DE1961887B2 - Speichereinrichtung - Google Patents
SpeichereinrichtungInfo
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- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C17/00—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards
- G11C17/02—Read-only memories programmable only once; Semi-permanent stores, e.g. manually-replaceable information cards using magnetic or inductive elements
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Description
Die Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung zum Speichern von binären Informationen in Form von
magnetischen Zuständen in einem magnetisierbaren Material, dessen Koerzitivkraft sich in einem relativ
kleinen Temperaturbereich stark ändert, wobei das als dünne Schicht auf einen Träger aufgebrachte Material
auf einer Temperatur unterhalb des genannten Temperaturbereichs gehalten und zum Einspeichern einer
binären Information nur ein Flächenelement der Schicht durch einen einstellbaren Energiestrahi über den
genannten Temperaturbereich erwärmt wird, so daß sich die Magnetisierung des bestrahlten Flächenelements
in der von der binären Information gesteuerten Richtung eines äußeren Magnetfeldes einstellt.
Derartige Speichereinrichtungen sind bekannt. Als !Energiestrahl wird z. B. ein Elektronenstrahl in einer Kathodenstrahlröhre verwendet, der durch Spannungen an den Ablenkplatten auf jeden beliebigen Punkt der Schirmfläche eingestellt werden kann. Auf der Innenseite des Schirms bzw. auf einem besonderen Träger davor ist die dünne Schicht aus magnetisierbarem Material aufgebracht. Das von der Information gesteuerte äußere Magnetfeld wird durch eine außerhalb der Röhre angeordnete Spule erzeugt. Wegen der großen Fläche der Spule hat diese eine große Induktivität, und da außerdem für die Erzeugung eines zum Ummagnetisueren eines ausgewählten Flächenelementes ausreichenden magnetischen Feldes ein großer Strom notwendig ist, wird die Ansteuerung der Spule bzw. das schnelle Umschalten des hohen Stromes schwierig. Es wird daher zunächst das betreffende Flächenelement oder ein ganzer Flächenbereich gelöscht, wobei der Strom in der Spule nicht umgeschaltet werden muß, und danach wird bei entgegengesetztem Feld oder bei Mlagnetschichten mit Verzugsrichtung ohne Feld der Energiestrahl nur auf die Flächenelemente gelenkt oder freigegeben, in denen eine »1« eingeschrieben werden soll. Ein direktes Umschreiben der Information eines Flächenelementes mit hoher Geschwindigkeit ist jedoch nicht möglich.
Derartige Speichereinrichtungen sind bekannt. Als !Energiestrahl wird z. B. ein Elektronenstrahl in einer Kathodenstrahlröhre verwendet, der durch Spannungen an den Ablenkplatten auf jeden beliebigen Punkt der Schirmfläche eingestellt werden kann. Auf der Innenseite des Schirms bzw. auf einem besonderen Träger davor ist die dünne Schicht aus magnetisierbarem Material aufgebracht. Das von der Information gesteuerte äußere Magnetfeld wird durch eine außerhalb der Röhre angeordnete Spule erzeugt. Wegen der großen Fläche der Spule hat diese eine große Induktivität, und da außerdem für die Erzeugung eines zum Ummagnetisueren eines ausgewählten Flächenelementes ausreichenden magnetischen Feldes ein großer Strom notwendig ist, wird die Ansteuerung der Spule bzw. das schnelle Umschalten des hohen Stromes schwierig. Es wird daher zunächst das betreffende Flächenelement oder ein ganzer Flächenbereich gelöscht, wobei der Strom in der Spule nicht umgeschaltet werden muß, und danach wird bei entgegengesetztem Feld oder bei Mlagnetschichten mit Verzugsrichtung ohne Feld der Energiestrahl nur auf die Flächenelemente gelenkt oder freigegeben, in denen eine »1« eingeschrieben werden soll. Ein direktes Umschreiben der Information eines Flächenelementes mit hoher Geschwindigkeit ist jedoch nicht möglich.
Andere bekannte Speichereinrichtungen verwenden als Energiestrahl einen Laserstrahl, der durch Spiegel
oder durch einen digitalen Lichtablenker eingestellt wird. Die Schwierigkeiten bei der Erzeugung des
Magnetfeldes treten hier jedoch ebenso auf, so daß auch
erst gelöscht und dann der einschreibende Laserstrahl mit der Information moduliert wird, um eine schnelle
Stromumschaltung in der Spule zu vermeiden.
