DE1964951A1 - Speicher fuer binaere Informationen - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser DIpL-In?. Gottfried leiser Patentanwalt· T«I»gramm»i Labyrinth MOndim

T.l.fon. 13 15 10 Poitich«dckonto, MOndran 11707*

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unser Zeichen: C 2736

COMPAQNIE INTERNATIONALE POUR L»INPORMATIQÜE 68, Route de Versailles, Louveciennes/Frankreich

Speicher für binäre Informationen

Die Erfindung betrifft Speicher für binäre Informationen, welche eine dünne Magnetschicht mit einaxialer Anisotropie aufweisen, in der die Werte 0 und 1 der Informatlontbeatandtelle durch entgegengesetzte Orien-

Bu/ku

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BAD ORIGl

NAt.

tlerungen der Magnetisierung an den Speicherpunkten der Schicht dargestellt werden.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung weist ein Speicher dieser Art wenigstens einen langggestreckten Träger auf, welcher wenigstens eine Magnetschicht trägt, in der ein schraubenförmiger Kanal zur Portpflanzung der Magnetisierungsbereiche von Informationsbestandteilen ausgebildet ist, wobei die Anisotropieachse in einer Richtung etwa senkrecht zur Längsausdehnung des Trägers ausgerichtet ist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine solche Anordnung in ein magnetisches Drehfeld eingebettet, wodurch die Fortpflanzung der Informationsbestandteile längs dieses schraubenförmigen Portpflanzungskanals gewährleistet wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Speicher eine Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Wechselfeldes auf, wodurch, wenn erforderlich, die genannte Portpflanzung unterbunden wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Speicher eine Einrichtung zur Erzeugung eines magnetischen Gleichfeldes auf, wodurch einer der anisotropen Magnetisierungszustände dee magnetischen Materials der Schicht begünstigt und, wenn erforderlich, aufge prägt wird.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Figur 1

Figur 1 die Wirkung der Anwendung eines magnetischen Drehfeldes auf ein Speicherelement in Form einer dünnen zylindrischen Schicht,

Figur 2 einen Teil des schraubenförmigen Fortpflanzungskanals für Magnetlsierurigsbereiche unter der Wirkung eines magnetischen Drehfelds,

Figur 3 Querschnitte von verschiedenen Ausführungsformen eines Speicherelements in Form einer dünnen Magnetschicht, welche einen schraubenförmigen Fortpflanzungskanal bildet, wobei diese Ausfuhrungsformen in der erfindungsgemäßen Weise auswertbar sind,

Figuren 4 bis 7 Seitenansichten von verschiedenen Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Speichers, welche nachfolgend "Elementarspeicher" genannt werden,

Figur 8 Ausführungsbeispiele von Einzelheiten solcher Elementarspeicher,

Figur 9 eine mögliche Gruppierung von Elementarspeichern, wodurch dieselben einem einzigen magnetischen Drehfeld zugeordnet werden,

Figuren 10 und 11 zwei mögliche Auswahlarten zum Schreiben und Lesen in einer Gruppierung von Elementarspeichern, welche zur Vereinfachung auf vier Elemente vermindert ist,

Figur 12 eine andere Ausführungsform der in den Figuren

4 bis 009829/1611

βΑί> OBiGlNAL

4 bis 7 gezeigten Elementarspeicher mit einer anderen Auswahlart zum Schreiben und Lesen und

Figur 13 eine Speicheraüswahlanordnung, in welcher die in Figur 12 gezeigten Anordnungen verwendet werden.

In Figur 1 ist ein Ring aus einer dünnen Magnetschicht mit einaxialer Anisotropie dargestellt, wobei die Anisotropieachse mit K bezeichnet ist. Durch hier nicht näher zu erläuternde Einrichtungen erhält man den Zustand," daß zwischen den Punkten A und B eine Umkehrung des Magnetisierungszustandes bezüglich des Bereiches M herrscht, was besagt, daß bei in Umfangsrichtung verlaufender Anisotropieachse die Magnetisierungsrichtung in der Zone AB derjenigen in der Zone M entgegengerichtet ist. Wenn nun dieser Ring in ein magnetisches Drehfeld H eingebettet wird, so pflanzen sich die Wände des Magnetisierungsbereiches mit umgekehrter Magnetisierung fort, indem sie durch dieses Feld in der in den Ansichten a) bis e) in Figur 1 gezeigten Weise mitgenommen werden.

Wenn man daher die dünne Magnetschicht mit einaxialer Anisotropie längs einer Schraubenlinie auf einem Zylinder (Figur 2) anordnet, wobei die Vorzugsachse der Magnetisierung oder leichte Magnetisierungsachse K im wesentlichen senkrecht zur Achse der Schraubenlinie verbleibt, wie sie es bezüglich der Achse des Rings in Figur 1 war, erzeugt die Anwendung eines sich um diese Achse drehenden Feldes eine ähnliche Wirkung, indem die Bereichswände jeder Stelle mit "umgekehrter" Magneti

sierung 009829/1611

sierung mitgenommen werden. Der Speicherpunkt, In welchem durch diese Umkehr der Magnetisierungsrichtung eine Binärziffer 1 eingeschrieben worden ist, verschiebt sich längs des schraubenförmigen magnetischen Kanals in einer Richtung, welche durch die Steigungsrichtung dieser Schraubenlinie und durch diejenige der leichten Magnetisierungsrichtung bezüglich der Drehrichtung des Drehfeldes bestimmt wird. Eb ist jedoch festzustellen, daß die Umkehrung des Magnetisierungszustandes des Bereiches nicht vollständig ist und tatsächlich, wie durch den Pfeil 1 angegeben, nicht l80° erreicht. Dies ist jedoch ohne Bedeutung und in der Praxis werden die Windungen des schraubenförmigen Kanals mit einer Neigung von etwa 90° gegen die Zylinderachse ausgebildet, wobei die Zeichnung nur der klaren Darstellung dient.

Unter dünnen Schichten werden Magnetschichten verstanden, deren Dicke zwischen einigen hundert und einigen tausend Sngström liegt. Es sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Schichten dieser Art bekannt, die hier nicht im einzelnen erläutert werden müssen. Die Anisotropieachse kann in an sich bekannter Weise durch Anlegen eines magnetischen Orientierungsfeldes festgelegt werden, und zwar entweder während des Aufbringens, Insbesondere wenn die Schicht durch Aufdampfen der Bestandteile hergestellt wird, oder nach dem Aufbringen unter Ausglühen, wenn die Schicht auf elektrochemischem oder insbesondere elektrolytischem Wege hergestellt wird. Xn allen Fällen ergibt sich eine dünne anisotrope Schicht mit gleichförmiger Magnetisierung, welche

in Ot»20/1l11

in einer Richtung ausgerichtet ist, die beispielsweise als der Binärziffer O entsprechend angesehen werden kann. An jeder Stelle kann durch Umkehrung dieser Magnetisierungsrichtung, beispielsweise durch Kernbildung, eine Binärziffer 1 an die Stelle der Binärziffer O gesetzt werden. Um die .erfindungsgemäß erforderlichen schraubenförmigen Kanäle zu erzielen, kann man jedoch verschiedene Anordnungen verwenden. Beispielsweise kann der Kanal aus einer einfachen Spirale aus magnetischem Material, beispielsweise Eisen-Nickel-Kobalt, bestehen, welche direkt durch eine geeignete Maske auf die Oberfläche des Trägers aufgebracht ist. Bei einer anderen Ausführungsform kann der Kanal beispielsweise in der folgenden Weise hergestellt werden: Die Oberfläche des Zylinders wird mit einer dünnen Aluminiumschicht überzogen und diese Schicht wird beispielsweise gemäß der Form des gewünschten Kanals graviert. Sodann wird eine gleichmäßige Schicht aus einer ferromagnetischen Legierung, beispielsweise aus Eisen-Nickel-Kobalt oder einer anderen Legierung, über dem Aluminium und der durch Photogravüre hergestellten Rille aufgebracht. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Oberfläche des Zylinders gleichförmig mit einer dünnen Schicht aus weichferromagndischem Material, beispielsweise Eisen-Nickel-Kobalt, Überzogen, eine dünnem unmagnetische Spirale auf der Oberfläche dieser dünnen Schicht (beispieleweise durch einen mit Photogravure behandelten Photoresist) ausgebildet und sodann wird eine Schicht aus härterem magnetischen Material, beispielsweise aus Nickel-Kobalt, über dieser gesamten Anordnung ausgebildet. In jedem Fall ist der "Fortpflansungskanal" auf diese Welse in dem Element geeignet festgelegt.

009829/1611 ~

Die Oberfläche des Trägers soll eine sehr geringe Rauhheit und vorzugsweise sogar einmnahezu optisch polierten Zustand aufweisen. Infolgedessen kann dieser Träger entweder ein Glasstäbchen 11 gemäß der Ansicht a) .in Figur 3 oder ein Metallstäbchen 12 gemäß der Ansicht b) sein, welcher vorzugsweise einem elektrolytischen Poliervorgang unterworfen wurde. Pur den Betrieb wird es bevorzugt, daß wenigstens die Seele des Trägers elektrisch leitend ist, was in den Ansichten c) und d) der Figur 3 dargestellt ist. In der Ansicht c) ist ein massiver Leiter 14 von einem Dielektrikum 13 umhüllt, auf dessen Oberfläche der schraubenförmige magnetische Kanal 10 ausgebildet ist. In der Ansicht d) ist der Leiter eine Metallisierung 15 der inneren Oberfläche eines dielektrischen Rohrs 13. Der Durchmesser des Trägers kann beispielsweise in der Größenordnung von Millimetern liegen, wobei der schraubenförmige Kanal in der Größenordnung von 200 Mikrometer und die Breite des Kanals in der Größenordnung von 75 Mikrometer liegt. Die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der magnetischen Bereichswände der Speicherstellen hängt offensichtlich von der Drehgeschwindigkeit des magnetischen Drehfeldes ab und kann beispielsweise auf einen Wert in der Größenordnung von 2 · 10^ cm/see gebracht werden. Die Trennung zwischen Speicherstellen liegt offensichtlich in der Größenordnung einer Ganghöhe des schraubenförmigen Kanals.

Es kann festgestellt werden, daß der Querschnitt des Trägers und daher des Speicherelements nicht kreisförmig seih muß* Es genügt, daß die Intensität des magnetischen

Drehfeldes 009829/1611

Drehfeldes gleichförmig ist.

Figur 4 zeigt ein ersteB Ausführungsbeispiel eines Elementarspeichers, welcher aus einem zylindrischen Träger besteht, welcher den schraubenförmigen Wagnetischen Kanal 10 zwischen zwei Endabschnitten 16 und 17 trägt, die vorzugsweise eine größere Breite besitzen als der Kanal und beispielsweise die Enden des , Trägers praktisch vollständig umfassen. In unmittelbarer Nähe des Teils 16 ist ein quer verlaufender Leiter 18 dargestellt. In unmittelbarer Nähe des Teils 17 ist ein quer verlaufender Leiter 19 dargestellt. Der Leiter 18 1st beispielsweise der Kernbildungsleiter, das heißt, daß jedesmal bei Erregung desselben durch einen Informationsstrom, welcher die Binärziffer 1 darstellt, die Orientierung der Magnetisierung im Abschnitt 16 umgekehrt und dadurch diese Ziffer an dieser Stelle eingeschrieben wird. Das Drehfeld H läßt diesen umgekehrten Magnetisierungsbereich mit seiner Antriebsgeschwindigkeit bis zum anderen Ende des magnetischen Kanals zur Stelle 17 fortschreiten, an der der Leiter 19 diesen Informationsbestandteil "liest". Dieses Speicherelement verhält sich daher ohne weiteres als zeitweiliger Umlaufspeicher, welcher jedem an seinem Eingang eingeschriebenen Informationsbestandteil eine Verzögerung erteilt, die gleich der Anzahl von Dreh-"Zyklen" des Antrlebßfeldee und daher gleich der Qesamtanzahl von Windungen des schraubenförmigen Kanals 10 einschließlich der Bereiche 16 und 17 ist· Für die oben erwähnten Abmessungen kann die Dauer eines Zyklus leicht in der Größenordnung von 2 Mikrosekunden liegen*

üjni 009829/1611

INSPECTED

Um die Information zu erhalten und so das verzögernde Registerelement in einen semipermanenten, nämlich löschbaren und wiederbeschreibbaren Elementarspeicher umzuwandeln, werden erfindungsgemäß zwei Maßnahmen vorgesehen, die getrennt oder gleichzeitig anwendbar sind: Verhinderung der Wirkung des Drehfeldes (eine Abschaltung desselben wäre wenig praktisch); Schleifenschaltung des Umlaufspeicherregisters.

Um die Antriebswirkung des Drehfeldes zu verhindern, 1st es erforderlich, an den Elementarspeicher ein magnetisches Wechselfeld anzulegen, welches entweder durch das Fließen eines Wechselstroms im Leiter 14 (oder 15) erzeugt werden kann, wenn ein solcher vorhanden ist, oder welches durch das Fließen eines Wechselstroms in einem besonderen Leiter erzeugt werden kann, wie er bei 20 in der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform in unmittelbarer Nähe des Elementarspeichers dargestellt 1st. Dieser Wechselstrom wird natürlich während der Schreibdauer einer Folge von Informatlonselementen unterdrückt, das heißt bei jedem Schreiben einer solchen Folge während der Zeit, die erforderlich ist, damit das erste Informationselement das andere Ende des Kanals des Elementarspeichers erreicht. Er wird ebenfalls während jedes Lesevorgänge unterdrückt, da dieser dynamisch durch den Durchgang der vom Drehfeld angetriebenen Informationselemente unter dem Leseleiter erfolgt·

Zur Ausbildung eines in eich zu einer Schleife geschalteten magnetischen Umluafregistere müssen entweder zwei

einfache 009820/1*11

- ίο -

einfache Elemente gekoppelt werden, wie in Figur 6 gezeigt, oder es muß ein Speicherelement mit zwei überlagerten schraubenförmigen Kanälen und umgekehrtem Windungssinn gebildet werden, wobei die Ganghöhe in beiden Kanälen gleich bleibt. Bei gleicher Richtung des Drehfeldes gewährleistet die Umkehrung des Windungssinnes zwischen den beiden Kanälen die Fortpflanzung der Informationselemente in einer geschlossenen Schleife und daher die Erhaltung des in den Speicher geschriebenen.

Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 sind zwei Speicherelemente, das erste mit seinem schraubenförmigen Kanal 10 und das zweite mit seinem schraubenförmigen Kanal 01, an ihren Enden durch magnetische Brücken 21 und* 22 gekoppelt, wobei sich diese Elemente parallel zueinander und in engem Abstand voneinander erstrecken. Jede der Brücken berührt die Enden der Kanäle, die sie miteinander verbindet, so daß ein im Kanal 10 unter der Brücke 21 vorhandener Magnetisierungsbereich bei einer Periode des Drehfeldes auf das entsprechende Ende des anderen Kanals 01 übertragen wird, injdem er sich bis zum entgegengesetzten Ende fortpflanfc und wieder durch die Brücke 22 auf den Kanal 10 übertragen wird usw. Jede Brücke kann beispielsweise aus einer Magnetschicht mit · einaxialer, entlang der Längserstreckung gerichteter Anisotropie bestehen, welche auf einen flachen Träger, beispielsweise aus dielektrischem Material, in Form einer dünnen Kunststoffschicht, aufgebracht ist. Es sind mehrere mögliche Lagen für die Kernbildungs- und Leseleiter angegeben. Tatsächlich kann man, je nach Er

fordernis 009829/1811

ORIGINAL INSPECTED

- li -

fordernis, mehr als einen Kernbildungs- oder Leseleiter einem Speicherelement zuordnen. Das eigentliche Register erstreckt sich von der Stelle Re auf dem schraubeförmigen Kanal 10 zur Stelle Rs auf dem schraubenform mlgen Kanal 01.

Statt zwei Speicherelemente durch magnetische Brücken miteinander zu verbinden, kann man dieselben durch äußere Lese- und Schreibkreise verbinden, welche den Leseleiter des einen Speicherelements mit dem Kernbildungsleiter des anderen Speicherelements verbinden und umgekehrt.

Figur 7 zeigt einen Elementarspeicher mit doppeltem Kanal, wobei der "rückführende" Kanal 01 mit einer zwischengelegten isolierenden Schicht 23 dem "vorwärtsführenden" Kanal 10 überlagert ist, wobei die Magnetschichten jedoch an den Stellen Re und Rs in direkter Berührung stehen. Die Wirkungsweise ist ohne weiteres verständlich.

