DE2259042C3 - Magnetische Speicheranordnung - Google Patents

Description

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ändern, welche optimale Schleifenübertragungsgren- impuls und dem in der Schichtebene verlaufenden

zen zeigt, um eine Einengung dieser Grenzen zu ver- Feld bestimmt die Übertragungsrichtung der Domä-

meiden. Demgemäß hängt der Wirkungsgrad des nen.

Übertragungsvorgangs von der Effektivität des ge- Fig. I zeigt eine Speicheranordnung 10 für etn-

pulsten Übertragungsleiters bei der Erzeugung der 5 wandige Domänen mit einer Schicht Il aus einem

geeigneten Übertragungsfelder ab. Material, in welchem einwandige Domänen übertra-

Das Problem bei den bekannten Anordnungen be- gen werden können. Die Bewegung der Doraänenniusteht darin, daß der Leiter bei der Pulsbeaufschla- ster in der Schicht 11 ist von einem periodischen Mugung zur Übertragung einwandiger Domänen zwi- ster aus weichmagnetischen Elemeneten definiert, sehen von magnetischen Elementen definierten We- xo welches in typischer Ausführung mit Hilfe pbotolitgen die von dem in der Schichtebene umlaufenden hographischer Methoden als Belegung auf einer geFeld hervorgerufenen konkurrierenden Felder weder eigneten Abstandsschicht (nicht dargestellt) auf der zu beseitigen noch zu verringern vermag; eine Besei- Oberfläche der Schicht 11 niedergeschlagen ist Die tigung dieser Felder würde die Gesamtbetriebsgren- Geometrien der Elemente sowie ihre gegenseitige zen der Anordnung erhöhen. 15 Anordnung sind so gewählt, daß sie in Abhängigkeit

Ausgehend von der magnetischen Speichcranord- von einem in der Schichtebene umlaufenden Magnetnung der eingangs angegebenen Art, schlägt die Er- feld bewegliche Polmuster zeigen und derart wirksam findung zur Lösung dieses Problems vor, daß der sind, daß sie Domänen parallel ^:n geschlossenen NeeLktrische Leiter der Übertragungsanordnung eine benschleifen übertragen, welcn letztere als ovale solche Geometrie besitzt, daß er ein räumlich verteil- ao Schleifen L 1 bis LN dargestellt sina.
tes Muster aus zur Magnetisierung der Domäne par- Die Belegungselemente definieren außerdem eine allelen und antiparallelen Feldern hervorruft, und Hauptschleife, die in F i g. 1 als vertikal verlaufende bezüglich des Führungselementes derart angeordnet oval·.. Schleife LM gezeigt ist. Bekanntlich wird die ist, daß er Felder sowohl zum Beseitigen des Einflus- Information in den Nebenschleifen zur Übertragung ses des in der Schichtebene verlaufenden Feldes zur 25 ausgewählter Daten zur Hauptschleife in Umlauf geÜbertragung der Domäne zu dem zweiten Platz des setzt. Die Daten werden sodann zu einer Lesezugehörigen Weges als auch gleichzeitig zum Anzie- Schreib-Position in der Hauptschleife verschoben, hen der Domäne zum Zentralplatz des Führungse'e- welche durch den Doppelpfeil RW in Fig. 1 bementes erzeugt, wenn der Leiter gepulst wird, und zeichnet ist, bevor die ausgewählten Daten zu den indaß die Geometrie des Führungselementes so ge- 30 folge der anfänglichen Übertragung in der Nebenwählt ist, daß es ein Magnetfeld erzeugt, welches die schleife hervorgerufenen zugehörigen Leerstellen zu-Domänenübertragung zum ersten Platz des aufneh- rückgeführt werden. Die Information in der Hauptmenden Weges abschließt, wenn sich das in der schleife sowie in den Nebenschleifen wird in Abhän-Schichtebene verlaufende Feld in eine nächstfolgende gigkeit von Umläufen des in der Schichtebene verlau-Richtung reorientiert. 35 fenden Feldes bewegt und ist dal.er durch dieses

In der Zeichnung zeigt Feld derart synchronisiert, daß die ausgewählten Da-

Fig. 1 ein schematisches Schaltbild einer ten zu den Ursprungsplätzen in den Nebenschleifen