Die Erfindung gibt nun einen Weg an, die Information in einem Flächenelement direkt schnell umzuschreiben,
und sie ist dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung des Magnetfeldes eine Leiterbahn mäanderförmig
zwischen den Flächenelementen aufgebracht ist. Durch diese mäanderförmige Führung der Leiterbahn
wiid die Verteilung des magnetischen Feldes in der
Speicherschicht wesentlich gleichmäßiger, so daß ein geringerer Strom ausreichend ist. Außerdem ist die
Induktivität der Leiterbahn in dieser Anordnung geringer, so daß sich der Strom in der Leiterbahn rasch
umschalten läßt. Dadurch ist ein schnelles, direktes Einschreiben möglich, indem der Strom durch die
Information unmittelbar moduliert wird und der Energiestrahl nur noch die Aufgabe der Adressenauswahl
hat. ίο
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die mäanderförmig geführte Leiterbahn zwischen den Flächenelementen,
Fig.2a die Leiterbahn umschließende magnetische
Flächenelemente,
Fig. 2b einen Querschnitt durch zwd solcher Flächenelemente,
F i g. 3a eine Speicherebene für einen wortorganisierten Speicher,
Fig.3b den Aufbau einer Bitebene eines derartigen
Speichers,
Fig.4 schematisch die Ansteuerung des Speichers
mit einem Laserstrahl und die informationsabtastung.
In Fig. 1 sind der besseren Übersichtlichkeit wegen
nur einige Flächenelemente 1 gezeichnet, zwischen denen die Leiterbahn 2 mäanderförmig aufgebracht ist.
Die einzelnen Flächenelemente 1 sind hier nämlich durch einen Zwischenraum voneinander getrennt. Dies
ist zwar nicht unbedingt notwendig, hat aber den Vorteil, daß die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen
Flächenelemente 1 und die Induktivität der Leiterbahn 2 geringer sind. Ein Strom / in der
Leiterbahn 2 erzeugt dann in den einzelnen Flächenelementen senkrecht zur Oberfläche stehende Magnetfelder,
deren Richtung von Spalte zu Spalte der Flächenelemente abwechselt. Diese Tatsache muß
entweder beim Einschreiben oder beim Auslesen berücksichtigt werden, was über die Adresse in der
waagerechten Koordinate leicht möglich ist. Dieses Auslesen kann z. B. durch Ausnutzen des Farady-Effektes
geschehen, indem das ausgewählte Flächenelement mit einem polarisierten Laserstrahl bestrahlt und die
Drehung der Polarisationsebene des durchdringenden Lichtes ausgewertet wird. Für einen solchen Speicheraufbau
müssen magnetische Werkstoffe mit großer magnetischer Anisotropie oder mit kleiner Magnetisierung
verwendet werden, wie z. B. MnBi, GdjFe^Oii,
Al-Ferroxdure und YFeO).
Eine andere Ausführung ist in Fig. 2 dargestelk, wo
die Flächenelemente als die Leiterbahn 2 umschließende Speicherelemente 3 ausgebildet sind, so daß sich ein
geschlossener magnetischer Fluß ergibt. Fig. 2b stellt einen Schnitt durch zwei solcher nebeneinanderliegender
Speicherelemente dar, um den genauen Aufbau besser zu zeigen. Der Träger 6 ist im Bereich des
Speicherelementes 3 mit einer magnetisch wirksamen Schicht 5 bedeckt. Statt dessen kann der Träger 6 auch
über die ganze Fläche mit einer solchen Schicht bedeckt sein oder selbst aus magnetisch wirksamem Material
bestehen.
Auf dieser unteren Schicht wird nun die Leiterbahn 2 so aufgebracht, saß sie in der Draufsicht einen
mäanderförmigen Verlauf zeigt. Die Leiterbahn kann auch isoliert auf der Unterschicht aufgebracht und auch
mit einer weiteren Isolierschicht, z. B. SiOi. bedeckt
werden, besonders wenn das Material der Unter- und rlrr Deckschicht 4 und 5 einen kleinen spezifischen
Widerstand besitzen. Zum Schluß wird die Deckschicht 4 aufgebracht, so daß sie die untere Schicht 5 auf beiden
Seiten der Leitbahn 2 gut berührt. Nur diese letztere Deckschicht 4 muß aus einem Material bestehen, dessen
Koerzitivkraft sich in einem schmalen Temperaturbereich stark ändert. Wegen des geschlossenen magnetischen
Kreises kann das Material aber reiativ weichmagnetisch
mit größerer Magnetisierung sein, wie z. B. Silizium-Eisen. Die untere Schicht 5 oder der Träger 6
selbst können als magnetischer Rückschluß aus beliebigem weichmagnetischem Material bestehen.