In den Figuren 4 bis 7 sind die Leiter 18 und 19 flach dargestellt,· aber diese Darstellung stellt keine Beschränkung dar. Beispielsweise 1st in der Ansicht a) der Figur 8 gezeigt, daß ein solcher Leiter, wenn gewünscht, als ebene Spirale ausgebildet sein kann, welche beispielsweise auf beide Flächen einer dünnen dielektrischen Folie aufgedruckt ist. In der Ansicht b) ist der Leiter durch eine Metallisierung 38 auf einem Teil des Materials des magnetischen Kanals und durch einen daran angelöteten Draht 39 gebildet. In der An*

sieht 009829/1611

Sicht e) ist der Leiter 18 ein sehr feiner, isolierter Draht, welcher um das Ende des Stäbchens gewickelt ist. Man kann auch flache, längs der Achse des Stäbchens ausgerichetete Schleifen verwenden und dergleichen.

Der in den Figuren 4 bis 7 dargestellte Leiter 14 ist im wesentlichen deshalb vorteilhaft, weil er die Anwendung eines (wenn erforderlich, dem Sperrwechselstrom überlagerten) Gleichstroms gestattet, um die anisotrope Magnetschicht in gewisser Weise zu "polarisieren" und dadurch den Normalzustand der Magnetisierung des Materials in bezug auf den "umgekehrten" Zustand für die Darstellung der Ziffer 1 zu begünstigen. Um darüberhinaus einen Speicherinhalt völlig zu löschen, genügt es, die Stärke dieser Gleichstromkomponente ausreichend zu erhöhen, um das magnetische Material zu sättigen, woraus sich die vollständige Rückkehr in den der Binärziffer entsprechenden Magnetisierungszustand ergibt. Man kann, natürlich weniger vorteilhaft, zu diesen Zwecken einen äußeren Leiter verwenden.

Auch bei einem zur Schleife geschalteten Speicherregister ist die Anwendung eines Wechselfeldes zur Sperrung oder Verhinderung der Wirkung des Drehfeldes und zum "Einfrieren" der Information in demselben in bestimmten praktischen Anwendungsfällen möglich.

Die oben beschriebenen Elementarspeicher werden vor allem zur Herstellung von Speicherblocks verwendet, welche infolgedessen eine besonders kompakte Bauweise besitzen. Dazu genügt es, die Speicherelemente, wie

beispielsweise 009829/1611

ORfGJNAL INSPECTS

beispielsweise in Figur 9 gezeigt, parallel zueinander anzuordnen und diesen Block 24 in ein Drehfeld einzubetten, welches beispielsweise von zwei aufeinander senkrechten Spulen erzeugt wird, die auf einem magnetischen Rahmen 25 angeordnet sind und jeweils durch die beiden Phasen 01 und 02 einer zweiphasigen Stromquelle gespeist werden. Mit den oben angegebenen Abmessungen der Elementarspeicher und unter Berücksichtigung eines Zwischenraums in der Größenordnung von Millimetern zwischen den Elementarspeichern im Block 24 beträgt die Volumenspeicherdichte etwa 5 000 Informationseleraente Je Kubikzentimeter. Für eine Gesamtkapazität von 10 Informationselementen liegt das Volumen in der Größenordnung eines Liters, das Drehfeld von beispielsweise 500 Hz beträgt nur 8 Oe und die Speiseleistung beträgt nur etwa l60 Watt. Diese Leistung kann, wenn erforderlich, noch verringert werden, indem man die Spulen an einen Resonanzkreis in der Größenordnung von 6 Watt anschließt und einen Gütefaktor Q in der Größenordnung von 10 für diesen Kreis zuläßt.

In den Gruppierungen oder Blocks von Elementarspeichern müssen Auswahlvorgänge sowohl beim Schreiben als auch beim Lesen der Informationselemente vorgenommen werden. Figur 10 zeigt eine Ausführungsform einer Auswahlschaltung zum Schreiben und zum Lesen für Speicher, bei welchen die Information mit Hilfe von Wechselströmen stabilisiert wird. Der Wechselstrom wird parallel auf die Elementarspeicher des Blocks 24 durch bedingte Übertragungsfcchaltungen 32 mit Sperreingängen 33 verteilt. Der Informationseingang 26 1st mit allen Eingängen der

Elementarapelcher

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-Ik-

Elementarspelcher verbunden und der Eingang des Leseverstärkers 3k ist mit einer gemeinsamen Ausgangsleitung 29 der Elementarspeicher verbunden. Die gelesenen Informationen werden bei 35 am Ausgang dieses Leseverstärkers abgenommen und durch eine bedingte Übertragungsstufe 36 mit einem Genehmigungseingang 37 wird der Ausgang des LeseVerstärkers 3k zum Informationseingang 26 zurückgeschleift. Diese Anordnung arbeitet in der folgenden Weise:

Wenn die übertragungsstufen 32 auf Durchgang geschaltet sind, wird der Wechselstrom an alle Elementarspeicher angelegt, in welchen dann alle vorher eingeschriebenen Informationen festgehalten werden. Die Leitung 29 liest kdnerlei Information, wobei deren Eingänge mit den Leitern, wie dem Leiter 19, der Elementarspeicher verbunden sind. Zum Lesen wird die Auswahl durch Sperrung einer der Stufen 32 und 3odann Unterdrückung des auf den entsprechenden Elementarspeicher einwirkenden Wechselfeldes durchgeführt. Der Informationsinhalt dieses Speichers pflanzt sich längs des magnetischen Kanals fort und der vom Leiter 19 gebildete Lese-^lfKopf" wird aktiviert, wobei die Leitung 29 diese Signale auf den Verstärker 3k überträgt. Diese Signale treten bei 35 aus und wenn der Speicher nicht zur Schleife geschaltet· 1st und der InformationsInhalt wieder eingeschrieben werden soll, so gibt die dann auf Durchgang geschaltete übertragungsstufe 36 dieselben auf den Schreib-"Kopf" zurück, welcher vom Kernbildungsleiter 18 des ausgelesenen Elementarspeichers gebildet wird. Kein anderer Elementarspeicher kann die Signale registrieren, wenn

man 009829/1611

man bedenkt, daß das Einschreiben durch Kernbildung durch das Zusammenfallen des Signals Im Leiter 18 mit dem Durchgang des Drehwechselfeldes am Abschnitt l6 erfolgt, da an den anderen Elementarspeichereingängen die Wirkung des Drehfeldes durch das dort aufrechterhaltene Wechselfeld verhindert oder gesperrt wird. Für das Schreiben erfolgt der gleiche Vorgang, jedoch ist die Stufe 36 gesperrt und der Eingang 26 empfängt die in den ausgewählten Elementarspeicher einzuschreibenden Informationssignale.

Bei in einer Schleife geschalteten Elementarspeichern ist der Wiedereinsehreibkreis weggelassen. Die Löschung wird dann lediglich durch die Wirkung des Gleichstroms gewährleistet, wie bereits oben allgemein für die Arbeitsweise des Leiters l4 erläutert.

Bei einer anderen Ausführungsform kann die Auswahl vollständig außerhalb des Speicherblocks erfolgen., wie in Figur 11 gezeigt. In diesem Fall ist, wie übrigens bei jedem Informationsspeicher, jeder Elementarspeleher (Register) mit einer Eingangsübertragungsstufe 27 und einer Ausgangsübertragungsstufe 30 versehen. Die anderen Anordnungen sind ebenfalls üblich: Die Informationseingänge der Stufen 27 sind mit einer gemeinsamen Signalaufgabeleitung 26 verbunden, während einzelne Steuereingänge 28 an die entsprechenden Eingänge der Stufen 27 angeschlossen sind. Die Übertragungsstufen 30 können durch die Steuereingänge 31 einzeln entsperrt werden und Ihre Ausgänge sind mit einer gemeinsamen Informationsentnahmeleitung 29 verbunden. Die Arbeitsweise ist ohne weiteres verständlich.

Die 009829/1611

Die In den Figuren 10 und 11 dargestellten Anordnungen sind auf das serienweise Schreiben und Leeen anwendbar, wobei Jeder Elementarspeicher ein Informations-"Wort" empfängt, dessen Anzahl von Elementen gleich der Windungsanzahl seines schraubenförmigen Kanals ist. Ihre Umsetzungen in paralleles Schreiben und Lesen sind beim gegenwärtigen Stand der Technik offensichtlich* Ein Informationswort enthält dabei eine Anzahl von Elementen, welche gleich der Anzahl von Elementarspei- «cherh in dem Block ist.

Ein gewisser Auswahlgrad kann jedoch am Ort des Elementarspeichere selbst mit einer anderen, in Figur 12 dargestellten AusfUhrungsform erzielt werden. In dieser Figur sind lediglich die Enden eines Elementarspeichers dargestellt, wobei sich das eigentliche, fest stehende oder umlaufende, einfache oder zur Schleife geschaltete Speicherregister zwischen den Stellen Re und Rs befindet» Der Teil 16 umfaftt dabei mehrere Schraubenwindungen, bei dem betrachteten Aueftthrungsbelsplel drei, wobei diese Windungen vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, eine größere Breite besitzen ale der Regl et er kanal. Drei Leiter sind mit diesen drei Windungen gekoppelt, wobei der «ret· tetter 18 (a) der Kernbil dungeleiter zum Schreiben in den Speicher ist und die beiden anderen Leiter 41 (b) und 42 (c) die Genehmigung s- oder sperrleittr für da· Fortschreiten Jedes nÖgUoherwels· durch dtn Litter 16 eingeschriebenen Inroaffrationeelements tuft etgehtliohen Register dereteilen. Oitit bilden letiteren Letter sind einfach» dm hilft* tifeeapHUoh quer verlaufend dargestellt, was für ein

ODftltl/1111

ORIGINAL INSPECTED

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wirkungsvolles Arbeiten derselben bedingt, daß die Neigung der entsprechenden Windungen groß ist, beispielsweise zwischen 20 und 40° liegt, was der Fall sein kann, da diese Windungen eine größere Neigung gegen die Zylinderachse aufweisen können als die Windungen des Registers. Bei einer anderen Ausführungsform können sie als quer verlaufende Eingangs- und Ausgangsschleifen ausgebildet sein, welche durch einen zur Zylinderachse parallelen Teil miteinander verbunden sind, wobei die Neigung der zusätzlichen Windungen ebenso gering sein kann, wie diejenige der Registerwindungen. Die Anordnung kann in folgender Weise arbeiten:

Es wird eine Periode t_Q betrachtet, in welcher der Leiter 18 aktiv auf den Magnetisierungszustand der zugehörigen Windung des Kanals einwirkt. Normalerwelse 1st dieses Inforraationselement unter der Wirkung des Drehfeldes eine Periode später im Zeltpunkt t* an der unter dem Leiter 4l liegenden Stelle des Eingangekanals angeordnet. Wenn dieser letztere nicht aktiviert ist, erfolgt nichts und der diesem Informationselement entsprechende Magnetlsierungsbereloh wandert weiter und kommt im Zeitpunkt t₂ unter dem Leiter 42 an. Wenn dieser letztere von keinem Strom durchflossen ist, wandert der Magnetisierungsbereich noch wtlter und tritt in das Register ein. Wenn dagegen einer der Leiter 4l und 42 von einem Strom mit einer zum Kernbildungestrom entgegengesetzten Polarität In dem Zeltpunkt durchflossen ι wird, in dem der umgekehrte Magnttisierungsbereioh unter

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demselben liegt, löscht die Wirkung dieses Stroms das Informationselement, Indem der Magnetisierungszustand auf seinen dem Wert der Binärziffer 0 entsprechenden Zustand zurückgebracht wird. Das Eintreten eines Informationselements in ein Register kann daher durch Aktivierung des Leiters 4l und/oder des Leiters 42 gesperrt werden. Dies ermöglicht daher das Aufgeben eines Informationselements auf alle Eingänge der Elementarspeicher und die Durchführung eines Auswahlvorgangs nach dieser Aufgabe. Es können auch mehr als zwei Eingangssteuerleiter für das Elementarspeicherregister gewählt werden.

Das andere Ende 17 des Elementarspeichers 1st ähnlich ausgebildet und weist ebenfalls drei zusätzliche Windungen des schraubenförmigen Kanals nach dem Ausgang Re des Registers auf, wobei zwei Leiter 44 (d) und 45 (e) vor dem Leseleiter 19 (f) angeordnet sind. Wenn ein Informationselement das Register bei Re verläßt, kann es die letzte Windung unter dem Leiter 19 nur erreichen, wenn die beiden Leiter 44 und 45 in den unmittelbar vorangehenden Perloden des intreibenden Drehfeldeshicht mit einem Löschungsstrom gespeist werden. Es können natürlich auch mehr als swel Steuerleiter an diesem Ende des Elementarspeichers vorgesehen werden·

Figur 13 zeigt ein Anwendungsbeispiel der in Figur 12 dargestellten Anordnung in einem erflndungsgemä£en Speicher. Dieser Speicher besteht aus vier mal η Eleraentar-■peiohern, mit anderen Worten, tin Block, wie der Block 24 in Figur 9, weist *n-Elementtripeichtr auf, welohe

für

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für die Auswahlvorgänge zu 4 Untergruppen I bis IV zusammengefaßt sind. Jeder Kernbildungsleiter a. bis a 1st vier Elementarspeichereingängen zugeordnet, und zwar einem in Jeder der vier Untergruppen, und in gleicher Weise ist jeder Leseleiter f^ bis f vier Elementarspeicherausgängen zugeordnet, welche gegenüber dem Kernbildungsleiter; mit dem gleichen Index zusammengefaßt sind.

Vier bistabile Kippschaltungen'sind dargestellt, und zwar B und C für die Schreibaaswahl sowie D und E für die Leseauswahl. Falls Jedes Schreiben bei der ' Verwendung des Speichers ein Lesen hervorruft, läßt man die Kippschaltungen B und D einerseits und die Kippschaltungen C und E andererseits zusammenfallen. Da Jedoch, wenigstens für die zu einer Schleife geschalteten Register, mehrere Lesungen ohne Löschung vorteilhaft sein können, bleiben die vier Kippschaltungen in den meisten praktischen Fällen getrennt·

Jede Kippschaltung weist zwei stets komplementäre Ausgänge auf: Wenn sich ein Ausgang auf einer "hohei Spannung" befindet, Hegt der andere an Erde, und wenn da» her ein Ausgang Strom abgibt, gibt der andere keinen ab (oder tr gibt nur einen für die Kernbildung vernachläBBigbaren strom ab). Zur Bequemlichkeit sind die Aue* gänge der Kippschaltungen in dem Schaltbild mit ♦ und - bezeichnet. Der Autgang ♦ der Kippschaltung B lit an •Inen Leiter b+ angeschlossen, welcher der Leiter kl aller Elementarspeloher der Untergruppen I und Xt let. Der Auigang - 4er Kippschaltung B 1st an einen Leiter b·

angeschlossen 008829/1611

ORlGiNALlHSPECTED ·

angeschlossen, velcher der Leiter 4l aller Elementarspeicher der Untergruppen HE und IV ist. Der Ausgang + der Kippschaltung C ist an einen Leiter c+ angeschlossen, welcher der Leiter 42 aller Elementarspeicher der Untergruppen I und II ist, während der Ausgang - der Kippschaltung C an einen Leiter c- angeschlossen ist, welcher der Leiter 42 aller Elementarspeicher der Untergruppen II und IV ist. Es kann leicht .nachgewiesen werden, daß bei Aufgabe einer oder mehrerer Polgen von Informationselementen zum Schreiben auf einen oder mehrere Kernbildungsleiter a. ... a das Schreiben nur in einer der Untergruppen stattfinden kann, da in einer einzigen Untergruppe, welche in diesem Zeitpunkt durch die Stellungen der Kippschaltungen B und G bestimmt wird, die beiden Leiter 4l und 42 ohne Lö> schungsströme sind. In den drei anderen Untergruppen führt wenigstens einer dieser Leiter einen Löschungsstrom und daher werden die eingeleiteten Informationselemente gelöscht, bevor sie den Eingang der Speicherregister erreichen.

In gleicher Weise ist der Ausgang + der Kippschaltung D mit einem Leiter d+ verbunden, welcher der Leiter 44 aller Elementarspeicher der Untergruppen I und II ist, und ihr Ausgang - ist mit dem Leiter d- verbunden, welcher der Leiter 44 aller Elementarspeicher der Untergruppen III und IV ist. Der Ausgang + der Kippschaltung E ist mit dem Leiter e+ verbunden, welcher der Leiter 43 aller Elementarspeicher der Untergruppen I und III ist, während der Ausgang - mit dem Leiter e- verbunden ist, welcher der Leiter 43 aller Elementarspeicher

der

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INSPEGTEE

der Untergruppen II und IV ist. Hier kann ebenfalls leicht nachgewiesen werden, daß je nach den Stellungen der Kippschaltungen D und E das Lesen in einem bestimmten Zeitpunkt nur in einer einzigen Untergruppe von Elementarspeichern stattfinden kann»

Gleichzeitiges Schreiben und Lesen findet statt, wenn sich die Kippschaltungen B und D einerseits und die Kippschaltungen C und E andererseits in den gleichen Stellungen befinden.

Eine solche Speicherorganisation kann ebenso gut zum Eingeben von ρ Worten mit η Ziffern in eine Untergruppe von Elementarspeichern durch gleichzeitiges Aufgeben der Signale der aufeinanderfolgenden Ziffern dieser Worte auf die Eingänge a^ ... a wie zum Eingeben von η Worten mit ρ Ziffern (wobei ρ die Kapazität Jedes EIementarspelcherreglsters ist) nacheinander und in einem einzigen Schreibvorgang angewendet werden, wobei das Lesen in gleicher Weise ausgeführt wird. Diese beiden Anwendungsarten sind nur Beispiele für die Arbeitsweise und Steuerung solcher Speicher. (

Mit einem zusätzlichen Steuerleiter an jedem Eingang und an jedem Ausgang und einer zuiätslichen Kippschaltung für Jeden dieser Leiter kann der Speicher in acht Untergruppen für das Schreiben und Lesen unterteil; werden usw.

Wenn erforderlich, können mehrere ineinander verschachtelte schraubenförmige Kanäle auf dem Träger ausgebildet werden.

Pattntanaprüche 009129/1811

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   (1.^Λ Magnetisches Umlauf regist er für einen binärcodierten Informationsspeicher, dadurch gekennzeichnet, daß das Register aus einer schraubenförmigen Bahn oder einem Kanal einer anisotropen Magnetschicht besteht, deren leichte Magnetisierungsachse im wesentlichen senkrecht zur Schraubenachse ausgerichtet ist.

   2. Register nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Bahn über die glatte Oberfläche eines langgestreckten, unmagnetIschen Körpers verläuft, dessen Achse mit der Achse der Bahn zusammenfällt.

   3. Register nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein elektrischer Leiter über die Länge des langgestreckten Körpers verläuft, wobei die Achse des Leiters mit der Achse des Körpers zusammenfällt.

   4. Register nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß· wenigstens eine Windung der schraubenförmigen Bahn an jedem Ende derselben mit mindestens einem entsprechenden Steuerleiter für das Register zusammenwirkt.

   5· Register nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine dieser Windungen Breiter ist als die Windungen des übrigen Teils der schraubenförmigen Bahn.

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   ORlGW INSPECTED

   6. Register nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Bahn aus zwei übereinanderliegenden und gegenseitig isolierten schraubenförmigen Bahnen mit gleicher, jedoch entgegengesetzt gerichteter Ganghöhe bestehen, wobei die Magnetschichten der Übereinanderliegenden Bahnen sich an beiden Enden derselben innig berühren.

   7. Register nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Bahn aus zwei parallel angeordneten schraubenförmigen Bahnen mit gleicher, jedoch entgegengesetzt gerichteter Ganghöhe bestehen, wobei die Endwindungen der schraubenförmigen Bahnen magnetisch eng miteinander gekoppelt sind.

   8. Register nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper aus einem beispielsweise polierten Metallstab besteht.

   9. Register nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper aus einem beispielsweise polierten Glasstab besteht.

   10. Register nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerkörper aus einem hohlen Glasstab besteht, welcher einen inneren elektrischen Leiter umgibt.

   11. Register nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Bahn aus einer schraubenförmigen Schicht besteht, welche die glatte Oberfläche des Körpers Überdeckt.

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   ORIGINAL INSPECTED

   12. Register nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Bahn aus einer gleichförmigen Magnetschicht besteht, welche eine die Oberfläche des Trägerkörpers überziehende Aluminiumschicht überdeckt und so geformt ist, daß sie das Muster der schraubenförmigen Bahn längs einer entsprechenden Aussparung derselben bildet.

   13. Register nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schraubenförmige Bahn aus einer weichmagnetischen Schicht, welche gleichmäßig die Oberfläche des Trägerkörpers überzieht, einer schraubenförmigen Isolierschicht über der Oberfläche der weichmagnetischen Schicht und einer Schbht aus hartferromagnetischem Material besteht, welche die freiliegenden Oberflächen der weichmagnetischen Schicht und der isolierenden schraubenförmigen Schicht überdeckt.

   14. Binärcodierte Informationsspeicher, gekennzeichnet durch ein magnetisches Umlaufregister, welches aus einer schraubenförmigen Bahn oder einem Kanal einer anisotropen Magnetschicht besteht, deren leichte Magnetisierungsachse im wesentlichen senkrecht zur Richtung der geometrischen Achse der schraubenförmigen Bahn verläuft, und durch eine Einrichtung zur Aufgabe eines magnetischen Drehfeldes gleichbleibender Stärke auf das Register, wobei die Drehachse des Drehfelds parallel zur geometrischen Achse der schraubenförmigen Bahn verläuft.

   15. Speicher nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Anordnung zur selektiv gesteuerten Aufgabe eines magneti

   schen 009829/1611

   sehen Wechselfeldes auf das Register zum Sperren der Portpflanzung von Informationselementen oder Informationsbits mittels des magnetischen Drehfelds längs der schraubenförmigen Bahn.

   l6. Speicher nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Anordnung zur Aufgabe eines magnetischen Gleichfeldes begrenzter Stärke auf die schraubenförmige Bahn.

   17· Speicher nach Anspruch 15 ₃ dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Anordnung einen elektrischen Leiter, welcher im wesentlichen längs der Achse der schraubenförmigen Bahn angeordnet ist, sowie eine Einrichtung zum Aufgeben eines Wechselstroms auf denselben aufweist.

   18. Speicher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Anordnung einen elektrischen Leiter, welcher im wesentlichen nahe der schraubenförmigen Bahn parallel zu einer Erzeugenden derselben verläuft, und eine Einrichtung zum Aufgeben eines Wechselstroms auf den Leiter aufweist.

   19· Speicher nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß die v/eitere Anordnung einen elektrischen Leiter, welcher im wesentlichen längs der Achse der schraubenförmigen Bahn verläuft und eine Einrichtung zum Aufgeben eines Gleichstroms mit geregeltem Wert auf denselben auf vielst.

   20. Speicher nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Anordnung einen elektrischen Leier, welcher

   längs 009829/1811

   längs einer Erzeugenden der schraubenförmigen Bahn und nahe derselben angeordnet ist, und eine Einrichtung zur Aufgabe eines geregelten Gleichstroms auf den Leiter aufweist.

   21. Binärcodierter Informationsspeicher, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von elementaren Umlaufregistern, deren jedes eine schraubenförmige Bahn aus einer anisotropen Magnetschicht aufweist, deren leichte ilagnetisierungsachse im wesentlichen senkrecht zur Achse der schraubenförmigen Bahn ausgerichtet ist, wobei die Register zu einem Block oder einem Bündel zusammengefaßt sind und ihre Schraubenachsen parallel zueinander verlaufen, sowie durch eine Einrichtung zur Erzeugung eines kontinuierlichen magnetischen Drehfeldes mit im wesentlichen konstanter Stärke in dem Bündel, wobei das magnetische Drehfeld sich um eine parallel zur Achse der Register verlaufende Achse dreht.

   22. Speicher nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Einrichtung in und bei jedem elementaren Umlaufregister zum Schreiben und Lesen von Informationsbits und eine Einrichtung zum selektiven Abfragen der Schreibund Leseeinrichtung in und bei den elementaren Umlaufregistern.

   23· Speicher nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schreibeinrichtung einen Kernbildungaleiter aufweist, welcher mit einer Endwindung der schraubenförmigen Magnetschichtbahn des Registers magnetisch gekoppelt ist und daß jede Leseeinrichtung in gleicher Weise

   einen

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   einen Leseleiter aufweist, welcher mit einer anderen Endwindung der schraubenförmigen Magnetschichtbahn magnetisch gekoppelt ist.

   24. Speicher nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kernbildungsleiter und jeder Leseleiter jeweils mit einem anderen Ausgang bzw. anderen Eingang der äußeren Schreib- und Lese-Auswählschaltungen verbunden ist.

   25. Speicher nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schreibeinrichtung außer dem Kernbildungsleiter und der Eingangswindung der Bahn eine Mehrzahl von weiteren Steuerleitern aufweist, deren jeder mit einer getrennten, folgenden Windung der schraubenförmigen Bahn gekoppelt ist, und daß jede Leseeinrichtung außer dem Leseleiter und der Ausgangswindung eine Mehrzahl von weiteren Steuerleitern aufweist, deren jeder mit einer getrennten vorangehenden Windung der schraubenförmigen Bahn gekoppelt ist, wobei die Aufgabe eines Entmagnetisierungsstroms auf einen der weiteren Steuerleiter die Portpflanzung oder das Vorwärtsschreiten von Informationsbits in diesem Teil der schraubenförmigen Bahn sperrt und daß die Kernbildungsleiter mit Eingangssammelleitungen für die Informationsbits verbunden sind, die Leseleiter mit Ausgangs Sammelleitungen für die Informationsbits verbunden sind und die weiteren Steuerleiter gruppenweise mit den Ausgängen von Auswahlsteuergliedern verbunden sind, so daß eine einzige Auswahl von Umlaufregistern in jeder Registergruppe mit einer gemeinsamen Eihgangssammelleitung für Informationsbits und einer

   gemeinsamen 009829/1611

   gemeinsamen Ausgangssammelleitung für Informationsbits entsprechend ihrem Aktivierungszustand durch die Auswahlsteuerglieder festgelegt wird.

   26. Speicher nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsamen Informationssammelleitungen Zeilen und die weiteren Steuerleiter und Steuerglieder Spalten

   in einer auf diese Weise elektrisch ausgebildeten Matrix von magnetischen Umlaufregistern bilden.

   27. Speicher nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Elementarregister eine Einrichtung zum Sperren des Portschreitens von Informationsbits in demselben bei Anwesenheit eines magnetischen Wechselfelds aufweist, eine Einrichtung zum Aufgeben solcher magnetischer Wechselfelder mittels einer selektiven Verteilung von Wechselstrom auf die Sperreinrichtungen für die Registerfortpflanzung vorgesehen ist, mindestens eine Informationseingangs-Sammelteitung für die Kernbildungsleiter in den Reglitern vorgesehen ist, mindestens eine Informationsausgangs-Sammelleitung für die Leseleiter

   ■t in den Registern vorgesehen ist und. daß eine Einrichtung zur wahlweisen Aufgabe des Wechselstroms auf jedes ungewählte Register beim Schreib- oder Lesevorgang einschließlich der Aufgabe bzw. Weiterleitung von Eingangs- und Ausgangs-InformationsSignalen auf die
   oder von den Sammelleitungen vorgesehen ist.

   28. Speicher nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch eine
   Einrichtung zur Wiederaufgabe von ausgelesenen Signalen auf die Informationseingangs-Sammelleitung.

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   2$. Speicher nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur selektiven Aufgabe von magnetischen Wechselfeldern auf die Register zum Sperren des Portschreitens von Informationen in denselben.

   30. Speicher nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil der Umlaufregister rezirkulierende Register mit geschleiften Umlaufkreisen in Form von magnetischen schraubenförmigen Bahnen sind. j

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