Speicheranordnung und einfach dadurch zurückgeführt werden, daß eine Da-

Fig.2 und3 schematische Darstellungen eines tenrückkehr-Übertragungsoperation mit einer geeig-

Teils der Speicheranordnung nach F i g. 1. 40 neten Anzahl von Feldumläufen nach einer anfängli-

Die Erfindung stützt sich auf die Erkenntnis, daß chen Datenübertragungsoperation stattfindet,
ein haarnadelförmiger Übertragungsleiter, der an je- Eine Eingangsimpulsquelle 12 und ein Verbraudem Übertragungsplatz sowohl zu der Haifptschleiten- eher 13 sind mit der Lese-Schreib-Position gekopachse als auch zu den Nebenschleifenachsen unter pelt. Eine Quelle für das in der Schichtebene verlaueinem Winkel steht, bei Pulsbeaufschlagung ein zur 45 fende Feld ist durch den Block 14 in Fig. 1 darge-Magnetisierung bzw. Polarisation einer Domäne anti- stellt. In der Praxis ist die durch den Block 15 in paralleles Feld hervorruft, das den normalen, von F i g. 1 dargestellte Vormagnetisierungsfeldquelle in dem in der Schichtebene umlaufenden Feld erzeug- bekannter Weise vorgesehen, um Domänen in der ten Feldgradienten entgegengesetzt ist, sowie ein Schicht 11 auf einem speziellen Durchmesser /.u haistarkes, zur Magnetisierung einer Domäne an einem 50 ten. Die Quellen 12, 14 und 15 und die Schaltung 13 Platz paralleles Feld, das eine Domänenübertragung sind mit einer durch den Block 16 dargestellten Steuhervormft. erschaltung zum Zweck der Synchronisation und An-

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird ein steuerung verbunden. Als Quellen und Schaltungen

weichmagnetisches »Dollarzeichen«-förmiges Füh- können Elemente beliebiger Ausführung verwendet

rungselement an jedem Übertragungsplatz mit einer 55 werden.

gekrümmten Geometrie verwendet, das einen mittle- Die Informationsübertragung findet bei einer sol-

rcn Abschnitt und erste und zweite Abschnitte nahe chen Anordnung an den Übertragungsplätzen bzw.

eines abgebenden bzw. aufnehmenden Kanals oder -positionen statt, welche durch magnetisch weiche

Weges aufweist. Ein auf den Übertragungsleiter gege- Elemente in der Zone definiert sind, wo jede Neben-

bener Impuls erzeugt ein stark anziehendes Feld am 60 schleife einer zugehörigen Stufe der Hauptschleife

MittelabschniU des Führungselements und beseitigt am nächsten gelegen ist. Eine repräsentative Übertra-

den Effekt der während der nächsten Feldorientie- gungszone ist in der Darstellung gemäß F i g. 1 bei 20

rung im abgebende ,1 Kanal hervorgerufenen Pole. angeordnet und im einzelnen in den F i g. 2 und 3 ge-

Die Ftihrungselementgeometrie ist geeignet gewählt, zeigt. Die Elemente 21 in F i g. 2 bilden Teile der

um anziehende Pole in seinem zweiten Abschnitt für 65 Haup'schleife LM₁ welche durch den unterbroche-

dtese nächste Orientierung des in der Schichtebene nen vertikalen Pfeil in Fig.2 angedeutet ist. Da«

verlaufenden Feldes zu entwickeln. Element 23 bildet einen Teil der repräsentativen Ne-

Die Phasenbeziehung zwischen dem Übertragungs- benschleife L 2, die in F i g. 2 ebenfalls mit dem ent-

sprechend bezeichneten, unterbrochenen Pfeil dargestellt ist. Die Ubertragungsstclle umfaßt diese Schleifen definierenden Elemente sowie das schlangenlinienförmige (oder S-förmige) Element 22 zwischen diesen (F i g. 2). Die Übertragungszone weist außerdem einen elektrischen Leiter 24 auf, welcher unter einem Winkel A (z. B. 45") zu den Achsen 25 und 26 der Nebenschleife L 2 und der Hauptschleife LM in Fig.2 angeordnet ist. Der WinkelA ist so gewählt, daß er den Feldgradienten für eine Domäne in der Übertragungsrichtung möglichst groß macht und die Pole in der normalen Fortpflanzungsrichtung minimalisiert.