Das zerstörungsfreie Auslesen mit Hilfe des Faraday-Effektes ist in diesem Fall ungünstig, da die Strahlung
durch die mehreren Schichten, insbesondere durch die Leiterbahn, völlig absorbiert wird und die Randschicht
neben der Leiterbahn 2 zu schmal ist. Außerdem ist die Deckschicht 4 nicht mehr senkrecht zur Oberfläche,
sondern parallel dazu magnetisiert, wie in F i g. 2b durch die Pfeile angedeutet ist, wobei die Richtung der
Magnetisierung bei einer bestimmten Stromrichtung von Spalte zu Spalte wechselt. Das Auslesen kann hier
aber durch Ausnutzen des magneto-optischen Kerr Ef fektes geschehen, demzufolge ein polarisierter Lichtstrahl
bei Reflexion an einer magnetisierten Oberfläche in der Polarisationsebene gedreht wird. Viele Materialien
lassen sich jedoch nur schwer mit einer glatten Oberfläche aufbringen. In diesem Fall kann der Speicher
auch von der Rückseite her abgetastet werden, da die untere Schicht 5 auf die sehr glatte Oberfläche des
Trägers 6 aufgebracht ist und somit zwangsläufig selbst sehr glatt ist.
Für die Auswertung des optischen Signals, d. h. für die Umwandlung in ein elektrisches Signal ist für alle
Flächenelemente nur ein Detektor ausreichend, da immer nur ein Flächenelement bestrahlt wird. Dies gilt
auch für das Auslesen mittels Farady-Effekt.
Um die Kapazität eines solchen Speichers zu vergrößern, können einmal entsprechend mehr Flächenelemente
angeordnet werden. Damit steigt jedoch die Gesamtlänge der mäanderförmigen Leiterbahn so
weit, daß wieder Schwierigkeilen bei der Ansteuerung dieser Leiterbahn entstehen können. In diesem Falle
kann die Leiterbahn in zwei oder mehrere Abschnitte geteilt werden, die getrennt voneinander ansteuerbar
sind. Eine andere Möglichkeit ist. die Flächenelemente in eine Anzahl gleich großer Gruppen 9 aufzuteilen, wie
in F i g. 3b angegeben ist. Jede Gruppe 9 hat dann etwa die in F i g. 3a gezeigte Anordnung der Flächenelemente
1. Eine derartige Speicherebene 8 wird mit einer
Auswahlanordnung gemäß F i g. 4 betrieben. Darin wird der Energiestrahl 14. in diesem Fall aus einem Laser 10,
nach dem Durchlaufen der Einstellmittel 11 wie /.B. einen digitalen Lichtablenker durch einen Strahlteiler 12
(beam splitter) geleitet, der den Energiestrahl 14 in mehrere, vorzugsweise parallele Ausgangsstrahlcn 15
etwa gleicher Intensität aufspaltet. Die Abstände dieser aufgespaltenen Ausgangsstrahlen 15 sind gleich den
Abständen der Gruppen 9 (»11« bis '>p<7«) von Flachenelementen, so daß die Ausgangsstrahlcn bei
einer bestimmten Ablenkung in allen Gruppen 9 das gleiche, z. B. das linke obere Flächenelement treffen. Es
werden also so viele Flächenelemente gleichzeitig eingeschrieben oder ausgelesen, wie Gruppen vorhanden
sind, so daß für jede Gruppe eine eigene Leiterbahn mit Ansteuerungs- bzw. Auswahlmitteln und auch ein
eigener Detektor vorhanden ist. In F i g. 4 sind dabei nur für eine Gruppe 9 die notwendigen elektrischen oder
optischen Mittel gezeigt. Wie schon erwähnt, wird hier
als Energiestrahlquellc 10 ein Laser angenommen, der einen fokussiertcn Lichtstrahl in einen digitalen
Lichtablenker 11 sendet. An diesen werden die aus der
gegebenen Adresse gebildeten elektrischen Signale angelegt, so daß der austretende Lichtstrahl 14 auf das
zur Adresse gehörige Flächenelement 1 gelenkt wird. Vorher durchläuft der Lichtstrahl 14 noch einen
