DE2254046A1

DE2254046A1 - Magnetischer domaenenspeicher

Info

Publication number: DE2254046A1
Application number: DE2254046A
Authority: DE
Inventors: Frederik Ate De Jonge
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-11-12
Filing date: 1972-11-04
Publication date: 1973-05-17
Also published as: NL7115628A; DE2254046B2; FR2159521B1; US3787825A; CA966581A; SE376504B; BE791239A; FR2159521A1; GB1395592A

Description

PHN. 5994.

boss/rv.

Anmelder: N. V. Philips' Giocüampcnfabnekeft .

Ate No., p_HN_ 5994 2254046

Anmeldung von» j. No V. si 972

Magnetischer Domänenspeicher.

Die Erfindung betrifft einen Magnetspeicher mit einer

Platte aus magnetischem Material mit darauf "befindlichen, funktionell bestimmten Bitstellen, wobei jede Bitstelle eine erste und eine zweite Position für je Bitstelle eine Domäne mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt enthält, ferner mit Fortpflanzungsmitteln, um die Domäne auf steuerbare Weise von einer ersten zu einer zweiten Position oder umgekehrt in einer gewählten Bitstelle zu bewegen, und mit Detektionsmitteln, um an einer Bitstelle die Anwesenheit einer Domäne in einer der beiden Positionen festzustellen. .Ferner hat die Platte aus magnetischem Material eine Ausgleichstemperatur für die Magnetisierung, und ist sie von Mitteln umgeben, um die Platte auf einer nahezu konstanten Temperatur zu halten, wobei ferner eine Strahlungsquelle und ein Strahlenablenkungs- und Adressiersystem vorhanden sind.

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Ein derartiger Magnetspeicher ist aus den U.S. Patent-

schrifen 3506974 und 6712647 bekannt, und dabei werden die Fortpflanzungsmittel durch Gruppen von Leitern gebildet, die entsprechend einem bestimmten Muster auf oder nahe der Platte aus magnetischem Material angebracht

sind, und mit denen mit Hilfe von Stromimpulsen die erwünschte bewegung der Domänen von einer ersten zu einer zweiten Position in einer Bitstelle erfolgt. Ein Muster von Domänen, die sich in einer ersten oder zweiten Position jeder ihrer Bitstellen befinden, hat einen Informationsinhalt, und daher dient die genannte Platte als Informationsspeicherplatte oder als Speicher. Bei dem bekannten Speicher werden in einer Position an den Bitstellen mit Hilfe des aus der Strahlungsquelle herrührenden Strahls, (der in einer solchen Position mit Hilfe des Ablenkungs- und Adressiersystems positioniert ist) Domänen erzeugt, die danach mit den genannten Fortpflanzungsmitteln gesteuert werden.

Die Speicherkapazität, d.h. die Anzahl von Bitstellen ,ie Oberflächeneinheit, einer solchen Platte aus magnetischem Material hängt von verschiedenen Faktoren ab. Es können folgende genannt werden: Dicke der Platte und Grosse eines angelegten Grundmagnetfelds. Es ist jedoch eine Anzahl von bedeutenden, einschränkenden Faktoren vorhanden, durch die die Speicherkapazität praktisch begrenzt wird. Eine Platte aus magnetischem Material mit m χ η Bitstellen erfordert m + η Leiter, die alle von aussen her erreichbar sein müssen. Dies bietet Probleme durch einen Mangel an Raum, um die Stecker anzuschliessen (vgl. entsprechende Probleme bei den integrierten Schaltungen). Ferner sind verhältnismässig grosse Felder, also grosse Ströme in den genannten Leitern notwendig, um eine Domäne von einer ersten Position zu einer zweiten Position zu verschieben, um eine Ubererhitzung zu verhindern, sind die Ströme wiederum

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begrenzt, was eine Begrenzung der Verschiebungsgeschwindigkeit zur Folge hat. Ausserdem wird die Versehiebungsgeschwindigkeit durch die Induktivität beschränkt, die durch die Leiter auf der Platte entsteht. Ba die Leiter in bezug aufeinander äusserst genau angeordnet sein müssen, müssen in konstruktiver Hinsicht hohe Anforderungen an das Anbringungsverfahren der Leiter auf der Platte aus magnetischem Material gestellt werden.

Me Erfindung bezweckt, Mittel zu schaffen, mit denen es

möglich ist, die Speicherkapazität einer Platte aus magnetischem Material, in der sich Domänen befinden und die durch ihre Anwesenheit in einer von zwei möglichen Positionen in einer Bitstelle Information enthalten, beträchtlich zu vergrössern, wobei die obengenannten Einschränkungen durch Anschlüsse, grosse Felder, Induktivität und Konstruktion beseitigt sind. Um dies zu erreichen, ist der Magnetspeicher nach der Erfindung dadurch ■ gekennzeichnet, dass von der Strahlungsquelle ein auf jeweils zumindest einer Bitstelle positionierbarer Wärmenergie tragender Strahl ausgeht, mit dem der Bitstelle in einem Temperaturbereich oberhalb der Ausgleichstemperatur eine Wärmemenge zuführbar ist, mit der die Domäne ihren im wesentlichen kreisförmigen Schnitt in einen im wesentlichen streifenförmigen Schnitt ändert, und dass ferner vorhanden sind: eine magnetische'Feldquelle, die ein Magnetfeld erzeugt, um eine Domäne während der Abkühlung in einer der beiden Positionen der auf die genannte Weise erwärmten Bitstellen anzuordnen, wobei diese Domäne ihren im wesentlichen streifenförmigen Querschnitt wiederum in einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt ändert.

Es wird an dieser Stelle darauf hingewiesen, daps es an

sich bereits beschrieben ist ("IBM Technical Disclosure Bulletin" Dezember 1970, S. 17ΘΘ-179Ο), dass eine Domäne in einer Platte aus magnetischem

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Material, die eine Ausgleichstemperatur für die Magnetisierung hat, mit Hilfe von Wärmeeinwirkung eines Strahls verschiebbar ist. Es besteht jedoch ein wesentlicher Unterschied zwischen dieser bekannten Verschiebung infolge einer Wärmeeinwirkung und der Verschiebung der Domäne in der erfindungsgemässen Anordnung. Im bekannten Fall wird eine Stelle erwärmt, zu der sich eine Domäne bewegen muss. Die Temperatur derjenigen Stelle, an der sich die Domäne in der Ausgangsposition befindet, wird nicht erhöht. Die Verschiebung der Domäne erfolgt mithin durch eine Anziehung, die von der erwärmten Stelle in der Platte aus magnetischem Material ausgeht. Die Anziehung wird dadurch verursacht, dass die Magnetisierung Ms an der erwärmten Stelle ansteigt, und auf diese Weise werden Domänen in der Umgebung gleichsam angesaugt. Dies hat einige Nachteile und Schwierigkeiten. In erster Linie muss eine Bitstelle, an der sich eine Domäne in einer von zwei Positionen befindet, weit genug von anderen Bitstellen mit ihren jeweiligen Domänen entfernt liegen, um zu verhindern, dass Domänen jener anderen Bitstellen zu der erwärmten Stelle angezogen werden.

Dies bedeutet eine Kapazitätseinschränkung für die Informationsspeicherung in einer solchen Platte. Ferner müssen jedoch die erste und zweite Position einer Bitstelle dicht genug beisammen liegen können, um zu verhindern, dass einer zweiten Position eine verhältnismässig grosse Wärmemenge zugeführt werden muss, bevor sich eine Domäne von der ersten zur zweiten Position bewegt. Dies ist erforderlich, um eine Wärmeverteilung in der Platte zu verhindern, und ausserdem, damit eine solche Verschiebung einer Domäne nicht zu träge ist. Liegen jedoch die erste und zweite Position sehr nahe beisnmmen, so bedeutet dies für den bekannten FaI], dnr,s der für die Erhitzung sorgende Strahl schnrf definiert sein muss, namentlich für den Auftreffbereich des Strahlt; auf der Platte aus magnetischem

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Material. Dies impliziert wiederum hohe Anforderungen an die Strahlungsquelle und das Ablenkungssystem. Im Pall der Erfindung verhält es sich mit den obengenannten Punkten anders und weniger schwierig. Die ganze Bitstelle wird erhitzt, also sowohl die erste als auch die zweite Position für eine Domäne an jener Bitstelle. Dies bedeutet eine weniger strenge Anforderung an die Definition des Wärmestrahls im Auftreffbereich. Die Domäne an der Stelle, namentlich in der ersten Position einer Bitstelle wird durch deren Erhitzung gleichsam von innen her aufgeblasen und ihr im wesentlichen kreisförmiger Querschnitt ändert sich in einen streifenformigen. Dabei bleibt die Domäne vorzugsweise innerhalb des erwärmten Bereichs, also der erwärmten Bitstelle. Domänen an anderen Bitstellen, die an sich ebenfalls erhitzt sein können, haben keinen zusätzlichen Einfluss auf die Vorgänge in der anderen Bitstelle. Die Bitstellen können mithin verhältnismässig dicht beisammen liegen, mit der Einschränkung, dass sich die erhitzten Stellen nicht überlappen. Die Möglichkeit hierfür ist besonders klein, da die erforderliche Wärmezufuhr, die je Bitstelle für eine Verschiebung der Domäne innerhalb jener Bitstelle notwendig ist, örtlich weniger intensiv sein kann als im bekannten Fall. Wenn die gleiche Wärmemenge erforderlich wäre, ist diese Menge im Fall der Erfindung über eine zumindest doppelt so grosse Oberfläche (erste und zweite Position) verteilt. Hinzu kommt, dass im Magnetspeicher nach der Erfindung eine magnetische Feldquelle vorhanden ist, die dafür sorgt, dass wahrend des Abkühlens der erhitzten Bitstelle die Domäne, deren Querschnitt wieder kreisförmig wird, in der richtigen Position (der zweiten Position) angeordnet wird. Das Feld der genannten Feldquelle ist in der Ebene der Platte wirksam, jedoch mit einer Stärke, die lediglich für die obengenannte Anordnung notwendig ist. Ein zu starkes Feld könnte dazu führen, dass sich auch Domänen von nicht er-

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hitzten Stellen verschieben.

Schliesslich wird noch darauf hingewiesen, dass es (aus der obengenannten Literatur) ebenfalls bekannt ist, Material in der Nähe seiner Curie-Temperatur zu erhitzen, wobei eine Domäne, die sich an einer solchen erhitzten Stelle befindet, davon weggedrückt wird und eine andere stabile Position aufsucht. Da die dabei auftretenden Temperaturen erheblich höher sind als im vorliegenden Fall mit der Ausgleichstemperatur, die praktisch in Nähe der Zimmertemperatur liegen kann, ist dies kein besonders brauchbarer Entwurf. Ausserdem ist hierbei wiederum eine scharfe Definition des Auftreffbereichs des Strahls auf der Platte erforderlich, um dafür zu sorgen, dass das Wegdrücken einer Domäne innerhalb bestimmter Grenzen erfolgt. Hiermit hängt nämlich die Speicherkapazität zusammen.

Es ist notwendig, dass von jeder Bitstelle die erste und zweite Domänenposition mehr oder weniger stabil sind. Dies kann man auf verschiedene Art und Weise erzielen. Im zuerst genannten bekannten Fall erfolgt dies mit Hilfe einer zweiten Platte, die aus nicht magnetischem Material besteht und in der sich Öffnungen mit einem darin vorhandenen magnetisierten Material befinden. Die Projektionen dieser angefüllten Öffnungen auf der Platte aus magnetischem Material ergeben an der Stelle der Bitstellen eine erste und eine zweite Position. In praktischer Hinsicht ist dies eine komplizierte Lösung, da sich eine solche zweite Platte schwierig herstellen lässt, die ausserdem in konstruktiver Hinsicht einen eindeutigen, die Speicherkapazität einschränkenden EJinfluss ausübt. (Vergleiche die Leitergruppen auf der Platte aus magnetischem Material bei der bekannten Anordnung).

Um diesen Nachteil /.u vermeiden, ist der Magnetspeicher nach der Erfindung in einer weiteren Atusführungsform dadurch gekennzeich-

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net, dass zum Definieren einer ersten und einer zweiten Domänenposition für eine Domäne je Bitstelle an der Stelle der Bitstelle zumindest ein Element aus einem durch die genannte magnetische Feldquelle leicht magnetisierbaren Material vorhanden ist. Dieses Material kann etwa Permalloy sein. Es ist möglich, je Bitstelle etwa einen Permalloy-Streifen oder je Position (dass heisst insgesamt zwei) je Bitstelle einen Permalloy-Punkt anzubringen. Dies ist in konstruktiver Hinsicht erheblich einfacher als die obenerwähnte Lösung mit der zweiten Platte.

Im Zusammenhang mit einer älteren (deutschen Patentanmeldung P 2237369«9) ist eine weitere Lösung möglich· Im Zusammenhang hiermit ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemassen Speichers dadurch gekennzeichnet, dass zum Definieren einer ersten und einer zweiten Domänenposition in der genannten Platte für eine Domäne je Bitstelle eine zusatzliche Platte aus magnetischem Material vorhanden ist, die für jede erste und zweite Domänenposition in der genannten Platte aus magnetischem Material eine Domäne enthält und wobei durch Wechselwirkung zwischen Domänen in der zusätzlichen Platte und Domänen der genannten Platte die letzteren Domänen sich in einer der so geschaffenen zwei Positionen je Bitstelle befinden.

Das Auslesen eines derartigen Speichers nach der Erfindung

kann mit bekannten Mitteln erfolgen. Diese Mittel machen für den erfindungsgemässen Speicher vorzugsweise von optischen Techniken Gebrauch, namentlich vom Kerr- oder Faraday-Effekt. Im einen Fall (Kerr-Effekt) wird die Drehung der Polarisationsebene des durch die Platte reflektierten Lichts betrachtet und im anderen Fall (Faraday-Effekt) die Drehung der Polarisationsebene des durch die Platte hindurch fallenden Lichts.

Zum Zwecke einer guten Zusammenarbeit nit dem erf incungü;-

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gemessen Speicher, ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemässen Speichers dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Detektionsmittel zum Peststellen der Anwesenheit einer Domäne in einer der beiden Positionen folgendes umfassen: eine Lichtquelle, deren Strahl auf jeweils zumindest einer Bitstelle positionierbar ist und wobei die Polarisationsebene des durch die Platte aus magnetischem Material fallenden oder darin reflektierten Lichts gedreht wird, wenn es dabei in der Platte auf eine Domäne stösst, ferner eine Maske, die zumindest in der Projektion alle ersten oder zweiten Positionen der Bitstellen abdeckt, und ferner zumindest einen Lichtdetektor, mit dem sich die Drehung der Polarisationsebene des Lichts, das die genannte Maske passiert hat, feststellen lässt. Mit dieser optischen Auslesung lässt sich der Speicher ebenfalls ale visuelles Wiedergabemittel (display) verwenden, und dazu ist der erfindungsgemässe Speicher dadurch gekennzeichnet, dass je Bitstelle ein Lichtdetektor vorhanden ist, mit dem der Informationsinhalt der Platte aus magnetischem Material siehtbar gemacht werden kann.

In diesem Zusammenhang besteht noch eine praktisch nützliche Ausführungsform, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die genannte Lichtquelle diejenige Strahlungsquelle ist, die den die genannte Wärmeenergie tragenden Strahl aussendet, wobei zum Detektieren der Positionen der Domänen in der Platte aus magnetischem Material die je Bitatelle zugeführte Wärmemenge kleiner ist als die je Bitstelle zugeführte Wärmemenge in dem Fall, in dem eine Domäne von einer ersten zu einer zweiten Position oder umgekehrt an jener Bitstelle bewegt wird.

Damit mit dem erfindungsgemässen Speicher ein praktisch

gut.brauchbarer Speicher erzielt wird, bei dem aus einer (grossen) Anzahl von Bits bestehende Wörter eingeschrieben/gespeichert und wieder ausge-

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lesen werden können, ist eine nähere Ausführungsform des Speichers dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von genannten Platten aus magnetischem Material angeordnet ist, und dass mit Hilfe des genannten Ablenkungs- und Adressiersystems und durch Anwendung von Strahlenverteilungsmitteln in jeder der Platten der genannten Anzahl von Platten jeweils zumindest eine Bitstelle durch einen Strahl aus der Strahlungsquelle erreichbar ist, und womit dann sowohl eine genannte Anzahl von Domänen verschoben als auch ihre Anwesenheit in der ersten oder zweiten Position ihrer betreffenden Bitstellen festgestellt werden kann.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1, 2 und 3 Beispiele von Platten aus magnetischem Material, die bei einem erfindungsgemässen Magnetspeicher verwendet werden,

Fig. 4 einen erfindungsgemässen Magnetspeicher,

Fig. 5 ein Beispiel eines Wiedergabebilds als Ausgangsinformation eines erfindungsgemässen Magnetspeichers,

Fig. 6 ein Gebilde aus einer Platte aus magnetischem

Material und einer zusätzlichen Platte aus magnetischem Material für einen erfindungsgemässen Speicher,'

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Platte aus magnetischem Material nach Fig. 6,

Fig. 8 ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemässen Magnetspeichers.

In Fig. 1 bezeichnet 1 eine Platte aus magnetischem Materia], die eine Ausgleichstemperatur für die Magnetisierung M hat. Dies be-

deutet, dass die Magnetisierung M bei einer bestimmten Temperatur, die

die Zimmertemperatur sein kann, den Wert M = 0 hat. Bei Ansteigen der

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Temperatur über diesen Ausgleichspunkt nimmt die Magnetisierung M zu.

Auf der Platte 1 befinden sich die Elemente 2 und 3> die hier in Form von Punkten eingezeichnet sind; sie können jedoch auch eine andere, etwa dreieckige Form haben und aus leicht magnetisierbarem Material, wie etwa Permalloy, bestehen. Bei einem bestimmten Grundmagnetfeld H, das man sich in Fig. 1 von hinten nach vorne vorstellen muss, können in der Platte 1 Domänen 4 bestehen, an deren Stelle die Magnetisierung der Platte entgegengesetzt zum äusseren Feld H gerichtet ist. Jedes Paar der Elemente 2 und 3 bildet eine Bitstelle 5 auf der Platte 1. Eine Domäne 4 kann sich auf einer solchen Bitstelle 5 in einer von zwei Positionen 2 bzw. 3 befinden. Dabei kann man etwa folgendes annehmen: Eine Domäne 4 in der ersten Position 2 einer Bitstelle 5 bedeutet, dass die Fiitstelle 5 einen Informationsinhalt 0 hat, während eine Domäne 4 in der zweiten Position 3 einer Bitstelle 5 bedeutet, dass die Bitstelle 5 einen Informationsinhalt 1 hat. Nun ist es entsprechend der Erfindung möglich, mit Hilfe eines Wärmeenergie tragenden Strahls eine Bitstelle 5 in einem Temperaturbereich über dem genannten Ausgleichspunkt zu erhitzen. So trifft etwa in der Stelle 6 ein Strahl auf die Platte 1. Wenn der Ausgleichspunkt etwa bei -14⁰C liegt, so kann die Erhitzung etwa um 20⁰C herum erfolgen, womit die Temperatur an der erhitzten Stelle um einige Grade ansteigt. Dies hat zur Folge, dass die sich etwa in der Position 2 befindende Domäne 4 mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt in eine Domäne 4' mit einem im wesentlichen streifenförmigen Querschnitt ändert. Die Domäne erstreckt sich dabei bis zur zweiten Position 3 und mithin zwischen den Positionen 2 und 3· Verschwindet der Wärmestrahl, so kühlt sich die Stelle 6 ab, und der streifenförmige Querschnitt der Domäne 4' ändert sich wieder in einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt. Wenn nun während dieses Abkühlungsvor-

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gangs und mithin während der genannten Formänderung der Domäne 4' ein Magnetfeld h in der angegebenen Richtung (von unten nach oben in Fig. 1) vorhanden ist, so wird die inzwischen wieder kreisförmige Domäne 4 die zweite Position 3 der Bitstelle. 5 einnehmen. Auf diese Weise ist mithin der Informationsinhalt einer solchen Bitstelle 5 durch die Verschiebung der Domäne 4 von 0 in einen Informationsinhalt 1 verändert. Eine .Verschiebung im anderen Sinn - von der Position 3 zur Position 2 - ist auf dieselbe Art und Weise, jedoch mit einem Feld h¹ in der anderen Richtung möglich. Wenn der genannte, die Wärmeenergie tragende Strahl von Bi'tstelle zu Bitstelle verschoben wird, also stets aufs neue auf einer anderen Bitstelle angeordnet wird, kann die Platte 1 mit einer der Anzahl von Bitstellen 5 entsprechenden Informationsmenge angefüllt werden. Das Magnetfeld h braucht nur sehr schwach zu sein, nämlich gerade ausreichend, um zu erreichen, dass sich die ihre Form ändernde Domäne 4 in der erwünschten Richtung zusammenzieht und die erwünschte Position einnimmt. Es wird angemerkt, dass vor der ersten Informationsspeicherung an jeder Bitstelle 5 eine Domäne 4 vorhanden sein muss. Wenn eine Domäne je Bitstelle erhalten werden soll, kann dies auf verschiedene Art und Weise mit Mitteln zum Erzeugen von Domänen in einer Platte aus magnetischem Material bewirkt werden. Ein Mittel ist etwa eine Domänenquelle im Form einer Drahtschleife, durch die hindurch ein Impulsstrom geschickt wird. So können etwa anfangs Domänen erzeugt werden,, die die Abmessung einer Bitstelle haben, und wobei jede Bitstelle mit einer solchen Domäne versehen wird (eine Platte aus magnetischem Material wird vollständig mit Domänen gefüllt). Durch eine bestimmte Einstellung des Grundfelds kann man den Domänen die richtige Abmessung geben. Dabei können sie beispielsweise beliebig auf der einen (2) oder der anderen (3) Position einer Bitstelle 5 stehen, was jedoch kein I-Toblem ergibt.

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Es dürfte sofort deutlich sein, dass es zum Einschreiben

von Information zum ersten Mal oder aber über bereits vorhandene Information hinweg unwesentlich ist, in welcher von zwei Positionen je Bitstelle eine Domäne vorhanden ist, da nämlich die Domäne 4 beim Erhitzen streifenförmig wird und da sie durch das Magnetfeld h bzw. h¹ entweder zu einer neuen Position (von 2 nach 3 oder von 3 nach 2) geht oder in ihrer alten Position (2 oder 3) bleibt.

In Fig. 2 ist dargestellt, dass zum Definieren einer ersten und einer zweiten stabilen Domänenposition auf der Platte 1 statt der punktförmigen Elemente 2 und 3 ebenfalls ein streifenförmiges Element 7 verwendet werden kann, dass ausserdem die Bitstelle markiert. Dieses Element 7 aus leicht magnetisierbarem Material (Permalloy) kann mit einem Streifen verglichen werden, der zur Fortpflanzung von Domänen entlang einer T-Struktur aus Permalloy verwendet wird. Das Element kann in der einen oder anderen Richtung magnetisiert werden, hier wieder nit einem Magnetfeld h bzw. h', so dass sich eine Domäne 4 an dem einen Ende 8 oder anderen Ende 9 niederlässt. Diese Enden 8 bzw, 9 bilden hierbei die erste bzw. zweite Domänenposition der Bitstellen 7· Wird nun eine Bitstelle 7 auf der Platte 1 im Auftreffbereich 10 durch einen Wärmeenergie tragenden Strahl erwärmt, wird eine Domäne 4, die sich hier anfangs in der unteren (= ersten) Position 8 befand, zu einer Domäne 4' mit streifenförmigen Querschnitt vergrössert. Beim Abkühlen dieses Bereichs 10 erhält die Domäne 4' wiederum einen kreisförmigen Querschnitt. Das Magnetfeld h sorgt dafür, dass die sich formende Domäne 4 in die obere (= zweite) Position 9 gelangt. Das Feld h ist nur so gross, wie erforderlich ist, damit sich eine von streifen- zu kreisförmig schrumpfende Domäne zur erwünschten Position bewegt. Das Feld h ist zu schwach, um eine Domäne 4 ohne weiteres von

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einer ersten Position 8 zu einer zweiten Position 9 zu -verschieben.

In Fig. 3 ist ein anderer Entwurf einer Platte aus magnetischem Material dargestellt, die in dem erfindungsgemässen Speicher verwendet werden kann,

Hier hat ebenfalls als Beispiel jede Bitstelle 5 zwei Elemente (Punkte) 2 und 3 aus Permalloy, die die erste bzw. zweite Domänenposition je Bitstelle definieren· Der Unterschied zu Fig. 1 liegt im Auftreff bereich 11 eines Wärmeenergie tragenden Strahls auf der Platte 1, Der Auftreffbereich 11 umfasst eine Reihe von Bitstellen 5· Der Strahl kann sich von links nach rechts (Pfeil) in Fig, 2 bewegen, so dass stets eine andere Reihe von Bitstellen 5 getroffen wird. Die Bitstellen 5 im Auftreffbereich 11 werden mithin erwärmt, und die Domänen an der Stelle erhalten einen streifenförmigen Querschnitt (4¹)· Damit man beim Abkühlen je Bitstelle den InformationsinhaJii (Q oder 1) festlegen kann, ist es mit Hilfe der Leiter 12 ermöglicht, je Bitstelle im richtigen Moment ein Magnetfeld h einzuführen, das dafür sorgt, dass die Domänen 4 in die erste 2 oder zweite Position 3 gelangen. Je Reihe von Bitstellen ist mithin ein Leiter 12 vorhanden,um den herum in dieser oder jener Richtung ein Magnetfeld h bzw, h' entsteht, wenn der Leiter 12 einen Stromimpuls in diese oder jene Richtung schickt. Ein solcher Leiter 12 je Bitstelle lässt sich in konstruktiver Hinsicht zwar etwas schwieriger verwirklichen, demgegenüber bewirkt er jedoch, dass der Speicher nach der Erfindung auf diese Weise parallel (d.h. mehrere Bits z,ur gleichen Zeit) behandelt werden kann.

In Fig. 4 i§t ein erfindungsgemässer Speicher in Einzelheiten dargestellt, Hierbei sind auch Detektionsmittel dargestellt. Eine Platte 1 aus magnetischem Material hat die Bitstellen 5» Die ersten bzw,

en
'/weiten JJomänenpoiiition werden hier als Beispiel durch Dreiecke aus ,Permilloy 1' und 14 definiert. 15 bezeichnet eine Lichtquelle, die einen

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Wärmeenergie tragenden Lichtstrahl 16 aussendet. Die Intensität des Strahls ist einstellbar und wird von einer Schaltanordnung 17 aus geregelt, die über den Eingang 18 ein Signal empfängt. Wird eine neue Information i*n die Platte 1 eingeschrieben, so hat der Strahl 16 eine Energie, die grosser ist, als wenn die Information ausgelesen wird (dies erfolgt nicht destruktiv). Beim Schreibvorgang wird die Schaltanordnung 17 über 1Θ in eine Stellung gesetzt, in der die Lichtquelle die erwünschte Schreibenergie abgibt, während diese Anordnung 17 bei einem Lesevorgang über den Eingang 1Θ in eine Stellung gesetzt wird, in der die Lichtquelle die erwünschte Lesenergie abgibt. Mit 19 ist eine Lichtablenkungsanordnung angegeben. Hiermit kann der Lichtstrahl 16 auf jede gewünschte Bitstelle 5 der Platte 1 gerichtet werden. Die erwünschte Bitstelle ist eine sogenannte Adresse in der Platte 1. Die gewünschte Adresse wird einem Adressenregister 20 vorzugsweise in digitaler Form über einen Eingang 21 (parallel oder in Serie) angeboten. Wenn 19 eine digitale Lichtablenkungsanordnung ist, so dient die digitale Adresse im Register 20 direkt als Einstellgrösse für die Ablenkungsanordnung 19· Wenn 19 ein Analogablenker ist, so kann die Adresse zunächst in einem (nicht dargestellten) Wandler umgewandelt werden. Ist die Lichtablenkungsanordnung auf die richtige Adresse eingestellt, so kann über den Eingang 18 ein Befehl für einen Schreib- oder Lesevorgang erteilt werden. Bei einem Schreibvorgang wird die betreffende Bitstelle solange bzw, so intensiv bestrahlt, dass an der Stelle eine streifenförmige Domäne entsteht. Beim Abkühlen (der Lichtstrahl wird gelöscht oder zu einer nächsten Bitstelle abgelenkt) der betreffenden Bitstelle muss dafür gesorgt werden, dass die richtige Information (O oder 1) eingeschrieben wird. Wird eine 1 durch eine Domäne in der zweiten Position (14) dargestellt, so muss die Feldquelle 22 zum Schreiben einer 1 während der, Ab-

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kühlens ein Feld h liefern, das in Fig. 4 nach oben zeigt. Dazu hat die Feldquelle 22 einen Eingang 23, dem die einzuschreibende Information angebotön wird. Beim Informationsbit = 1 wird das genannte Feld, beim Informationsbit = 0 das entgegengesetzte Feld h¹ erzeugt.

Ferner zeigt Fig. 4 einen Grundmagnetfeldgenerator 24, der das Grundfeld H erzeugt. Mit 25 werden Mittel schematisch angegeben, die dafür sorgen, dass die Platte 1 auf einer nahezu konstanten Temperatur T gehalten wird, die über der Ausgleichstemperatur liegt, etwa 2O⁰C. Zum Auslesen sind die Detektionsniittel 26, 27, 28 vorhanden. Es wird von der Drehung der Polarisationsebene des durch die Platte 1 hindurchfallenden Lichts Gebrauch gemacht, wenn das Licht dabei eine Domäne passiert. Mit

It

einer Maske 2b wird mit den Offnungen 30 etwa die Hälfte jeder Bitstelle abgedeckt, so dass nur das durch die (hier) zweiten Positionen 14 hindurchfallende Licht hinter der Maske 26 erscheint. Ein Lichtstrahlleiter 27 sorgt dafür, dass dieses durchfallende Licht auf einen Lichtdetektor 28 fällt. Dieser Detektor reagiert etwa nur auf dasjenige auftreffende Licht, dessen Polarisationsebene eine bestimmte Lage hat. So liefert etwa Licht mit einer in bezug auf die ursprüngliche Lage gedrehten Polarisationsebene ein Signal in diesem Detektor 28. Dieses Signal wird vom Ausgang 29 als Ausgang abgenommen. Bei einem Lesevorgang liefert die Lichtquelle 15 einen Lichtstrahl 16 mit der erwünschten Lesenergie, und dieser Lichtstrahl 16 wird in der Ablenkungsanordnung 19» gesteuert durch die Adresse im Register 20, auf die richtige Adresse (= Bitstelle) der Platte 1 gerichtet. Derjenige Teil des Lichts, der keiner Domäne begegnet, ändert die Lage der Polarisationsebene nicht. Die Polarisationsebene desjenigen Teils des Lichts, der einer Domäne begegnet, wird gedreht. Die Hälfte -jeder^Bit-

Il

stelle 5 ist durch die Maske 26 mit den öffnungen 30- abgedeckt, die Infor-

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mation der An- oder Abwesenheit einer Domäne in nur einer der beiden Donänenpositionen 13 bzw. 14 wird hindurchgelassen. In diesem Beispiel wird stets darauf geachtet, ob in der zweiten Position (14) eine Domäne vorhanden ist oder nicht. Liefert der Ausgang 29 ein Signal, so war eine Domäne vorhanden (Informationsbit = 1). Liefert der Ausgang 29 kein Signal, so war keine Domäne in dieser Position der adressierten Bitstelle vorhanden (Informationsbit = θ). Der beschriebene Auslesevorgang ist nicht destruktiv, denn die Information geht dabei nicht verloren. Grundsätzlich kann der Auslesevorgang destruktiv gemacht werden (durch Licht mit einem grösseren Energieinhalt, so dass wiederum eine Erwärmung der Stelle auftritt und ein Feld, etwa h', dafür sorgt, dass nach dem Auslesen alle ersten Positionen 13 wieder besetzt werden), der Detektor 28 darf dann jedoch nur für einen sehr kurzen Moment abgetastet werden, um zu erfahren, wie der Informationsinhalt der adressierten Stelle lautete. Die dargestellte Speicheranordnung kann selbstverständlich ebenfalls eine etwa in P¹Ig. dargestellte Platte 1 enthalten, so dass das Einschreiben und ebenso das Auslesen für eine Anzahl von Bitstellen gleichzeitig erfolgen kann. Die Detektionsmittel müssen dann statt eines Lichtdetektors ebensoviele Lichtdetektoren enthalten wie Bitstellen, die gleichzeitig "durchleuchtet" werden müssen.

In Fig. 5 ißt dargestellt, dass ee ebenfalls zweckmässig sein kann, den Informationsinhalt einer Platte 1 visuell sichtbar zu machen. Hierbei sind hinter der Maske 26 (Fig. 4) nicht ein Lichtdetektor sondern ebensoviele Lichtdetektoren 31 auf einer Tafel 32 wie Bitstellen (noch einmal gestrichelt auf der Tafel 32 dargestellt) auf der Platte 1 vorhanden. Der Informationsinhalt jeder Bitstelle wird nun mithin sichtbar gemacht. Wenn ein Bit = 1 (Position 14 in Fig. 4) vorhanden war, so ir.t

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dies in einem Detektor 31 der Tafel 32 sichtbar. So kann ein ganzes Bild aufgebaut sein. In Fig. 5 ist ein Buchstabe A abgebildet. Die schwarzen Punkte können mithin von Domänen herrühren, die sich in den Positionen 14 der Platte 1 (Fig. 4) befinden.

In Fig. 6 ist ein Gebilde aus einer Platte aus magnetischem Material 33 mit den darin befindlichen Domänen 4 und einer zusätzlichen Platte aus magnetischem Material 34 mit den Domänen 35 dargestellt. Die Platte 33 ist gleich der genannten Platte 1, und zwar in dem Sinne, dass die Platte 33 keine Punkte/Streifen u.a. aus einem leicht magnetisierbaren Material hat. Die Bitstellen (gestrichelt umrahmt) J>6 haben auch hier wieder jeweils eine erste 37 und eine zweite Position 38 für eine Domäne 4· Diese beiden Positionen 37 und 38 je Bitstelle sind durch entsprechende Domänen 35 in der zusätzlichen Platte 34 definiert. Diese Platte 34 bildet also mit Domänen 35 die stabilen Positionen, und zwar zwei je Bitstelle 36 der Platte 33· Dies beruht auf der Wechselwirkung, die zwischen zwei übereinander liegenden Domänen in Platten mit unterschiedlicher Dicke auftritt (siehe für Einzelheiten die deutsche Patentanmeldung Nr." 2237369.9). Bei einer guten Wahl ist bei einer derartigen Konfiguration kein Grundfeld H erforderlich, um die Domänen bestehen zu lassen. Die Platte 34 ist mit Domänen völlig gefüllt, und zwar hier entsprechend einer hexagonalen Gittereinteilung (siehe Kreis 39)· Was eine solche Füllung für die Bitstellenorganisation in der Platte 35 bedeutet, in der der Einfluss der Domänen 35 der Platte 34 auftritt, ist in Fig. 7 dargestellt. Die (mit einer gestrichelten Linie angegebenen) Bitstellen 36 liegen also entisprechend einer Richtung des hexagonalen Gitters.- Die Erwärmung muss mithin im Auftreffbereich jeder der gezeichneten Stellen 36 auftreten können. Die Wirkung entspricht im weiteren derjenigen, die im Zusammenhang mit Fig. 1

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bereits geschrieben wurde. Eine Domäne 4 wird bei Erhitzung des Bereichs streifenförmig (4¹)» und bei Abkühlung wird sie durch das angelegte Feld h in die richtige Position (hier 38) von den möglichen beiden Positionen (37 und 38) gebracht. Ein Feld h¹ kann auf dieselbe Art und Weise das umgekehrte bewirken.

In Fig. θ ist ein anderes Beispiel eines erfindungsgemässen Speichers dargestellt. Als Beispiel wird hier das Gebilde der Platten 33 und 34 nach Fig. 6 verwendet. Dieser Speicher hat eine besonders grosse Speicherkapazität. Im Beispiel nach Fig. 4 wurde ein Informationsbit nach dem anderen behandelt, während hier η gleichzeitig behandelt werden. In der Zeichnung ist η = 6, es kann jedoch praktisch viel grosser sein. Die Möglichkeit dazu wird dadurch geschaffen, dass hinter der bereits genannten Lichtablenkungsanordnung 19 (sich entsprechende Einzelteile sind mit denselben Bezugsziffern versehen) noch ein Strahlenteiler 41 verwendet wird. Dieser Strahlenteiler 41 teilt einen Lichtstrahl 16, der in der Anordnung 19 bereits eine Richtung erhalten hat, die einer adressierten Bitstelle einer Platte 3 entspricht, in η (=6) gesonderte Strahlen, die jeweils auf eine gesonderte Platte 33 auftreffen. Mit der Adresse im Register 20 ist damit ein ganzes Wort von η = 6 Bits selektiert. Jede Platte 33 wird mithin in derselben Bitstelle getroffen. Hinter jeder Platte 33 sind eine zusätzliche Platte 34, eine Maske 26, ein Lichtleiter 27 und ein Lichtdetektor angeordnet (nur einmal dargestellt, jedoch im weiteren durch die Bezugsziffer 42 zusammengefasst). Jede Kombination 42 hat einen Signalausgang Ferner hat jede Kombination 42 eine Feldquelle 43» die ein Feld h bzw. h¹ in der Ebene der Platte 33 liefern kann. Schliesslich ist noch ein Informationsregister 44 vorhanden. Die Wirkungsweise entspricht vollständig der oben genannten bei Fig. 4 in dem Sinne, dass nun die stabilen ersten und

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zweiten Positionen für jede Bitstelle durch die vollständig mit Domänen gefüllte Platte nach Fig. 6 geliefert werden. Beim Einschreiben wird für jede Platte 33 für jedes betreffende Bit eines einzuschreibenden Worts festgestellt, welche Richtung das Magnetfeld h (h') haben muss, damit die Domänen ihre richtige Position einnehmen. Um dies zu erreichen, wird ein einzuschreibendes Wort in das Informationsregister 44 gesetzt. Von hier aus werden die Feldquellen 43 gesteuert, um bei einem 1-Bit in 44 ein Feld h und bei einem O-Bit in 44 ein Feld h' zu liefern. So kann in einem Vorgang ein ganzes Wort eingeschrieben werden. Beim Auslesen wird wieder ein ganzes Wort von der Lichtablenkungsanordnung 19 aus in Kombination mit dem Strahlenteiler 41 selektiert. Das Licht dient dazu, die An- oder Abwesenheit von Domänen in etwa den betreffenden zweiten Positionen der jeweiligen Bitstellen der Platten 33 festzustellen. Diese Detektion sorgt mithin gegebenenfalls für ein Signal an den Ausgängen 29· Die gemeinsamen Ausgänge 29 liefern also das ausgelesene Wort. Es sei bemerkt, dass bei der Verwendung von vollständig mit Domänen gefüllten Platten 34 beim Einschreiben von Information die Domänen in einer solchen Platte 34 keine Formänderung infolge von Erwärmung erfahren dürfen, da sonst die Definition der stabilen Positionen verloren gehen würde. Dies lässt sich einfach dadurch verhindern, dass für die Platten 34 ©in magnetisches Material verwendet wird, das keine oder nur eine relativ hohe Ausgleichstemperatur hat.

Ferner sei angemerkt, dass beim Auslesen bei der Verwendung der genannten Platten 34 immer eine Domäne im Lichtweg von der Platte 33 zum Detektor 28 vorhanden ist, da nämlich die Platte 34 vollständig mit Domänen 3^ gefüllt ist. Dennoch ist eine Detektion der An- oder Abwesenheit einer Domäne in den zweiten Domänenpositionen in den Platten 33 möglich, da die Drehung der Polarisationsebene, die immer infolge der Domänen

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35 in der Platte 34 auftritt, gross bzw. weniger gross infolge der Tatsache, dass eine Domäne bzw. keine Domäne in der genannten zweiten Position der Bitstelle auf der Platte 33 vorhanden ist. Die Wahl der Lichtdetektoren 28, die diese Unterschiede in der Drehung der Polarisationsebene feststellen können, ist mithin naheliegend.

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Claims

-21- , PHN. 5994. II PA T EHTA Ή SPRÜCHE :

1. Magnetspeicher mit einer Platte aus magnetischem Material mit darauf befindlichen, funktionell bestimmten Bitstellen, wobei jede Bitstelle eine erste und eine zweite Position für je Bitstelle eine Domäne mit einem im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt enthält, ferner mit Fortpflanzungsmitteln, um die Domäne auf steuerbare Weise von einer ersten zu einer zweiten Position oder umgekehrt in einer gewählten Bitstelle zu bewegen, und mit Detektionsmitteln, um an einer Bitstelle die Anwesenheit einer Domäne in einer der beiden Positionen festzustellen, wobei ferner die Platte aus magnetischem Material eine Ausgleichstemperatur für die Magnetisierung hat und von Mitteln umgeben ist, um die Platte auf einer nahezu konstanten Temperatur zu halten, wobei ferner eine Strahlungsquelle und ein Strahlenablenkungs- und Adressiersystem vorhanden sind» dadurch

die

gekennzeichnet, dass der Strahlungsquelle einen mit Hilfe des Ablenkungsund Adressiersystems au jeweils zumindest einer Bitstelle posittonierbaren, Wärmeenergie tragenden Strahl aussendet, mit dem der Bitstelle in einem Temperaturbereich über der Ausgleichstemperatur eine Wärmemenge, bei der die Domäne ihren im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt in einen im wesentlichen streifehförmigen Querschnitt ändert, zuführbar ist, und dass . ferner eine magnetische Feldquelle vorhanden ist, die ein Magnetfeld He-fert, um während der Abkühlung einer Domäne auf einer der beiden Positionen der auf genannte Weise erwärmten Bitstelle anzuordnen, wobei diese Domäne ihren im wesentlichen streifenförmigen Querschnitt wieder in einen im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt ändert.

2. Magnetspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Definieren einer ersten und einer zweiten Domänenposition für eine Domäne je Bitstelle an der Stelle der Bitstelle zumindest ein Element aus

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einem durch die genannte magnetische Feldquelle leicht magnetisierbarer! Material vorhanden ist.

3· . Magnetspeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Definieren einer ersten und einer zweiten Domänenposition in der genannten Platte für eine Domäne je Bitstelle, eine zusätzliche Platte aus magnetischem Material vorhanden ist, die für jede erste und zweite Domänenposition in der genannten Platte aus magnetischem Material eine Domäne enthält, wobei durch Wechselwirkung zwischen Domänen in der zusätzlichen Platte und Domänen der genannten Platte diese letzteren Domänen sich auf einer der so geschaffenen zwei Positionen je Bitstelle befinden.

4· Magnetspeicher nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Detektionsmittel zum Detektieren der Anwesenheit einer Domäne auf einer der beiden Positionen folgendes umfassen: eine Lichtquelle, deren Strahl auf jeweils zumindest einer Bitstelle positionierbar ist und wobei die Polarisationsebene des durch die Platte aus magnetischem Material hindurchfallenden oder darin reflektierten Lichts gedreht wird, wenn es dabei in der Platte einer Domäne begegnet, ferner eine Maske, die zumindest in der Projektion alle ersten oder zweiten Positionen der Bitstellen abdeckt, und ferner zumindest einen Lichtdetektor, mit dem die Drehung des Polarisationsebene des Lichts, das die genannte Maske passiert hat, feststellbar ist.

5. Magnetspeicher nach Anspruch 4i dadurch gekennzeichnet, dass je Bitstelle ein Lichtdetektor vorhanden ist, mit dem der Inforraationsinhalt der Platte aus magnetischem Material sichtbar gemacht werden kann.

6. Magnetspeicher nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Lichtquelle diejenige Strahlungsquelle ist, die den genannten die Wärmenergie tragenden Strahl aussendet, wobei zum üetek-

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tieren der Positionen der Domänen in der Platte aus magnetischem Material die je Bitstelle zugeführte Wärmemenge kleiner ist als die je Bitstelle zugeführte Wärmemenge in dem Fall, in dem eine Domäne von einer ersten zu einer zweiten Position oder umgekehrt auf der Bitstelle bewegt wird.

7. Magnetspeicher nach einem oder mehreren der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl der genannten Platten aus magnetischem Material angeordnet ist, und dass mit Hilfe des genannten Ablenkungs- und Adressiersystems und durch Anwendung von Strahlenverteilungsmitteln in jeder der Platten der genannten Anzahl von Platten jeweils zumindest eine Bitstelle durch einen Strahl von der Strahlungsquelle aus erreichbar ist, und womit dann sowohl eine genannte Anzahl von Domänen verschoben werden kann als auch ihre Anwesenheit in der ersten oder zweiten Position ihrer jeweiligen Bitstellen festgestellt werden kann.

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