Im Betrieb bewegt sich eine Domäne beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn um die Schleife 12, während das in der Schichtebenc verlaufende Feld im Gegenuhrzeigersinn umläuft. Wenn das Feld nach rechts gerichtet ist, wie dies durch den Pfeil H in F i g. 2 angedeutet ist, so besetzt eine Domäne einen Platz 27 in der Schleife L 2. Die nächste normale Position in der Schleife Ll ist die Position bzw. der Platz 28, der eingenommen wird, wenn das in der Schichtebene verlaufende Feld als nächstes in eine Aufwärtsrichtung dreht.

Ein Übertragungsvorgang findet dann statt, wenn der Leiter 24 gepulst wird, während die ausgewählte Domäne die Position bzw. den Platz 27 einnimmt. Die Polarität des angelegten Impulses ist so gewählt, daß er ein Feld parallel zur Magnetisierung einer Domäne in der Zone der Position 30 in F i g. 2 erzeugt. Wenn angenommen wird, daß eine Domäne eine aus der Schichtebene 11 in F i g. 1 aufwärts gerichtete Magnetisierung (z.B. positiv ( + ) längs einer Z-Achse) hat, so fließt der Strom im Leiter in Richtung des Pfeiles /in Fi g. 2. Wenn das Muster aus weichmagnetischen Elementen die Ebenen des Leiters 24 und der Schicht 11 trennt, so besitzt das vom Impuls im Leiter erzeugte Feld Feldkomponenten X und Y (und Z), welche die Elemente in der durch die entsprechend bezeichneten und nach links bzw. aufwärts weisenden Pfeile (und durch das +-Zeichen) angegebenen Richtung beeinflussen. Die -Y-Komponente ruft Pole hervor, welche eine Domäne in der Ansicht gemäß F ig. 2 nach links zu bewegen suchen.

Das in der Schichtebene verlaufende Feld dreht in die Aufwärtsrichtung, während der Übertragungsimpuls angelegt wird, wodurch an der Stelle bzw. am Platz 28 in F i g. 2 und längs der Oberseite des Fühmngselementes 22 an der Stelle 29 in den F i g. 2 und 3 anziehende Pole erzeugt werden. Die Z-Komponente des Übertragungsimpulses beseitigt dagegen das von dem anziehenden Pol erzeugte Feld an der Stelle 28, wie dies durch die Minuszeichen angedeutet ist, und die Y-Komponente verstärkt die Polstärke in dem Abschnitt des Führungselementes 22 zwischen den Plätzen 29 und 30. Daher wird eine Domäne von der Stelle bzw. Position 27 zur Stelle 30 und danach längs des Abschnitts des schlangenförmigen Elements 22 zwischen den Portionen 30 und 31 übertragen. Der Impuls auf dem Leiter 24 wird unterbrochen, wenn das in der Schichtebene verlaufende Feld das nächste Mal nach links gerichtet ist, wobei die Domäne ihre Bewegung zur Position 31 in Fig. 2 unter dem Einfluß des umlaufenden Feldes beendet.

Es ist wichtig zu beachten, daß bei Fehlen eines Ubertragungsimpulses am Leiter 24 eine Domäne von der Position 27 zur Position 28 übertragen wird, wenn sich das in der Schichtebene verlaufende Feld von der Rechtsrichtung in die Aufwärtsrichtung dreht. Bei einem Übertragungsvorgang verläuft die Z-Komponcnte des Übcrtragungsfeldes antiparallel zu dem von dem aufwärtsgerichteten, in der Schichtebene verlaufenden Feld hervorgerufenen Feld und beseitigt dadurch den Einfluß der von dem in der Schichtebenc verlaufenden Feld an der Stelle 28 hervorgerufenen Pole.