Strahlteiler 12, der den Lichtstrahl so aufteilt, daß die einzelnen Teilslrahlen 15, von denen hier nur einer
dargestellt ist, in jeder Gruppe auf das gleiche Flächenelement gelenkt wird. Zum Einschreiben einer
Information wird nun der Laserstrahl auf hohe Energie geschaltet und am Ausgang 18 ein Strom durch die
Leiterbahn 2 geschickt, der aus der am Eingang 19 in das Informationsregister 17 eingegebenen Information
erzeugt wird. Zum Auslesen eines Speicherplatzes wird der Laserstrahl, jetzt mit geringer Energie, um die
eingeschriebene Information nicht zu zerstören, polarisiert und das reflektierte Licht mit der Linse 13
gesammelt und über einen nicht dargestellten Analysator auf den photoelektrischen Verstärker 16 geleitet,
dessen Ausgangssignal ebenfalls auf das Informationsregister 17 führt. Diese gelesene Information kann an
anderer Stelle in der gleichen Gruppe 9 wieder eingeschrieben werden, d. h. ein bit wird innerhalb des
Speichers übertragen, oder diese Information kann an dem Ausgang 20 abgenommen werden. Das gewünschte
Flächenelement kann dann durch elektrische Auswahl der Leiterbahn bzw. des photoelcktrischen Verstärkers
der betreffenden Gruppe erhalten werden. Auf diese Weise kann eire gewünschte Information sehr schnell
und einfach aus einer großen Menge von Informationen ausgewählt werden.
Die zuletzt beschriebene Struktur der Speicherebene 8 nach Fig. 3b kann auch sehr vorteilhaft als
wortorganisierter Speicher verwendet werden. In diesem Falle enihält die Speicherebene 8 vorzugsweise
so viele Gruppen 9, wie ein Datenwort an bits enthält, oder ein Vielfaches davon. Bei der in F i g. 3b
dargestellten Speicherebene 8 können also Datcnworte
mit je m = ρ χ q bits gespeichert werden. Wenn die
einzelnen Gruppen 9 entsprechend F'. g. Ja aufgebaut sind, wobei je Flächenelemente 1 ein bit gespeichert sein
möge, so kann der Speicher 8 also r ■ s - η Datcnworte
speichern. Für jede Gruppe 9 ist dabei entsprechend F i g. 4 eine eigene Sammellinse 13 sowie eine
elektronische Steuereinheit mit einem photoelcktrischen Verstärker 16 und einem Informationsregister 17
mit Stromgenerator für den Strom durch die Leiterbahn 2 je Gruppe 9 vorhanden entsprechend jedem bit des
Wortes.
Bei allen diesen Anordnungen wird vorausgesetzt, daß die E;nstellmittel den Energiestrahl genau auf alle
Speicherelemente einstellen können. Schon bei kleinen Ungenauigkeiten in den Ablcnkmittein, /.. B. einem
digitalen Lichtablenker, oder bei Speichern mit Wortorganisaiion auch bei Ungenauigkeiten im Strahlteiler
trifft der Ersergiestrahl nur in einigen Bereichen des Speichers die Speicherelemente genau, in anderen
Bereichen fällt der Energiestrahl dann zwischen die Speicherelemente oder sogar auf falsche. Auch müssen
die Speicherelemente sehr genau auf den Träger angeordnet sein, damit sich auch keine Toleranzen
addieren können. Es sind daher also sehr aufwendige und teuere Einstellmittel oder, z. B. bei Laserstrahlen,
optische Korrekturmittel erforderlich. Diese Schwierigkeiten können vermieden werden, wenn der Energiestrahl
mit den Ablenkeinheiten und gegebenenfalls mit dem Strahlteiler zur Herstellung der Speichcrebene
selbst verwendet wird, z. B. durch eine Folge von Beschichtungen und photolithographischen Verfahren.
