DE2321824A1 - Magnet-logikanordnung - Google Patents

Description

Patentanwälte Dlpl.-In". R. BiIETZ DIpWn". K. Ι..Λ* irV^E

Dr.-Ing. Γϊ. U ~ ETZ Jr. «München 22, Steinedorfetr.

65-20.641P 30. 4. 1973

CAMBRIDGE MEMORIES. INC.. Newton (Mass.)

(V. St. A.)

Magnet-Logikanordnung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein digitales Register zur Speicherung und Verschiebung einer Information in Form bestimmter Bereiche einheitlicher Magnetisierung. Insbesondere sieht die vorliegende Erfindung ein magnetisches Dünnfilmschieberegister mit einem jdoppelseitig gerichteten magnetischen Übertragungsweg einer grundlegenden Ausbildung und mit zwei dazu entlang benachbarten Lagen in jeder Registerstufe vor. Das Register hat eine Einrichtung zur Erzeugung von Magnetfeldern, um zuerst die Ausbreitung entlang dem Weg mit Ausnahme zwischen zwei Lagen in jeder Stufe zu unterbrechen und um dann die Ausbreitung mit Ausnahme zwischen den benachbarten Lagen der benachbarten Stufen zu unterbrechen.

8i3)-Ko-r (8)

309345/0989

Das Schieberegister arbeitet durch Speicherung und Ausbreitung eines Weißschen Bezirks umgekehrter Magnetisierung in einem anisotropen magnetischen Film für jede zu verarbeitende Informationseinheit. Das Register bewegt den Weißschen Bezirk mit Hilfe einer Ausbreitung der Spitzen Weißscher Bezirke (Domänenspitzenausbreitung).
Bei dieser Technik wird ein Kanal einer relativ niedrigen magnetischen Koerzitivkraft in einem Körper aus einem anisotropen ferromägnetischen Material gebildet, das im übrigen eine relativ hohe magnetische Koerzitivkraft aufweist. Die Magnetisierung des Körpers aus Material
wird entlang der Vorzugsachse in einer Vorwärtsrichtung gesättigt. Der Kanal erstreckt sich in Längsrichtung zu dieser Achse. Ein Weißscher Bezirk umgekehrter Magnetisierung, der in einem Anfangspunkt kristallisiert ist,
breitet sich entlang des Kanals durch ein Magnetfeld
aus, das kleiner ist als das kristallisierende Feld, jedoch die gleiche Polarität aufweist. Die US-PS 3 438 006, die auf die Herstellung der oben beschriebenen Kanalstruktur mit niedriger Koerzitivkraft gerichtet ist, beschreibt UND-, ODER- und dgl. Logikeinrichtungen zur Verarbeitung, der Information entsprechend der Domänenspitzenausbreitung. Die US-PS 3 465 316 beschreibt Nicht-Umlauf -Anordnungen , d. h. in einer Richtung ausgebildete
Anordnungen für eine Domänenspitzenausbreitung. Weiterhin beschreiben die US-PS 3 438 016 und 3 562 722 Domänenspitzenausbreitungsschieberegister, von denen die vorliegende Erfindung ausgeht.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schieberegister digitaler Information anzugeben, die durch bestimmte Bereiche der Magnetisierung dargestellt ist, wobei

309845/0909

das Schieberegister einen doppelseitig gerichteten und im allgemeinen linearen Übertragungsweg für die magnetischen Bereiche aufweist. Das Schieberegister soll eine Ausbreitung Weißscher Bezirke hinter vorgegebenen Lagen positiv sperren. Das magnetische Dünnfilmschieberegister soll wenig von der genauen Ausbreitungsgeschwindigkeit der magnetischen Bereiche abhängig sein. Es soll doppelseitig gerichtet betrieben werden können. Weiterhin soll ein doppelseitig gerichteter Betrieb mit lediglich einer Veränderung in der Zeitbeziehung eines Steuerfeldes möglich sein. Ein zuverlässiger Betrieb soll mit Magnetfeldern gewährleistet sein, die relativ große Toleranzen aufweisen. Der zuverlässige Betrieb soll bei einer sehr geringen Abhängigkeit von den Anstiegszeiten der Ausbreitungsfelder gewährleistet sein. Das Schieberegister soll mit einer gegenüber bekannten Anordnungen höheren Informationsdichte herstellbar sein.