Daher wird die Winkellage des Leiters 24 in bezug

ίο auf die Achsen der Haupt- und Nebenschleifen so gewählt, daß die dadurch hervorgerufenen Felder die normale Progression der Feldänderungen zur Bewegung der Domänen in einer Schleife ändern, ohne die normalr Geometrie der magnetisch weichen, diese Schleife definierenden Elemente zu modifizieren. Gleichzeitig liefert der gepulste Übertragungsleiter das erforderliche Feld (z. B. ein positives Feld längs der Z-Achsen) zum Verschieben einer Domäne während eines von der ^-Komponente des Feldes unter-

ao stützten Übertragungsvorgangs.

Eine Domäne auf dem Platz 31 ist in einer normalen Position für eine Bewegung im Gegenuhrzeigersinn in der Hauptschleife LM, wie dies aus der Figur klar hervorgeht.

as Eine Rückübertragungsoperation findet statt, wenn eine in der Schleife LM befindliche Domäne die Position 31 in F i g. 3 bei einer Orientierung des in der Schichtebene verlaufenden Feldes nach links einnimmt. Die nächste normale Position für diese Domäne in der Schleife LM ist die Position 35 bei abwärts gerichtetem, in der Schichtebene verlaufendem Feld. Ein Rückübertragungsimpuls in derselben Richtung (F i g. 2) im Leiter 24 ruft an dieser Stelle ein Feld zum Anziehen der Domänen nach rechts aus der Position 31 hervor. Die ^-Komponente des Übertragungsimpulsfeldes erzeugt Polmuster in dem schlangenförmigen Element 22, weiche eine Domäne nach rechts verschieben. Die Z-Komponente dieses Feldes beseitigt auch den Einfluß von anziehenden Polen, welche von dem in der Schichtebene verlaufenden Feld an der Position 35 hervorgerufen werden, und bildet ein starkes anziehendes Feld an der Stelle 30, wie zuvor. Demgemäß wird eine Domäne über das schlangenförmige bzw. S-förmige Element 22 übertragen und gelangt zur Position 30 und 27, wenn das in der Schichtebene verlaufende F*ld zunächst nach unten und danach nach rechts gerichtet ist, wie dies durch den Pfeil H in F i g. 3 angedeutet ist. Man sollte sich vergegenwärtigen, daß der Platz 27 eine normale Position in der Nebenschleife L 2 ist. Daher wurde die Übertragung sowohl zur Hauptschleife als auch zurück zur Nebenschleife gezeigt.

Selbstverständlich umfaßt die Übertragungszone zwischen jeder Nebenschleife und einer zugehörigen Stufe der Hauptschleife ein schlangenförmiges oder S-förmiges Führungselement 22 und einen Leiter 24. Daher sind die in Abhängigkeit von einem im Leiter 24 erscheinenden Impuls erzeugten Feldkomponenten an jeder der Übertragungsstellen derart wirksam, daß zur Darstellung einer binären Eins eine Domäne übertragen wird, oder bei Fehlen einer Domäne, eine binäre Null dargestellt wird. Die gesamte übertragene Information umfaßt während eines Vorgangs ein Binärwort zum sequentiellen Auslesen oder zum Ersetzen an der Lese-Schreib-Posräon R W in F i g. I, wenn das in er Schichtebene verlaufende Feld weiterdreht. Die Form des Führungselementes 22 in der Übertragungszone ist so gewählt, daß das Führungsele-

ment für die Domänenübertragung auf Grund des in der Schichtebene verlaufenden Feldes eine Gruppe günstiger Pole nur in dem Abschnitt des Fiihrungsclementes vom Zentrum bis zu demjenigen Kanal er-/Λ,-ugt, zu dem die Domäne übertragen werden soll. Keine die Domänenübertragung begünstigenden Pole werden in dem Abschnitt des Führungselementes zwischen dem die Domäne zur Übertragung abgebenden Kanal und dem Zentrum erzeugt. Diese Anordnung arbeitet mit dem angelegten Übertragungsstromimpuls nur so lange, bis die Domäne zum Zentrum des Führungselements 22 übertragen ist. Nachdem die Domäne das Zentrum erreicht hat, beendet das umlaufende Feld die Übertragung. Das Fehlen von die Übertragung begünstigenden Polen in diesem Abschnitt des Führungselements nahe des abgebenden Kanals verringert die Wahrscheinlichkeit unkontrollierter Übertragung.

Die elektrische Reihenschaltung einer Gruppe von haarnadelförmigen Übertragungsleitern führt zu einem zusätzlichen Vorteil. Die Verbindung ergibt Haarnadelgeometrien zwischen den Übertragungshaarnadel-

geometrien, wo der Übertragungsimpuls ein starkes negatives Feld in der Z-Richtung erzeugt. Die Ausrichtung dieser negativen Felder mit beispielsweise den Positionen bzw. Plätzen 28 der Fig.2 führt zu einer Hemmung bzw. Sperrung des normalerweise dort durch das in der Schichtebene verlaufende Feld hervorgerufenen Anziehungsfeldes.

Bei einem realisierten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurde eine Haupt-Massen-Speicheranordnung durch magnetisch weiche Elemente in der ir Fig. 2 dargestellten Weise definiert. Die Elemente waren nominell 5 χ 30 Mikrometer auf ^Mikrometer Zentren zur Bewegung von Domänen mit einem Durchmesser von 8 Mikrometer in einer 5 Mikrome-

is ter dicken Granatschicht. Ein Vormagnetisierungsfeld voh 100 Oersted hielt die Domäne auf einem bestimmten Durchmesser. Ein in der Schichtebene verlaufendes Feld von 30 Oersted wurde mit 25 kHz gedreht, und ein Übertragungsimpuls hatte eine Ampli-

ao tude von 50 Milliampere und eine Dauer von 10 Mikrosekunden. Er wurde in der an Hand der F i g. 2 und 3 beschriebenen Weise angelegt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1 2 fenden Magnetfeld übertragbar sind, einem erste und Patentansprüche: zweite mehrstufige Wege zur Übertragung von Domänen in der Schicht definierenden Elementenmu-

1. Magnetische Speicheranordnung mit einer ster, wobei jeder Weg erste und zweite Plätze auf-Scbicht aus magnetischem Material, in welchem S weist, und einer Übertragungsanordnung zur Überemwandige Domänen in Abhängigkeit von einem tragung einer Domäne zwischen den ersten Plätzen in der ScMchtebene umlaufenden Magnetfeld der ersten und zweiten Wege, wobei die Übertraübertragbar sind, einem erste und zweite mehr- gungsanordnung ein Führungselement mit einem stufige Wege zur Übertragung von Domänen in Zentralplatz, der sich zwischen den ersten Plätzen der Schicht definierenden Elementenmuster, wo- to der ersten und zweiten Wege erstreckt, und einen bei jeder Weg erste und zweite Plätze aufweist, elektrischen Leiter aufweist. In der USA.-Patent- und einer Übertragungsanordnung zur Übertra- schrift 3 618054 ist eine Massenspeicheranordnung gung einer Domäne zwischen den ersten Plätzen für einwandige Domänen beschrieben, bei der raehder ersten und zweiten Wege, wobei die Übertra- rere parallele geschlossene Schleifenkanäle und ein gungsanordnung ein Führungselement mit einem 15 in Form einer vertikalen geschlossenen Schleife vor-Zentralplatz, der sich zwischen den ersten PIät- liegender Einzelkanal zur Übertragung einwandiger zen der ersten und zweiten Wege erstreckt, und Domänen durch periodische Muster aus weichraaeinen elektrischen Leiter aufweist, dadurch gnetischen Belegungselementen definiert sind, welch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter letztere mit einer Schicht aus einem magnetischen (24) der Übertragungsanordnung eine solche ao Material gekoppelt sind, in welcher die Domänenbe-Geometrie besitzt, daß er ein räumlich verteiltes wegung stattfindet. Ein in der Ebene dieser Schicht Muster aus zur Magnetisierung der Domäne par- umlaufendes Magnetfeld erzeugt in den Elememten allelen und antiparallelen Feldern hervorruft, und Polmuster, welche sich mit der Änderung der Feldbezüglich des Führungselementes (22) derart an- orientierung ändern. Die sich ändernden Polmuster ergeordnet ist, daß er Felder sowohl zum Beseiti- 15 zeugen Feldgradienten, die in verschiedenen Kanälen gen des Einflusses des in der Schichtebene verlau- in der periodischen Anordnung der Elemente eine fenden Feldes (H) zur Übertragung der Domäne synchrone Domänenbewegung hervorrufen.

zu dem zweiten Platz (28 oder 35) des zugehört- Eine einzige Lese-Schreib-Zone ist für die gesamte gen Weges a'<~ auch gleichzeitig zum Anziehen Schicht definiert. Diese Zone fällt mit einem ausgeder Domäne zum Zentralplatz (30) des Füh- 30 wählten Abschnitt der vertikalen Schleife zusammen, rungselementes (22) erzeugt, ν jnn der Leiter ge- welch letztere gewöhnlich mit »Hauptschleife« bepulst wird, und daß die Geometrie des Führungs- zeichnet wird. Demgemäß wird ein durch ein Domäelementes (22) so gewählt ist, da.3 es ein Magnet- nenmuster dargestelltes ausgewähltes Binärwort von feld erzeugt, welches die Domänenübertragung den als »Nebenschleifen« bezeichneten parallelen zum ersten Platz (27 oder 31) des aufnehmenden 35 Schleifen zur Hauptschlcifc übertragen, wo es zur Weges (L 2 oder LM) abschließt, wenn sich das Lese-Schreib-Zone vorgeschoben wird,
in der Sehichtebene verlaufende Feld in eine Ein Binärwort enthält bei dieser Anordnung nächstfolgende Richtung, reorientiert. zweckmäßigerweise ein Bit aus jeder Nebenschleife.

2. Magnetische Speicheranordnung nach An- Wenn daher eine Übertragung zur Hauptschleife spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elek- 4° stattfindet, so ergibt sich eine »Leerstelle« an dem trische Leiter (24) der Übertragungsanordnung ursprünglichen Platz in jeder der Nebenschleifen, mit der Schicht an der Übertragungsstelle unter Durch überlegte Wahl der Beziehung zwischen der einem spitzen Winkel zu den Achsen sowohl der Zahl von Nebenschleifen und der Zahl von Stufen ersten (L 2) als auch der zweiten (LM) Wege ge- sowohl in der Hauptschleife als auch den Nebciischleikoppelt ist, eine Haarnadelgeometrie besitzt und 45 fen kann Information zu diesen Leerstellen allein so angeordnet ist, daß er am Zentralplatz (30) duch eine Rückkehr-Übertragungsoperation mit des Führungselementes (22) ein zur Magnetisie- einer geeigneten Anzahl von Umläufen des in der rung einer Domäne paralleles Feld und an dem Schichtebene verlaufenden Feldes nach der anfänglizweiten Platz des zugehörigen Weges ein zur Ma- eben Übertragungsoperation rückübertragen werden, gnetisierung der Domäne antiparalleles Feld er- 50 Bei dieser Betriebsweise wirkt die Hauptschleife als zeugt. Zwischenspeicher, und die Nebenschleifen dienen als

3. Magnetische Speicheranordnung nach An- Dauerspeicher.

spruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Füh- Die Übertragungsvorgänge finden dort statt, wo

rungselement (22) eine S-artige Form mit einem die Nebenschleifen den ihnen zugeordneten Stufen

Zentralplatz (30) hat und der elektrische Leiter 55 der Hauptschleife am nächsten liegen. In typische:

(24) die Schicht (11) an dem Zentralplatz kop- Ausführung findet ein Übertragungsvorgang in Ab-

pelt. hängigkeit von einem Impuls in einem elektrischen

Leiter statt, welcher alle Übertragungsplätze koppelt, um eine parallele Übertragung des gesamten Binär-

60 worts zu bewirken. Die von dem Impuls erzeugter

Felder ändern die Feldgradienten, welche auf die Domänen des ausgewählten Wortes derart Einfluß nehmen, daß sie den Bestimmungsplatz einer Domäne an jeder Übertragungsposition bei einem be·

Die Erfindung bezieht such auf eine magnetische 65 sonderen Punkt während des Umlaufs des in dei Speicheranordnung mit einer Schicht aus magnett- Schichtebene verlaufenden Feldes ändern. Es ist erschein Material, in welchem einwandige Domänen in wünscht, die Geometrie der weichmagnetischen EIe-Abhängigkeit von einem in der Schichtebene umlau- mente so wenig als möglich gegenüber derjenigen zu