Dadurch wird erreicht, daß der Energiestrahl zwangsläufig alle Speicherelemente richtig trifft, wenn er nur
auf ein Speicherelement bzw. auf zwei z. B. diagonal gegenüberliegende genau eingestellt ist. Es können
dann auch Einstellmittel und Strahltciler mit großen
Ungenauigkeiten verwendet werden, die entsprechend billiger sind.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Speichereinrichtung zum Speichern von binären Informationen in Form von magnetischen Zuständen
in einem magnetisierbaren Material, dessen Koerzitivkraft sich in einem relativ kleinen Temperaturbereich
stark ändert, wobei das als dünne Schicht auf einen Träger aufgebrachte Material auf
einer Temperatur unterhalb des genannten Temperaturbereichs gehalten und zum Einspeichern einer
binären Information nur ein Flächenelement der Schicht durch einen einstellbaren Energiestrahl über
den genannten Temperaturbereich erwärmt wird, so daß sich die Magnetisierung des bestrahlten
Flächenelementes in der von der binären Information gesteuerten Richtung eines äußeren Magnetfeldes
einstellt, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung des Magnetfeldes eine Leiterbahn
(2) mäanderförmig zwischen den Flächenelementen (1) aufgebracht ist.
2. Speichereinrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahn (2) in mehrere
Teile unterteilt ist.
3. Speichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Flächenelemente
(1) durch einen Zwischenraum voneinander getrennt sind.
4. Speichereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flächenelemente als die
Leiterbahn (2) umschließende Speicherelemente (3) ausgebildet sind.
5. Speichereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (β) zumindest in
dem Bereich der Speicherelemente (3) aus vorzugsweise weichmagnetischem Material besteht bzw. mit
solchem Material bedeckt ist und einen Teil (5) der Umschließung bildet.
6. Speichereinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einergiestrahl (14) ein Laserstrahl ist.
7. Speichereinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Laserstrahls
durch einen digitalen Lichtablenker(ll) erfolgt.
8. Speichereinrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
das Auslesen einer Information in entsprechender Weise wie das Einschreiben mit einem einstellbaren
Strahl polarisierter elektromagnetischer Wellen geringerer Intensität erfolgt und die Drehung der
Polarisationsebene des durchgehenden oder reflektierten Strahls die Information enthält.
9. Speichereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Flächenelemente (1) nur
ein optischer Detektor (13,16) vorgesehen ist.
10. Speichereinrichtung aach Anspruch I oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß
die Flächenelemente (1) in mehrere Gruppen (9) mit gleicher Anzahl und Anordnung eingeteilt sind und
der Energiestrahl (14) nach Durchlaufen der Einstellmittel (11) einen Sltrahlteiler (12) durchläuft,
der den eingestellten Energiestrahl (14) in so viele Energiestrahlen (15) etwa gleicher Intensität aufspaltet
wie Gruppen (9) vorhanden sind, wobei die ausgehenden Energiestrahlen (15) bei verschiedenen
Einfallspunkten des einfallenden Energiestrahls (14) konstante, den Abständen der Gruppen (9) entsprechende
Abstände voneinander haben.
11. Speichereinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Gruppe (9) in
jeweils dem gleichen Flächenelement (1) je ein bit eines Datenwortes speichert.
12. Speichereinrichtung nach Anspruch I oder
einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung der Flächenelemente (1) und der
Leiterbahnen (2) mit Hilfe derselben Einstellmittel (11) und gegebenenfalls Strahlteiler (12) erfolgt, die
auch für den Betrieb der Speichereinrichtung vorgesehen sind.
Priority Applications (7)
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BE760026D BE760026A (fr) | 1969-12-10 | Memoire | |
DE19691961887 DE1961887C3 (de) | 1969-12-10 | Speichereinrichtung | |
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GB58018/70A GB1299008A (en) | 1969-12-10 | 1970-12-07 | Magnetic storage devices |
FR707044049A FR2070792B3 (de) | 1969-12-10 | 1970-12-08 | |
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---|---|---|---|
DE19691961887 DE1961887C3 (de) | 1969-12-10 | Speichereinrichtung |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE1961887C3 DE1961887C3 (de) | 1978-02-16 |
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ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
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FR2070792A7 (de) | 1971-09-17 |
US3702993A (en) | 1972-11-14 |
JPS509655B1 (de) | 1975-04-15 |
NL7017792A (de) | 1971-06-14 |
GB1299008A (en) | 1972-12-06 |
DE1961887A1 (de) | 1971-06-16 |
BE760026A (fr) | 1971-06-08 |
FR2070792B3 (de) | 1973-08-10 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |