt die Domäne vor, wie dies in den F i g. 4 bis 6 dargestellt ist. Jede solcherart vorbewegte Domäne gibt eine Eingangsstelle frei, bevor das nächstbenachbarte Bit gespeichert wird. Die Zahl der in diesem Zu-

sammenhang erforderlichen Wechsel hängt dann von der Dimension der Domäne ab, die längs der schwierigen Achse bewegt wird. Für Domänen, deren Ausdehnung längs der schwierigen Achse etwa 0,001 cm beträgt, sind eine Reihe Wechsel notwendig, wobei benachbarte Bit um einen Domänenabstand getrennt sind. Die Bitabstände werden beispielsweise aufrechterhalten, während sich die Domänen zwischen den Eingangs- und Ausgangsstellen bewegen.

Die Geschwindigkeit, mit der die Domänen längs der schwierigen Achse eines Films bewegt werden, hängt von Amplitude und Frequenz der den Haarnadelleitern zugeführten Bipolarimpulsen ab. Im einzelnen erhöht eine Frequenzzunahme der Bipolarimpulse die Geschwindigkeit, mit der eine Domäne den in den Fig. 4 bis 6 dargestellten Zyklus durchläuft. Wenn ein einzelner Wechsel einen Vorschub von 2000 Angstiöm-Einheiten bewirkt, dann bestimmt die Zahl der Wechsel pro Sekunde die schließliche Versetzung. Frequenzen von 2 bis 200 MHz liefern eine sekundliche Versetzung von 4000 bis 2-10¹¹ Angstrom oder bis über einen Meter pro Sekunde. Die Amplituden der Bipolarimpulse sind wichtig, weil diese die Extremorientierungen quer durch die als Pfeile M 4 und M 5 in F i g. 6 dargestellten Felder und folglich das Ausmaß der Bewegung der Domänenspitze bestimmen, wie dies in F i g. 4 bis 6 dargestellt ist. Es leuchtet ein, daß größere Impulse zu dem Risiko führen, daß die anfängliche Magnetisierung in der leichten Achse längs der Haarnadel den Film gleichförmig in die schwierige Achse treibt, wodurch Domänen ausgelöscht und andererseits Stördomänen gebildet werden. Hält man aber die Impulse unterhalb einer derartigen Amplitude, so erhält man eine erhöhte Bewegung der Spitzen und folglich eine erhöhte Versetzung pro Wechsel. Impulse, die zwischen dem Wandbewegungsschwellwert des Materials und dem Erzeugungsschwellwert liegen, verursachen eine Versetzung pro Wechsel von etwa 2000 Angström bis zu einer Domänenbreite.

Die Amplitude des Feldes in der schwierigen Achse ist ebenfalls bedeutsam für die Bestimmung der Verschiebungsgeschwindigkeit der Domänen längs einer schwierigen Achse des Magnetfelds. Für ein gegebenes Material ist die Orientierung des mittleren, durch den PfeilM3 der Fig. 6 dargestellten Feldes durch die Amplitude des Felds in der schwierigen Achse bestimmt. Je größer das Feld, desto näher ist der Pfeil M 3 in Richtung der schwierigen Achse ausgerichtet. Dies führt zu einer größeren Bewegung der Domänenspitze und folglich zu einer größeren Domänenversetzung pro Wechsel. Felder in der schwierigen Achse von Null bis zum Domänenerzeugungsschwellwert liefern Domänenverschiebungen, die von Null bis zu einer Domänenbreite pro Wechsel reichen.

Die Koerzitivkraft des Materials spielt gleichfalls eine Rolle bei der Bestimmung der Domänenversetzungsgeschwindigkeit. Beispielsweise kann in Magnetfilmen, in denen der Domänenerzeugungs-Feldschwellwert den Domänenwandbewegungsschwellwert um einen Faktor von etwa 12 überschreitet, der Treibstrom zum Erzeugen der Bipolarimpulse ebenso um einen Faktor 12 variieren. Es leuchtet ein, daß dann die Amplitude der Bipolarimpulse von der Koerzitivkraft des Materials abhängen.

Die Vorteile dieser Anordnungen ergeben sich klarer aus einer Wiederholung der in Rede stehenden Dimensionen. Domänen von 0,003-0,005 cm sind mit Hilfe des optischen Kerr-Effekts beobachtet worden. Demgemäß ermöglichen Haarnadelleiter mit einem Mittenabstand von 0,045 cm eine Anordnung von 500 · 35 Bitstellen pro 6 cm² Film. Eine wesent-■ liehe Reduktion der Domänengröße wurde bei Verwendung von Materialien mit höherer Koerzitivkraft beobachtet. Eine derartige Reduktion erlaubt selbstverständlich eine starke Zunahme der Packungsdichte und es können Packungsdichten der Größenordnung von etwa 1000-100 mit zunehmend höherer Koerzitivkraft des Materials erwartet werden. In ähnlicher Weise wird die mögliche Domänengröße um so kleiner, je dünner der Film ist, wie dies von den üblichen umgekehrten Domänen her bekannt ist. Folglich können durch einfache Herstellungsmethoden für gedruckte Schaltungen mehrkanalige Schieberegister hoher Packungsdichte in einem einzigen magnetischen Dünnfilm erzeugt werden, und es kann die Information mit bemerkenswerter Freiheit innerhalb eines Kanals oder von einem Kanal auf einen anderen in einfacher Weise verschoben werden. Es leuchtet ein, daß die Verschiebung gespeicherter Information auf ein Impulsprogramm ansprechend erfolgt und daß große Höhen in diesem Programm möglich sind. Zusätzlich zu der Serien- oder Parallelbewegung von Bit in orthogonalen Richtungen innerhalb eines Films können benachbarte Wörter oder Bit eines einzelnen Worts getrennt werden, d. h. es kann ein Sortieren der Information durchgeführt werden. Ebenso können Bit verschiedener Wörter steuerbar ausgetauscht werden, wodurch ein Kodieren ermöglicht wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1 2 8. Speicher nach Anspruch 5, dadurch gekenn- _, ... zeichnet, daß eine Mehrzahl längs eines gezahn- Patentansprüche: tgn Wegs geführter Leiter (60i bis 60n in Fig. n) vorgesehen sind, die im allgemeinen längs der

1. Magnetischer Speicher mit einem dünnen 5 leichten Achse verlaufen, aber Teile aufweisen, Film aus anisotropem magnetischem Material, die längs der schwierigen Achse orientiert sind, das in der Ebene des Films Achsen leichter bzw. und daß diese Teile zwischen den Haarnadelschwieriger Magnetisierung aufweist, dadurch leitern (53, 54) längs verschiedener Bänder des gekennzeichnet, daß zum steuerbaren Films liegen und dadurch im Film Kanäle zum Ausbreiten einwandiger Magnetdomänen in dem io selektiven Bewegen einwandiger Domänen längs Film der Speicher eine Schaltung (17, 18) zum der leichten Achse bilden, wenn die Leiter auf Erzeugen einer einwandigen Magnetdomäne auf- mehrphasiger Grundlage gepulst werden.

weist, deren Geometrie von der des Films unab- 9. Speicher nach einem der voranstehenden

hängig ist, sowie eine Ausbreitungsschaltung (16, Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Abtast-

13, B) zum selektiven Bewegen der Domäne längs 15 schaltung (38_t bis 38 „ in F i g. 7), die im Abstand

der Achse schwieriger Magnetisierung. längs der schwierigen Achse von der Schaltung

2. Speicher nach Anspruch 1, dadurch gekenn- (17, 18 in Fig. 1) zur Erzeugung der Domänen zeichnet, daß die Ausbreitungsschaltung aufge- angeordnet und jedem Kanal des Speichers zum baut ist aus einer Felderzeugungsschaltung (B, Feststellen der Gegenwart oder des Fehlens einer 12, 13, Erde; Fig. 1) zum Erzeugen eines Ma- 20 einwandigen Magnetdomäne in diesem Kanal zugnetfelds, das längs der Achse schwieriger Ma- geordnet ist.

gnetisierung ausgerichtet ist, und aus einer bipolarfelderzeugenden Schaltung, die längs der

Achse schwieriger Magnetisierung zum Erzeugen

längs der Achse leichter Magnetisierung gerich- 25 .
teter bipolarer Magnetfelder orientiert ist.

3. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (17, 18 in F i g. 1) Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetischen dafür ausgelegt ist, in dem Film (32 in Fig. 7) Speicher mit einem Dünnfihn aus anisotropem maeinwandige Magnetdomänen (z. B. Dl, D 2) an 30 gnetischem Material, das in der Ebene des Films" einer Mehrzahl Eingangsstellen zu erzeugen, und Achsen leichter bzw. schwieriger Magnetisierung aufdaß die Ausbreitungsschaltung (34, 14J₁ bis 14₅) weist.

dafür ausgelegt ist, die Domänen in längs der Schieberegister sind im Grunde Vorrichtungen, die

schwierigen Achse verlaufenden Kanälen selektiv Informationen längs einer einzigen Achse oder Di-

zu bewegen. 35 mension eines Ausbreitungsmediums übertragen.

4. Speicher nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Schieberegister sind allgemein übliche Bauelemente zeichnet, daß die Ausbreitungsschaltung (34, IA_x datenverarbeitender Systeme. Derartige Bauelemente bis 14₅) ferner dafür ausgelegt ist, die Domänen sind dafür bekannt, ein Instrumentarium zu bilden,

. in Parallelform von einem Kanal zu einem ande- mit dessen Hilfe Information längs einer Achse steuer-

ren längs der leichten Achse selektiv zu bewegen. 40 bar zu einer Ausgangsstellung verschoben werden

5. Speicher nach Anspruch 3, dadurch gekenn- kann, in welcher sie dann festgestellt werden kann, zeichnet, daß eine Bipolarimpulsquelle (34) vor- Obgleich Schieberegister in der Datenverarbeitung gesehen ist, und daß die bipolarfelderzeugende gang und gäbe sind, ist ihr Verwendungszweck desSchaltung eine Mehrzahl haarnadelförmiger wegen beschränkt, weil ohne beträchtlichen Aufwand Leiter aufweist, die an die Bipolarimpulsquelle 45 von solchen Bauelementen nicht mehrere Ausgänge (34) angeschaltet sowie längs der schwierigen im sogenannten Parallelbetrieb abgenommen werden Achse zur Definierung der Kanäle orientiert sind, können. Folglich erschöpft sich der Anwendungsund daß die Bipolarimpulsquelle gepulste, bipo- bereich des Schieberegisters hauptsächlich in den lare Felder in der leichten Achse längs jedes Operationen Eingabe in Serien- oder Parallelbetrieb Kanals erzeugt. 50 — Ausgabe im Serienbetrieb. Dies ist ersichtlich ein

6. Speicher nach Anspruch 2, dadurch gekenn- vergleichsweise begrenzter Anwendungsbereich, zeichnet, daß die felderzeugende Schaltung seg- Das wünschenswerte Ziel eines zweidimensionalen mentweise (52, dl bis d 3 in Fig. 10) derart Betriebs wird bei magnetisch anisotropem Film weiter unterteilt ist, daß längs der Achse schwieriger kompliziert, und zwar wegen der Schwierigkeiten bei Magnetisierung gerichtete Magnetfelder in Bän- 55 der Ausbreitung in der Richtung schwieriger Madern längs des Films erzeugt werden, und daß gnetisierung. Das Problem, einen billigen, nichtseine Befähigungsschaltung (57) zum selektiven destoweniger aber praktikablen magnetischen Spei-Befähigen der in Segmente unterteilten feld- eher zu schaffen, bei dem ein magnetisch anisotropes erzeugenden Schaltung vorgesehen ist. Material mit Achsen leichter bzw. schwieriger Ma-

7. Speicher nach Anspruch 6, dadurch gekenn- 60 gnetisierung in der Ebene des Films vorgesehen ist zeichnet, daß eine Steuerschaltung (40; Fig. 7) und bei dem eine einwandige Magnetdomäne in dem vorgesehen ist, die an die Befähigungsschaltung Film gesteuert ausbreitbar ist, ist durch die Erfindung (57 in Fig. 10) und die Bipolarimpulsquelle (56) dadurch gelöst worden, daß der Speicher eine Schalangeschaltet sowie dafür ausgelegt ist, deren Be- tung zum Bilden einer einwandigen Magnetdomäne trieb für eine Verschiebung bestimmter einwan- 65 aufweist, deren Geometrie von der des Films unabdiger Domänen längs der leichten Achse (z. B. hängig ist, sowie eine Ausbreitungsschaltung zum eine Verschiebung von D 3 nach D 4) selektiv selektiven Bewegen der Domäne längs der Achse zu steuern. schwieriger Magnetisierung.