DE2214180A1 - Magnetische Speichereinrichtung - Google Patents

Description

estern Electric Company Incorporated Kish 3-52

New York, N,Y, 10007, U.S.A,

Magnetische Speichereinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine magnetische Speichereinrichtung mit einer Schicht aus magnetischem Material, in der einwandige Domänen in Abhängigkeit von einem in der Schichtebene reorientierenden Magnetfeld bewegbar sind, ferner mit einem Muster aus Elementen, welche sowohl mehrere in einer ersten Schichtrichtung verlaufende Multipositions-Domänenübertragungsschleifen als auch eine in einer zweiten Schichtrichtung verlaufende zusätzliche Multipositions-Bomänenübertragungsschleife definieren, wobei letztere mit Abstand von jeder der, in der ersten Schichtrichtung verlaufenden Domänenübertragungsschieifen angeordnet ist, und mit einem zwischen den in der ersten Schichtrichtung verlaufenden Domänenübertragungsschieifen und der zusätzlichen Domänenübertragungsschleife angeordneten elektrischen Leiter,

Eine einwandige Domäne ist ein gegenüber der Umgebungsmac;-netisierung umgekehrt polarisierter magnetischer Bezirk, der durch eine einzige, in sich geschlossene Domänenwand begrenzt und in einer Materialscheibe oder -Schicht beweglich ist. Typische Materialien für die Bewegung solcher einwandigen Domänen sind durch eine Magnetisierungs-Vorzuqsrichtung gekennzeichnet, die nominell normeil zur Scheibenebene verläuft. Domänen dieser Art können über den bekannter·.

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Faraday-Effekt räit polarisiertem Licht beobachtet werden. Die Domänen erscheinen unter einem Mikroskop als Kreise oder Scheiben und werden häufig als "Bläschen" bezeichnet.

In der US-PS 3 534 347 ist eine Möglichkeit bzw. Art der Bewegung einwandiger Domänen in einer geeigneten Schicht aus magnetischem Material beschrieben. Diese Art wird gewöhnlich als "Feld-Zugriffs" Art bezeichnet und basiert auf einer Magnetfeld-Reorientierung in der Schichtebene. Magnetisch weiche Auflageelemente sind nahe der Schichtoberfläche in einem Muster mit sich ändernden Polmustern angeordnet, die die Domänen bei der Reorientierung des in der Ebene verlaufenden Magnetfeldes in aufeinanderfolgend versetzte Positionen verschieben. Bei der bekanntesten Anordnung dieser Art erzeugt ein Auflagemuster aus T- und Stab-förmigen Elementen in Abhängigkeit von einem in der Schichtebene ro-tierenden Feld ein veränderliches Polmuster, um Domänen längs eines linearen .Weges in der Schicht zu verschieben. Anstelle des magnetisch weichen Materials können zur Verschiebung von Domänen auch in der Schichtebene vorgesehene Nuten verwendet werden.

Feld-Zugriffs-Anordnungen sind besonders attraktiv, da der Zugriff zur Schicht, wie der Name sagt, mit Hilfe dos Feldes erfolgt und keine externen Leitungsverbindungen not-

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wendig sind. Darüberhinaus können extrem hohe Packungsdichten erreicht werden.

Um kurze Zugriffszeiten in Feld-Zugriffs-Anordnungen zu erreichen, sind die magnetisch weichen Elemente so angeordnet, daß sie Übertragungskanäle in Form geschlossener Schleifen, die parallel zu einer (ersten) Schichtrichtung (z.B. horizontale Schleifen) verlaufen und einen ein^^lnen, als geschlossene Schleife ausgebildeten Kanal bilden, welcher im rechten Winkel zu der ersten Richtung orientiert ist. Eine einzige Detektoranordnung, die mit dem vertikalen Kanal gekoppelt ist, reicht zur Bestimmung'der gesamten Information so lange aus, wie die Information von den horizontalen Kanälen zum vertikalen Kanal kontrolliert übertragen werden kann.

Anordnungen dieser Art können bei einer Reihe zweckmäßiger Einrichtungen verwendet werden. Bei einer Anordnung,.die in der US-PS 3 5o8 225 beschrieben ist, speichert jede horizontale Schleife ein Informationswort, das beispielsweise eine Telefonnummer darstellt. Eine besondere Telefonnummer wird zur Bewegu3":g in den vertikalen Kanal angewählt, in dem ein Gatter geschlossen wird, das die Übergabe der gespeicherten Information in die vertikale Schleife bei der Feldrotation ermöglicht. Diese Anordnung erfordert eine getrennte Zügriffsleitung und einen Leiter für jede horizontale Schleife und

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ict daher für Geräte, wie Registerwähler, am zweckmäßigsten, in denen relativ wenige Telefonnummern gespeichert sind.

Wenn dagegen große Informationsmengen zu speichern sind, ist es erwünscht, mit weniger als einer Zugriffsleitung und einem Leiter für jeden horizontalen Kanal auszukommen. Um zu diesem Ergebnis zu gelangen, wird die Information so organisiert, daß die Bits jedes Wortes in den gleichen Bit-Stellen aller ■ horizontalen Schleifen gespeichert sind. Ein Einzelleiter kann zum gleichzeitigen Ausblenden aller Bits eines V.'ortes in die vertikale Schleife verwendet werden, wenn die Information in dieser Weise organisiert ist.

Aufgrund der für Übertragungsanordnungen dieser Art zwischen benachbarten Domänen erforderlichen Minimalabstände sind die horizontalen Schleifen jedoch um zwei Bit-Positionen (nämlich zwei Perioden des Auflagemusters) voneinander entfernt, gemessen von Zentrum zu Zentrum. Wenn ein ZugriffGleiter zum gleichzeitigen Bewegen eines Einzelbits aus jeder horizontalen Schleife in eine vertikale Schleife gepulst wird, befinden sich die Bits um zwei Bitstellen voneinander entfernt. Dieser Umstand führt zu einem 5P%igem Verlust an Zugriffszeit. Die Bewegung von zwei aufeinanderfolgenden Bits aus jeder horizontalen Schleife in die vertikale Schleife räumt diese besondere Schwierigkeit aus. Obwohl die Übertragung von zwei Bits auf diese Weise zwei Umläufe des in der Schichtebene verlaufenen Feldes erfordert, treten selbst dann keine un-

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günstigen Effekte auf, wenn die Betriebsenergie vor Beendigung ·der Übertragung zur vertikalen Schleife ausfällt, da die Information fortgesetzt in den zugehörigen Horizontalschleifen zirkuliert. Wenn jedoch der Energieausfall während der Übertragung aufeinanderfolgender Domänen aus der vertikalen Schleife zu den ursprünglichen horizontalen Schleifen erfolgt, kann nur eine Einzeldomäne geeignet übertragen werden, und die zugehöVigen Domänen könnten wegen des Verlustes an Information über die Zugehörigkeit zwischen den Bits in der vertikalen Schleife und in den horizontalen Schleifen endgültig verloren sein.

Ausgehend von einer Speichereinrichtung der eingangs angegebenen Art, wird das zuvor aufgezeigte Problem erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die magnetische Speichereinrichtung zusätzlich eine Vielzahl von seitlich in Bezug auf den elektrischen Leiter ausgerichtete Führungselemente aufweist, deren Anordnung so getroffen ist, daß eine paarweise Bewegung von Informationsbits zwischen der - zusätzlichen Domänenübertragungsschleife und jeder der in der ersten Schichtrichtung verlaufenden Schleifen gewährleistet ist, wenn der elektrische -Leiter Impuls-beaufschlagt wird.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer magnetischen Speichereinrichtung gemäß der Erfindung;

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Fig. 2 bis 11 schematische Darstellungen eines Teils der Speichereinrichtung nach Fig. Ij

.Fig.12 und 13 schematische Darstellungen eines Teils einer alternativen Ausführungsform nach der Erfindung.

Horizontale und vertikale Domänen-Übertragungsschleifen der zuvor beschriebenen Art werden durch die Bewegung von Domänen in einer Schicht definiert, in v/elcher einwp.ndige Domänen durch magnetisch weiche Elemente nahe der Oberfläche der Schicht bewegt werden können. Die Elemente sind so angeordnet, daß Dornänenmuster innerhalb der Schleifen in Abhängigkeit von einem in der Schichtebene rotierenden Magnetfeld umlaufen. Die horizontalen und vertikalen Schleifen sind dort, wo sie einander benachbart sind, durch einen elektrischen Leiter gekoppelt, welcher in gepulstem Zustand einen seitlichen Übertritt von Domänenmustern bewirkt. Magnetisch weiche Führungselemente dienen als Teil der Seitenverschiebungsanordnung zur paarweisen Bewegung von Domänen von einer Seite des Leiters zur anderen, zwischen festen Positionen, von denen aus die Weiterbewegung der Domänenpaare durch die die Schleife definierenden Elemente in Abhängigkeit von dem in der Schichtebene umlaufenden Feld gewährleistet ist.

Dadurch wird nicht nur eine relativ hohe Zugriffszeit gewährleistet, sondern darüberhinaus auch ein Informationsverlust aufgrund eines während der Schleifenübertragungsopcra-

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!.ionen auftretenden Energieausfalls vermieden.

Figur 1 zeigt eine Register-Wählspeicheranordnung (repertory dialer memory arrangement) lo, die erfindungsgemäß aufgebaut ist. Die Anordnung weist eine Schicht 11 aus magnetischem Material auf, in welcher einwandige Domänen bewegt v/erden können. - .

Die beschriebene Art der Domänenbewegung in der Schicht 11 wird durch die oben angegebene Feldzugriffs-Ilethode unter Verwendung magnetisch weicher Elemente nahe der Oberfläche der Schicht 1Λ ergänzt. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiol haben die Elemente T- und Stab-förmige Geometrie, und sie sind so angeordnet, daß sie auf ein im Uhrzeigersinn in der Ebene der Schicht 11 rotierendes Magnetfeld ansprechen. Die Funktion des Auflagemusters ist in Form eines Zeilendiagramms in Figur 1 dargestellt, wobei das Muster selbst in Figur 2 genauer gezeigt ist.

Das Auflagemuster kann mit Hilfe bekannter fotolithographischer Hethoden auf Glas gebildet und danach auf die Oberfläche der Schicht 11 übertragen werden, öder es kann direkt auf der Oberfläche der Schicht 11 gebildet werden. In letzterem'Falle wird eine Abstands- bzw. Zwischenschicht beispielsweise aus Ghrom oder Siliziumoxyd verwendet, um das Pluster von für die Domänenbewegung hinderlichen Wechselkopplungscffekten von der Schicht !'"■ zu trennen. Abstände von etwa looo bis 2ooo Λ

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ergaben sich als zweckmäßig, und geeignete Abstände betragen angenähert l/4o der Periode des Auflagemusters oder etwa 1/8'. des Durchmessers der zu bewegenden Domäne. Der Abstand darf nicht zu groß sein, da sonst die in der Auflageschicht befindlichen Elemente zu weit entfernt sind, um eine Domänenbewegung in Abhängigkeit von dem in der Schichtebene umlaufenden Magnetfeld hervorzurufen.

Der Gesamtaufbau einer Anordnung nach der Erfindung ist in Figur 1 durch die in Linienform dargestellten geschlossenen horizontalen und vertikalen Schleifen gezeigt. In einer geschlossenen vertikalen Schleife 13 bewegen sich die Domänenmuster in Uhrzeigerrichtung entsprechend dem Pfeil 2o, und zwar in Abhängigkeit von einem im Uhrzeigersinn in der Schdcritebene umlaufenden Feld. Die Figur 1 zeigt außerdem zwei Gruppen R und L von horizontal verlaufenden geschlossenen Schleifen 14 Rl, 14 R2... 14 RM und 14 Ll, 14 L2... 14 LM auf der rechten und linken Seite der Schleife 13. Die Domänen bewegen sich in jeder der horizontalen Schleifen im Uhrzeigersinn. Ein Binärwort wird durch die Bits in den gleichen Positionen der horizontalen Schleifen in einer Gruppe .von Schleifen dargestellt, wie dies durch die gestrichelten Blöcke Bl... Bm in Figur 1 angedeutet ist, oder durch die Bits in gleichen · Positionen aller horizontalen Schleifen in beiden Schleifengruppen. Der Einfachheit halber werden nur die Bits der rechten Gruppe betrachtet.

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Figur 2 zeigb einen repräsentativen Teil 15 der anordnungsgemäß Fiqjur 1, in welchem die Übertragung der Domänenmuster zwischen der vertikalen Schleife und den horizontalen Schleifen stattfindet. Es ist aus Figur 1 zu sehen, daß ein Leiter 16 die in linienform dargestellten horizontalen Schleifen von der in linienform dargestellten vertikalen Schleife trennt. Figur 2 zeigt die Auflageelemente, .welche repräsentative Schleifen an den Übertragungspositionen definieren. Die definierenden-Elemente umfassen Stab- und T-förmige Muster, die in der Darstellung als I-förmige Elemente erscheinen, wenn die T-förmigen Elemente benachbarter Kanäle nahe zusammengerückt sind. Das Muster für die Schleife 13 ' stimmt identisch mit demjenigen einer horizontalen Schleife überein, wie durch Drehung der Darstellung gemäß Figur 2 um 90° leicht festzustellen ist.

Die vertikalen Elemente 17 auf der"rechten und linken Seite des Leiters 16 (Figur 1) bilden integrale Teile der horizontalen Schleifen bzw. der Schleife 13. Es ist zu sehen, daß die Domänen paarweise von der vertikalen Schleife zu jeder horizontalen Schleife längs Führungselementen 18 übertragen werden, welche auch als integrale Teile der vertikalen Schleife und der ihnen zugeordneten horizontalen Schleife dienen. Zunächst wird die übertragung von Domänen von der vertikalen zu den horizontalen Schleifen beschrieben. Die

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Domänenübertragung von den horizontalen Schleifen zu dfu. vertikalen Schleife findet, wie danach gezeigt wird, ent"-.¹: üer durch aufeinanderfolgende ÜbertraguncjGoperatiorien oder paarweise während einer einzigen Übertragurigsoperation st~tt.

Im einzelnen erzeugen die Elemente 18 im Zusomrr.onwirken mit dem elektrischen Leiter 16 Polmuster in Abhängigkeit von dom Leiter 16 zugeführten Impulsen, um eine Übertragung von Domänenmustern von der vertikalen Schleife zu den horizon teil en Schleifen (und umgekehrt) zu bewirken. Der Leiter 16 1st mit einer Ausblendimpulsquelle 19 (Figur 1) verbunden und liegt bei dem beschriebenen Aueführungsbeispiel zwischen der Schicht Ij und den magnetisch weichen Elementen. Wenn der Leiter 16 gepulst wird, wird ein Magnetfeld erzeugt, und die Normalkomponente dieses Feldes zieht Domänen je nach Polarität des Impulses zum einen oder zum anderen Rand des Leiters j6. Außerdem v/erden von der in der Schichtebene verlaufenden Feldkomponente in den Elementen 18 Polmuster erzeugt. Die beiden Feldkomponenten sind derart wirksam, daß aufeinanderfolgende Bits eines Binärwortes darstellende Domänenpaare von der Schleife 1.3 zu den horizontalen Schleifen beispielsweise der Gruppe R übertragen werden. In diesem Zusammenhang kann jeder der gestrichelten Blöcke Bl, B2 usw. der Figur 1 als eine Position für zwei aufeinanderfolgende Bit« ^ines Binärwortes verstanden werden.

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Kr. r:ei dor Tall betrachtet, daß die durch BIj B2.... Bm der Figur 1 dargestellte Information zwischen den horizontalen Schleifen und der vertikalen Schleife 1.3 übertragen wird, wobei eine Bewegung von Domänenmustern zu einex Eingangs-Ausgangs-Position, die durch den Doppelpfeil IO in Figur 1 dargestellt ist, stattfindet* Die Übertragungsoperation ist für Domänen DO und Dl dargestellt, welche sich in der durch, den Pfeil 2o in Figur 2 angegebenen Richtung "im. Uhrzeigersinn im Kanal 13 bewegen.. Das in der Schichtebene rotierende Feld ist in der durch den ' . Pfeil H in Figur 2 gekennzeichneten Abwärtsrichtung orientiert. Bei dieser Orientierung des in der Schichtebene verlaufenden Feldes wird der Leiter "36 von der- Quelle 19 unter der Steuerung einer auch die in der Zeichnung nicht dargesteite Magnetfeldquelle steuernden Steuerschaltung 22 (Figur 1) gepulst. Ein in der durch den Pfeil 23 in Figur 3 dargestellter Strom in Aufwärtsrichtung wird auf diese Weise erzeugt.

Der Strom im Leiter 16 erzeugt ein Hagnetfeld in der Ebene der Schicht 11, das in der Ansicht gemäß Figur 3 von links nach rechts gerichtet ist und in den Elementen 18 zum rechten Ende in anziehende Pole zum Bewegen der Domänen DO und Dl zu den in Figur 3 dargestellten Positionen erzeugt. Darüberhinaus ruft die Normalkomponerite des so erzeugten Feldes zu den rechten bzw. linken Seiten der Leiter 16 hin anziehende

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bzw. abstoßende Felder hervor, die eine Bewegung der Domänen in einer geeigneten Weise nach rechts bewirkt. Die Führungselemente definieren dabei genau den Bestimmungsort der Domänen, der sich aufgrund der Abwärtsrichtung des umlaufenden Feldes bei der Übertragung der Domänen in die horizontalen Schleifen am unteren Ende der zugehörigen Elemente 17 befindet. Das in der Schichtebene verlaufende Feld reorientiert sich sodann nach links, wie dies durch den Pfeil H in Figur 4 veranschaulicht .ist. Die Übertragung ist damit abgeschlossen, und die übertragene Information belegt die normalen Positionen in der Schleife 14 R3. Dies ergibt sich aus einer Betrachtung der Figuren 5 und 6, welche die Positionen der übertragenen Domänen in einem bereits in einer horizontalen Schleife befindlichen Domänenstrom zeigen, wenn das in der Schichtebene verlaufende Feld als nächstes aufwärts und danach in Richtung des Pfeils H nach rechts gerichtet wird. Dabei findet die Normalfeld-Zugriffsoperation statt.

Es ist zu beachten, daß die beschriebene Operation gleichzeitig und in genau derselben Weise in jeder der dem Leiter 16 zugeordneten Horizontalschleifen stattfindet, d.h., die gleiche Übertragung von Domänenpaaren findet in jeder der horizontalen Schleifen der Gruppe R statt, da zwei Führungselemente für jede horizontale Schleife in der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Weise verwendet werden. Wie bereits zuvor erwähnt wurde, kann der Leiter 16 U-förmig ausgebildet sein

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(wie in Figur 1 gezeigt ist), wobei er sowohl die rechte alsauch die linke Schleifengruppe ankoppelt. In diesem Falle findet eine ähnliche Übertragung von Domänenpaaren für .jede horizontale Schleife der rechten und linken Schleifengruppe statt.

Die Übertragung von Information von den horizontalen Schleifen zu der vertikalen Schleife 13 erfolgt ganz ähnlich wie die zuvor beschriebene Operation und ist für' den Kanal 14 R3 in der Zeichnung veranschaulicht. Figur 7 zeigt die Domänen DO und Bl der Figur 6, weiche sich im Uhrzeigersinn in der Schleife 14 R3 bewegen und in Übertragungspositionen zur Schleife 13. Das in der Schichtebene verlaufende Feld ist wie im Falle der Figur 5 bei der Übertragung aufwärts gerichtet. Der Pfeil- H in Figur 7 stellt diese Bedingung dar. Dabei wird der. Leiter 16 erneut gepulst, um einen Strom in der Gegenrichtung, d.h. in der durch den Pfeil 26 in Figur 7 angedeuteten Richtung zu erzeugen. Die Domäne DO wird über das zugehörige Führungselement 18 zum oberen Ende des zugehörigen Elements. 17 auf der linken Seite des Leiters 16 übertragen (Figur 8).

Als nächstes wird das in der Schichtebene verlaufende Feld in Richtung des Pfeils H in Figur 9 nach rechts orientiert« Die Domänen DO, Dl und D 3 nehmen die dargestellte' Position edxu Die weitere Rotation des in der Schichtebene verlaufenden.

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Feldes durch die nächsten drei Quadranten eines Urnlaufs führt dazu, daß die Domänen DO, Dl und D3 die in Figur bei aufwärtsgerichteter Feldorientierung dargestellten Positionen belegen. Dabei wird der Leiter 16 erneut gepulst, um die Domäne Dl in derselben Weise wie DO (Figur 8) zu übertragen. Eine weitere Rotation des in der Schichtebene verlaufenden Feldes bewegt die Domänen DO und ΏΊ im Uhrzeigersinn entlang der Schleife 13, während die Domänen D 3und D2 im Uhrzeigersinn entlang der Schleife 14 R3 .bewegt werden. Wie zuvor wird die Übertragungsoperation gleichzeitig für alle Horizontalschleifen durchgeführt, welche über den Leiter 16 gekoppelt sind.

Es ist zu beachten, daß die Domänendarstellungen nicht unbedingt die Größe, sondern nur die Positionen der Domän-en angeben sollen. Die Dimension der Domänen bezüglich der magnetisch weichen Elemente wird nachfolgend angegeben.

Die Eingangs- und Ausgangsposition befindet sich für die ~ gesamte, in der zuvor beschriebenen Weise übertragene Information gemäß Figur 1 am unteren Ende der Schleife 13; geeignete Eingabe- und Detektoreinrichtungen zur Erzeugung und Bestimmung von Domänen sind bekannt. Derartige Einrichtungen werden ohne nähere Diskussion hier vorausgesetzt und sind in Figur 1 mit dem Pfeil IO angedeutet.

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Es dürfte klar sein, daß in der Praxis dcis Vorhandensein und das Fehlen von Domänen eine binäre 1 und eine binäre darstellt, obwohl die Informationsübertragung im vorliegenden Zusammenhang nur anhand vorhandener Domänen erläutert wird. Das Fehlen einer Domäne in einer Position der in Figur 1 dargestellten Schleifen kann wie eine Domäne in der zuvor beschriebenen Ueise übertragen werden.

Zuvor wurde die gleichzeitige Übertragung von Information zwischen einer einzelnen Vertikalschleife oder einem einzelnen Kanal und einer Gruppe von horizontalen Schleifen in Abhängigkeit von einer Impuls-Beaufschlagung eines Leiters und den magnetischen Polen gezeigt, welche von den Impulsen in den mit dem Leiter gekoppelten, magnetisch weichen Füh-' rungselementen 18 erzeugt werden. Die für das Ausführungsbeispiel angegebene Operation erfordert einen Impuls, um zwei Domänen von der vertikalen Schleife gleichzeitig aü jeder der horizontalen Schleifen zu übertragen, jedoch ζ v/ei Impulse, einen bei jedem von zwei aufeinanderfolgenden Umläufen des in der Schichtebene verlaufenden Feldes, um Domänenpaare in der entgegengesetzten Richtung (zur vertikalen Schleife hin) zu übertragen.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel können Domänenpaare sowohl in der einen alsauch in der anderen Richtung von und zu der vertikalen Schleife 13 (Figur 1) mit Hirfe eines einzigen Stromimpulses übertragen werden. Figur 12 zeigt

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eine Anordnung magnetisch weicher Elemente, die für den vorliegenden Zweck als nahe der Schicht 11 angeordnet angenommen werden. Ein Vergleich der Figur 12 beispielsweise mit der Figur 11 ergibt einen Unterschied in dem Elementenmuster dieser beiden Figuren. Figur 12 zeigt beispielsweise Führungselemente 31 neben zugehörigen Elementen 18 der Figur 11 angeordnet und eine T-förmige Ausbildung der Elemente 18. Die Operation verläuft ganz ähnlich der zuvor beschriebenen, und der maßgebliche Unterschied liegt in der paarweisen Übertragung von Domänenmustern aus den horizontalen Schleifen in die vertikale Schleife und in dem Umlauf der Domänenmuster in den um eine Periode gegenüber den Schleifen nach Figur 11 versetzten horizontalen Schleifen.

Das in der Schichtebene verlaufende Feld.wird willkürlich als im Gegenuhrzeigersinn Rotieren angenommen, wodurch sich eine Bewegung der Domänenmuster in den horizontalen Schleifen (14 R3 in Figur 12) im Uhrzeigersinn ergibt, was der versetzten Lage der Schleifen gegenüber den Schleifen des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiels entspricht. Die Domänen bewegen sich entlang des linken Randes des Leiters 16 in der Schleife 13 (im Gegenuhrzeigersinn) aufwärts (Figur 13). Benachbarte Domänen, die sich in der Schleife 14 R3 bewegen, belegen die in Figur 12 für die Domänen DO und Dl gezeigten Positionen, wenn der Leiter 16 mit einem Übertragungsstrom in der durch' den Pfeil i angegebenen Abwärtsrichtung beaufschlagt wird.

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Das in der Schichtebene verlaufende Feld ist dabei in der in Figur 12 durch 'den Pfeil H angegebenen Richtung nach links gerichtet. Die Domänen bewegen sich schließlich gleichzeitig in die in Figur 13 dargestellte Position, wenn das/in der Schichtebene verlaufende Feld nach oben orientiert wird. Selbstverständlich findet eine Übertragung gleichzeitig bei allen horizontalen Schleifen statt, wobei die gesamte ' auf diese Weise übertragene Information in Abhängigkeit von der fortgesetzten Rotation des in der Schichtebene verlaufenden Feldes in der Schleife 13 im Gegenuhrzeigersinn be_wegt wird, während die nicht übertragene Information ihre Bewegung in den verschiedenen Horizontalschleifen im Uhrzeigersinn fortsetzt. . .

Die Übertragung von Domänen aus den in Figur 13 gezeigten Positionen in diejenigen gemäß Figur.12 läuft umgekehrt zu der zuvor beschriebenen Übertragung ab, wobei der Impuls im Leiter 16 dann getastet wird, wenn das in der Schichtebene verlaufende Feld in der Ansicht nach Figur 13 aufwärtsgerichtet ist. Die Domänen DO und Dl werden aus den in Figur 1.3 dargestellten Positionen in ihre entsprechend bezeichneten Positionen gemäß Figur 12 übertragen, wenn sich das in der Schichtebene verlaufende Feld das nächste Mal nach links orientiert. ·

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Die Funktion der Führungselemente 31 besteht darin, eine Bewegung der Domänen in ungeeignete Positionen während der Übertragungsoperation zu verhindern. Beispielsweise "verifiziert" die Domäne Dl während ihrer Übertragung in -Figur 12 einen negativen Pol an der rechten Seite des der Schleife 14 R3 zugeordneten Elementes 31, der durch das Minuszeichen im Element 31 angedeutet ist. Der negative Pol stößt Domänen ab und stellt sicher, daß die Domäne Dl bei ihrer Bewegung während der Übertragungsoperation nach links aufwärts verschoben wird. Wenn die Domäne Dl zu ihrer ursprünglichen horizontalen Schleife zurückgeführt wird, "verifiziert" sie in ähnlicher V/eise einen starken negativen Pol an der linken Seite des Elements 31, wie dies in Figur 13 angedeutet ist. Diese Bedingung gewährleistet, daß die Domäne bei ihrer Übertragungsbewegung nach rechts abwärtsverschoben wird. Die Pole werden von der in der Schichtebene verlaufenden Komponente des Feldes erzeugt, das von dem Übertragungsimpuls im Leiter 16 hervorgerufen wird.

Es ist zu beachten, daß die Zugriffszeit, die Impedanz und Sperrspannungsparameter mit kürzer werdenden Leitern 16 zunehmend kleiner werden. Ein geradliniger Leiter liefert also die -Minimalwerte für diese Parameter. Bei geraden Abschnitten der Domänenübertragungsschleifen, die ebenfalls zu niedrigeren Zugriffsgeschwindigkeiten führen, werden alle Domänen in der vertikalen Schleife dem Übertragungsfeld während einer Übertragungsoperation ausgesetzt. Daher werden zwangsläufig alle Domänen von dem Übertragungsfeld bewegt. Da jedoch eine voll-

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ständig besetzte Vertikalschleife wenigstens zwei Domänen für jeden Horizontalkanal aufweist, müssen während jeder Übertragungsoperation zwei Domänen pro Horizontalkanal übertragen werden. Wesentlich sind daher ergänzende Maßnahmen zur Durchführung einer Domänenpaarübertragung, wenn nicht eine beträchtliche Einbuße an Zugriffsgeschwindigkeit in Kauf genommen werden soll. Zwei Führungselemente mit einem Abstand von einer 'Bitstelle oder einer Auflageperiode für mit einem gegenseitigen Abstand von zwei Perioden angeordnete horizontale Schleifen gewährleisten eine paarweise Übertragung gemäß vorliegender Erfidnung. Dies ergibt sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Angabe der Abmessungen bei einem Ausführungsbeispiel, das die Abstände zwischen den horizontalen Kanälen zeigt.

Die Domänenpaarübertragung ist nicht nur aus geometrischen Erwägungen, sondern auch zur Gewährleistung der.Wiedergewinnung der Information im Falle eines Energieausfalls notwendig. Wenn beispielsweise nur eine Domäne eines Domänenpaars während eines Zwei-Impuls-Übertragungsvorganges in eine horizontale Schleife übertragen würde, so würde ein Energieausfall während des Tastens des zweiten Impulses die zweite Domäne des Domänenpaars in der vertikalen Schleife belassen, und zwar ohne Hinweise darauf, welcher horizontalen Schleife diese Domäne zugeordnet ist, oder (allgemein) wann

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eine Übertragung als nächste in geeigneter Wei'se stattfinden könnte. Es gibt keinen einfachen Weg, um die Information nach einem solchen Energieausfall wiederherzustellen. Wenn andererseits ein Energieausfall in einer Operation
stattfindet, bei der die Domänenpaare durch einen einzigen Übertragungsimpuls in die horizontalen Schleifen überführt werden, so wird der Umlauf in der vertikalen Schleife so
lange fortgesetzt, bis die nächste geeignete Übertragung
stattfinden kann. Es ist selbstverständlich leichter, eine Schaltung zu schaffen, welche feststellt, ob oder ob nicht ein einzelner Übertragungsimpuls auftritt, als eine Schaltung, die feststellt, ob als erste oder als zweite getastete Impulse in geeigneter Weise auftreten, und welche die Energieausfälle korrigiert.

Die Übertragung von den horizontalen Schleifen zu den vertikalen Schleifen ist nicht so kritisch. Ein Energieausfall ist sowohl bei der Übertragung einer Einzeldomäne als auch eines Dornänenpaars während einer Übertragungsoperation praktisch unschädlich, da der Informationsumlauf in den zugehörigen
Schleifen zu einer kontrollierten periodischen Rückkehr der Information in die geeignete Übertragungsposition führt.

Daraus dürfte klar hervorgehen, daß bevorzugte Betriebsparameter bei geraden Leitungsabschnitten und einem geraden Über-

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tragungsleiter erreicht werden und daß eine solche Geometrie einen Minimalabstand "von zwei Domänenpositonen entlang der vertikalen Schleife für jede Horizontalschleife vorschreibt.. Es dürfte darüberhinaus klar sein, daß optimale Zugriffsgeschwindlgkeiten erzielbar sind, wenn Domänenpaare gleichzeitig zu horizontalen Schleifen übertragen werden und.daß schädliche Energieausfälle in Anordnungen eliminiert' werden, die für derartige'Paar-Übertragungsoperationen geschaffen sind. Erfindungsgemäß bewirken zwei Führungselemente oder zwei Paare von Führungselementen eine paarweise Domänenübertragung für jede horizontale Schleife.

Eine Anordnung der in Figur 1 gezeigten Art für die Bewegung von Domänen eines Durchmessers von Io,l6 um In 3 Gadolinium (o,78) Terbium (o,22) Fe₅O₁^-Granat (by weight) erfordert ein Muster von magnetisch weichen Elementen mit Abmessungen von 5,o8 /am χ 3o,48/um χ ο,635 um und eine Periode von 4o,64/Um. Benachbarte Abschnitte einer horizontalen Schleife sind wegen der erforderlichen Domänenabstände (zur Vermeidung gegenseitigen Abstoßens) Aim wenigstens 4o, 64 jam voneinander entfernt angeordnet. Benachbarte horizontale Kanäle haben einen ähnlichen Abstand voneinander. Der Leiter 16 ist 5o,8 ,um χ ο,635 /um für jede Operation und Ströme von o,o5o Ampere bei einer Impulsbreite von 2o /umsec sind geeignet. Ein geeignetes Feld in der Schichtebene hat eine Feldstärke von etwa 2o Oersted. Ein Vormagnetlsierungs'feld zum Zusammenziehen der ^v' Domänen auf den oben angegebenen Durchmesser hat eine Feldstärke von etwa 60 Oersted.

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Claims (5)

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   Patentansprüche

   ly Magnetische Speichereinrichtung mit einer Schicht aus magnetischem Material, in der einwandige Domänen in Abhängigkeit von einem in der Schichtebene rotierenden Magnetfeld bewegbar sind, ferner mit einem Muster aus Elementen, welche sowohl mehrere in einer ersten Schichtrichtung verlaufende Multipositions-Domänenübertragungsschleifen als auch eine in einer-zweiten Schichtrichtung verlaufende zusätzliche Multipositions-Domänenübertragungschleife definieren, wobei letztere mit Abstand von jeder der in der ersten Schichtrichtung verlaufenden Domänenübertragungsschleifen angeordnet ist, und mit einem zwischen den in der ersten Schichtrichtung verlaufenden Domänenübertragungsschleifen und der zusätzlichen Domänenübertragungsschleife angeordneten elektrischen Leiter, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Speichereinrichtung zusätzlich eine Vielzahl von seitlich in Bezug auf den elektrischen Leiter (16-Pigur 1) ausgerichtete Führungselemente (18-Figur 2... 11; 18,31-Figur 12,13) aufweist, deren Anordnung so getroffen ist, daß eine paarweise Bewegung von Informationsbits zwischen der zusätzlichen Domänenübertragungsschleife (13-Figurl) und jeder der in der ersten Schichtrichtung ver-

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   laufenden Schleifen (14 Rl.... 14 RM; 14Ll, 14 LM-

   Figur 1) gewährleistet ist, wenn der elektrische Leiter (16-Figur 1) gepulst wird*
2. 2. Speichereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch

   g ek ennze ichnet, daß die in der ersten Schichtrichtung verlaufenden Mult !positions-Domän'enausbrei tungsschleifen (14 Rl... 14 RM, 14 Ll... 14 LM) um den zweifachen. Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Domänenpositionen in jeder Multipositionsschleife gegeneinander versetzt angeordnet sind.
3. 3. Speichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d ad u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Führungselemente (18-Figuren "2...1I) jeder der in der ersten Schichtrichtung verlaufenden Domänenübertragungsschleifen (14 Rl... 14 RM, 14 Ll... 14 LM) zugeordnete Einzelelemente aufweisen, deren gegenseitiger Abstand gleich dem Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Domänenpositionen in jeder Multipositions-Schleife ist. . - . ._ .-
4. 4. Speichereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d ure h gekennzeichnet, daß die Führungselemente (18, 31 - Figuren 12, 13) paarweise zusammengehörige erste (18) und zweite (31) Elemente aufweisen, wobei benachbarte Elementenpaare in gleichem gegenseitigen Abstand wie aufeinanderfolgen-

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   de Domänenpositionen in jeder Multipositions-Schleife angeordnet sind.
5. 5. Speichereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t_r daß die Längsachse jedes der ersten C18) und zweiten (31) Elemente jedes Führimg&ele— mentenpaars C18, 3!-Figuren 12, 13) senkrecht zur Achse des elektrischen Leiters (16) angeordnet ist, und daß das zweite Element (31) eine solche Länge hat und derart angeordnet ist, daß es eine Verschiebung von seitlich über den Leiter längs zugeordneten ersten Elementen ClS) bewegten Domänen längs der Achse des elektrischen Leiters(16) bewirkt, wenn der elektrische Leiter (16) gepulst wird.

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