Das erfindungsgemäße Schieberegister hat doppelseitig gerichtete magnetische Übertragungselemente für Weißsche Bezirke, die nacheinander entlang einem Schieberegisterweg mit wechselnden Übertragungselementen angeordnet sind, die als erste und zweite Elemente bezeichnet werden. Das Schieberegister arbeitet periodisch, wobei der eine Information tragende Weißsche Bezirk in einem ersten Übertragungselement zu dem benachbarten zweiten Übertragungselement und dann zum nächsten folgenden ersten Übertragungselement verschoben wird.

Eine erste Stromleitung unterwirft alle Übertragungselemente einem die Weißschen Bezirke ausbreitenden Feld, das entlang den Elementen gerichtet ist, und alternativ

309845/0983

einem Löschfeld der entgegengesetzten Polarität. Eine zweite Stromleitung unterwirft die ersten Übertragungselemente einem lokalisierten, die Weißschen Bezirke haltenden Haltefeld und alternativ die zweiten Übertragungselemente dem Haltefeld. Das eine oder das andere der Haltefelder wird gleichzeitig mit dem Löschfeld erzeugt, um die die Information tragenden Weißschen Bezirke in einem entsprechenden Element der beiden Sätze von Übertragungselementen während des Löschens der umgekehrten Magnetisierungsdomänen (Weißsche Bezirke) entlang dem Schieberegisterweg zu halten₀

Das Schieberegister hat auch eine Einrichtung zur Erzeugung eines von zwei Sätzen von Sperrfeldern, die die Domänenausbreitung abhängig vom Schreib- oder Ansteuerfeld beschränken. Ähnlich wie die Haltefelder sind die Sperrfelder lokalisiert. In dem Teil jedes Zyklus oder jeder Periode, während der ein Weißscher Bezirk in einem ersten Übertragungselement zum nächsten zweiten Übertragungselement ausgebreitet wird, setzt sich ein Satz von Sperrfeldern dem Ansteuerfeld entgegen, um eine Ausbreitung des Weißschen Bezirks nach rückwärts zum vorhergehenden Übertragungselement und nach vorwärts hinter das nächste, zweite Übertragungselement zu verhindern. Alternativ schließt in dem Teil jeder Periode, während der die Weißschen Bezirke von den zweiten Übertragungselementen zu den nächsten ersten Übertragungselementen ausgebreitet werden, der andere Satz Sperrfelder eine Rückwärtsausbreitung der Weißschen Bezirke aus und sperrt die Vorwärtsausbreitung hinter die nächsten ersten Übertragungselemente .

309845/0989

Diese Anordnung der Magnetfelder ermöglicht Schieberegister mit einem einfachen, geradlinigen Muster von Übertragungselementen, die schnell mit hoher Ausbeute und daher verhältnismäßig billig herstellbar sind. Weiterhin hängt der Betrieb dieser Schieberegister wenig von den geometrischen Eigenschaften der Übertragungselemente ab. Auch hat ein Schieberegister, das in der oben beschriebenen Weise arbeitet, eine hohe Informationsdichte.

Die Verwendung von Sperrfeldern in der Rückwärts- und Vorwärtsrichtung in bezug auf jeden sich ausbreitenden Weißschen Bezirk gewährleistet eine positive Sperrwirkung auf das Wachsen der Weißschen Bezirke. Die Sperrwirkung ist unabhängig von der Geschwindigkeit der Ausbreitung der Weißschen Bezirke. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß bei Sperrfeldern, die zeitlich so abgestimmt sind, daß sie das Schreib- oder Ansteuerfeld überlappen, Veränderungen in der Impulsanstiegszeit des Ansteuerfeldstromes im wesentlichen keinen Einfluß auf den Betrieb des Schieberegisters haben. Das Schieberegister kann so betrieben werden, daß die die Information tragenden Weißschen Bezirke in jeder Richtung verschoben werden.

Ein Hauptvorteil der vorliegenden Erfindung für Magnetdomänenschieberegister liegt darin, daß die Anordnung verhältnismäßig klein und frei von vielen Einschränkungen und einer schwierigen Herstellung ist»

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigern

309845/0989

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schieberegisters;

Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung des in der Fig. 1 dargestellten Schieberegisters;

Fig. 3 a — 3 © Teile eines erfindungsgemäßen Schieberegisters zur Erläuterung von dessen Betriebsablauf, und

Fig. k ein anderes Muster für die Sperrfeldleitungen für das in der Fig. 1 dargestellte Schieberegister: und

Fig. 5 das Schaltbild eines geschlossenen Umlauf-Schieberegisters. In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Schieberegister

IO mit mehreren Stufen dargestellt. Es hat einen Signalweg 12, der sich von einem Eingang 14 zu einem Ausgang erstreckt. Der Signalweg ist ein Kanal aus magnetischem Material niedriger Koerzitivkraft, der entlang seinen Seiten durch ein magnetisches Material hoher Koerzitivkraft begrenzt ist. Beide Materialien sind magnetisch anisotrop, wobei eine Vorzugsachse sich entlang eines Teiles 18 erstreckt. Die Magnetisierung des Materials hoher Koerzitivkraft und ähnlich die Magnetisierung des Materials niedriger Koerzitivkraft, das den Weg 12 bildet, sind anfänglich entlang der Vorzugsachse in Vorwärtsrichtung gesättigt, die sich in Fig. 1 von links nach rechts erstreckt.

Eine Eingangseinheit 20 ist mit einem felderzeugenden Kristallisationselement verbunden, das als Schreibleitung 22 dargestellt ist, die den Weg 12 am Eingangs-

309845/0989

anschluß kreuzt. Ein Gleichstrom in der Schreibleitung der Eingangseinheit 20 erzeugt ein Magnetfeld in umgekehrter Richtung, d. h_o von rechts nach links, mit einer ausreichenden Stärke, um einen Bereich umgekehrter Magnetisierung im Weg 12 am Eingangsanschluß zu kristallisieren« Auf ähnliche Weise ist mit dem Ausgangsanschluß 16 ein feldabtastendes Element (Leseelement) in Form einer Leseleitung 24, die induktiv mit dem Weg gekoppelt ist, verbunden, um einer Ausgangseinheit 26 anzuzeigen, wenn ein Weißscher Bezirk umgekehrter Magnetisierung zum Ausgangsanschluß entlang des Weges.12 vorrückt. Der dargestellte Weg 12 bildet sieben Schieberegisterstufen 28a, 28b, ... 28g in einer Folge zwischen dem Eingangsanschluß 14 und dem Ausgangsanschluß 16. Der Weg 12 ist vorzugsweise in Längsrichtung einheitlich ausgebildet. Jede Stufe 28 hat jedoch ein erstes Übertragungselement 30 nacheinander vor einem zweiten Übertragungselement 32, so daß der Weg eine abwechselnde Folge von ersten und zweiten Übertragungselementen aufweist (zur Verdeutlichung zeigt die Fig. 1 die verschiedenen Übertragungswege 30 und 32 mit verschiedenen Schnittlinien). Weiterhin ist der dargestellte Weg 12 so ausgebildet, daß er vier Seite an Seite liegende Zweige aufweist, indem beispielsweise das Übertragungselement 30 in einer dritten Stufe 28c eine V-förmige Struktur hat, die die beiden Zweige des Weges verbindet.

Weiterhin ist in der Fig. 1 eine elektrische Quelle 3k eines Schreib- oder Ansteuerstromes mit einer Schreiboder Ansteuerleitung J6 verbunden, die so angeordnet ist, daß sie ein magnetisches Ansteuerfeld entlang des ganzen Weges 12 aufprägt, das entlang der Vorzugsachse 18 ausgerichtet ist. Ein in der Fig. 1 von rechts nach links ge-

309845/0989

richtetes Ansteuerfeld wird als Ausbreitungsfeld bezeichnet. Ein entgegengesetzt gerichtetes Ansteuerfeld wird als Löschfeld bezeichnet. Das Ausbreitungsfeld hat eine ausreichende Größe, so daß bereits im Weg 12 vorhandene Weißsche Bezirke wachsen. Es reicht jedoch nicht zur Kristallisation von Weißschen Bezirken aus. Das Löschfeld hat eine ausreichende Größe, um Weißsche Bezirke vom Schieberegisterweg zu löschen.

Wie auch in der Fig. 1 dargestellt ist, erstreckt sich eine Halteleitung 38, die mit einer Gleichstromhaltequelle kO verbunden ist, vorwärts und rückwärts über alle Zweige des Weges 12, um jedes Übertragungselement einmal zu kreuzen, mit Ausnahme der die V-förmigen Zweige verbindenden Elemente, die die Halteleitung zweimal kreuzt. Die Halteleitung koppelt ein magnetisches Haltefeld in jeden Teil des Weges 12, den sie überquert. Das Haltefeld ist entlang der Vorzugsachse 18 ausgerichtet und hat eine Größe, die im wesentlichen dem Löschfeld entspricht, um dieses zu löschen, wenn es von entgegengesetzter Polarität ist, um dadurch eine Löschung Weißscher Bezirke zu verhindern. Die Polarität des Stromes, den die Quelle 40 in die Halteleitung einspeist, bestimmt die Polarität des Haltefeldes. Es ist festzuhalten, daß mit Ausnahme der zweifachen Kreuzung über die die Zweige verbindenden Elemente die Halteleitung jedes erste Übertragungselement 30 In der gleichen Richtung und jedes zweite Übertragungselement in der entgegengesetzten Richtung kreuzt.

Das Schieberegister 10 hat zwei Sperrleitungen k2 und kk, die über dem Schieberegisterweg 12 bei jedem Übergang der beiden Übertragun selemente 30 und 32 vorgesehen

30984S/0989

sind. Tatsächlich ist es der Schnittpunkt der Sperrleitungen mit dem Weg 12, der die Begrenzung ,der Übertragungselemente festlegt. Insbesondere kreuzt jede Sperrleitung den Weg 12 an jedem zweiten folgenden Übergang zwischen den Übertragungselementen, so daß die Sperrleitung 42 den Weg in jedem Zwischenelementübergang in einer Stufe 28 des Registers kreuzt, während die Sperrleitung 44 den Weg 12 in jedem Zwischenelementübergang zwischen den Schieberegisterstufen kreuzt. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Kreuzungen über dem Weg 12 kreuzen die Sperrleitungen jedes der V-förmigen Wegelemente entlang von deren Längsrichtung.

Die Sperrleitungen kreuzen den Weg 12, um einen Strom in der Richtung zu führen, die ein Magnetfeld entlang der Vorzugsachse 18 erzeugt, mit einer Polarität, die dem Ausbreitungsfeld an dieser Stelle entgegengesetzt gerichtet ist und daher ein Wachstum Weißscher Bezirke verhindert. Die in Fig. 1 dargestellte Sperrlei'tung 42 hat einen Leitungsabschnitt 42a in Serie mit einem Leitungeabschnitt 42b, deren jeder eine rechteckförmige Ausbildung aufweist, um den gekrümmten Weg in der oben beschriebenen Weise zu kreuzen. Die Sperrleitung 44 ist so dargestellt, daß sie eine ähnliche Anordnung mit den beiden in Serie geschalteten Leitungsabschnitten 44a und 44b aufweist* Fig. 1 zeigt die Abschnitte der Sperrleitungen 42 und 44, die den Weg 12 mit ausgezogenen Linien überqueren. Mit Strichlinien sind die Verbindungen zwischen den Leitungeabschnitten und die Verbindungen zu einer Sperrstromquelle 46 dargestellt. Die Sperrstromquelle speist einen Gleichstrom in eine Sperrleitung in einem Zeitpunkt ein, wie dies weiter unten näher erläutert wird.

309845/0989

Die in Strichlinien dargestellten Verbindungsabschnitte der Sperrleitungen liegen vom Weg 12 entfernt; in typischer Weise entweder außerhalb des Bereiches des zickzackfSrmigen Weges oder in einer Ebene entfernt vom Weg 12, so daß die durch den Strom in ihnen erzeugten Magnetfelder nicht mit den anderen Magnetfeldern zusammenwirken, die im Weg vorhanden sind. In einer typischen Anordnung ist der Weg 12 eben. Die Halteleitungen und die Sperrleitungsabschnitte 42a, 42b, 42c und 42d sind jeweils in zwei anderen Ebenen vorgesehen.

Das Schieberegister 1O hat auch eine Steuereinheit 48, die die Eingangseinheit 20, die Ausgangseinheit 26 und die Quellen 34, 40 und 46 betreibt. Die Steuereinheit kann aus herkömmlichen Logiken und Zeitgeberschaltungen bestehen, um das Schieberegister in der unten beschriebenen Weise (Fig. 2) zu betreiben»

Wie bereits oben erwähnt wurde, wird eine binäre digitale Information im Register 10 in Form bestimmter Bereiche umgekehrter Magnetisierung gespeichert und verschoben. Eine binäre "Eins" wird gewöhnlich durch einen Weißsehen Bezirk umgekehrter Magnetisierung dargestellt. Eine binäre "Null" wird gewöhnlich durch die Abwesenheit eines Weißschen Bezirke dargestellt. Im wesentlichen arbeitet das Schieberegister durch Bewegung eines Weißschen Bezirks entlang des Weges 12 vom ersten Übertragungselement über das nächste zweite Übertragungselement zum nächsten ersten Übertragungselement bei jedem Betriebszyklus«

Fig. 2 zeigt zeitabhängig die Signalformen der Größen der Magnetfelder zum Betrieb der Schieberegister in der oben aufgezeigten Weise während einer Periode.

309846/0989

Wenn eine "Null" in das Schieberegister eingespeist wird (Fig. 2), dann zeigt sich keine Wirkung. Wenn eine "Eins" eingeschrieben wird, dann speist die Eingangseinheit 20 einen Schreibimpuls in die Schreibleitung 22, um einen Weißschen Bezirk umgekehrter Magnetisierung am Eingangsanschluß 14 zu kristallisieren. Das Schreiben erfolgt vorzugsweise während der Einspeisung des Ausbreitungsfeldes, um das "Eins"-Schreibfeld zu verringern, das zur Kristallisation eines Weißschen Bezirks erforderlich ist, insoweit als die beiden Felder die gleiche Polarität haben. Jedoch kann das Schreiben dem Ausbreitungsscaritt vorhergehen.

Während des in der Fig. 2 dargestellten Betriebszyklus wird im Zeitpunkt ti durch die Einspeisung eines Stromes in die Ansteuerleitung j6 gleichzeitig mit der Erzeugung eines Sperrfeldes A durch die Einspeisung eines Stromes in die Sperrleitung 42 ein Ausbreitungsfeld erzeugt. Das Ausbreitungsfeld bewirkt, daß ein ggf. gerade kristallisierter Weißscher Bezirk am Eingangsanschluß i4 und andere Weißsche Bezirke im zweiten Übertragungselement 32 sich entlang des Weges 12 ausdehnen. Jedoch verhindern die Sperrfelder A, die die Sperrleitungsabschnitte 42a und 42b erzeugen, einen Rückwärtswachstura zu den vorhergehenden Elementen und einen Vorwärtswachstum hinter das nächste erste Element 30.

So beruht die tatsächliche Wirkung der Ausbreitungsund Sperrfelder, die im Zeitpunkt ti erzeugt werden, darauf, daß sich jeder in einem zweiten Element 32 vorhandener Weißscher Bezirk bis zum nächsten Element 30 ausdehnt, sowie daß sich ein erneut kristallisierter Weißscher Be-

309848/0989

zirk bis zum Element 30 der ersten Registerstufe ausdehnt. Der nächste Schritt im dargestellten Zyklus beruht darauf, daß im Zeitpunkt t2 die Ansteuerquelle 34 die Ansteuerleitung 36 erregt, um ein Löschfeld zu erzeugen, und daß gleichzeitig die Haltequelle 4o die Halteleitung 38 erregt. Das Lösehfeld neigt dazu, alle Weißschen Bezirke umgekehrter Magnetisierung vom Weg 12 zu löschen. Jedoch setzt sich das in diesem Zeitpunkt erzeugte Haltefeld dem Lösehfeld bei allen ersten Übertragungselementen 30 entgegen. Daher enthält nach der Beendigung der Lösch- und Haltefelder, die im Zeitpunkt t2 beginnen, der Sehieberegisterweg lediglich Weißsche Bezirke bei den ersten Elementen 30.

Der dargestellte Betriebszyklus wird im Zeitpunkt t3 mit der Erzeugung eines anderen Ausbreitungsfeldes gleichzeitig mit einem Sperrfeld B fortgesetzt, das durch die Einspeisung eines Stromes in den zweiten Sperrleiter 44 erzeugt wird. Diese Felder dehnen jeden Weißschen Bezirk umgekehrter Magnetisierung, der in einem ersten Übertragungselement 30 enthalten ist, in Vorwärtsrichtung entlang des Weges 12 zum zweiten Übertragungselement 32 der nächsten Schieberegisterstufe aus. Der Sperrstrom in den Sperrleitungsabschnitten 44a und 44b verhindert eine Ausbreitung der Weißschen Bezirke in Rückwärtsrichtung entlang des Weges 12 zu einem vorhergehenden Element und ein Wachstum der Weißschen Bezirke in Vorwärtsrichtung hinter jedes zweite Übertragungselement.

Der Betriebszyklus wird mit einer weiteren Lösch- und Halteoperation fortgesetzt, die im Zeitpunkt t4 beginnt, während dem die Schreib- oder Ansteuerspule 36 ein Lösch-

309845/0989

feld und die Halteleitung 38 ein Haltefeld mit einer Polarität erzeugt, um ein Löschen der Weißachen Bezirke von den zweiten Übertragungselementen des Weges 12 zu verhindern, d. h. mit einem Strom der zu dem Strom entgegengesetzten Polarität, der für das erste Haltefeld des Zyklus eingespeist wird. Die dargestellte einzige Halteleitung 38 erzeugt eine wahlweise Halteoperation für Halteströme entgegengesetzter Polaritäten aufgrund der Tatsache, daß sie über jedes erste Übertragungselement des Schieberegisters in einer einen Richtung und über jedes zweite Übertragungselement des Schieberegisters in der entgegengesetzten Richtung geführt ist. Die zusätzliche Kreuzung der Halteleitung über jedes die Verzweigungen verbindendes Element hat keinen Einfluß auf den Betrieb des Schieberegisters.

Wie auch in der Fig. 2 dargestellt ist, wird die Ausgangseinheit 26 abgetastet oder gel esen, um die Ankunft eines eine "Bins" darstellenden Weißschen Bezirkes am Ausgangsanschluß 16 während des zweiten Ausbreitungsund Sperrbetriebes jeder Periode zu erfassen. Die zeitliche Beziehung des Leseabtastimpulses nach der Zeit t3 hängt von der Entfernung ab, die ein Weißscher Bezirk vom letzten ersten Übertragungselement 30 im Register zum Ausgangsanschluß Λ& zurücklegen muß. Diese Entfernung ist für ein gegebenes Schieberegister festgelegt.

Obwohl in Fig. 2 das Schreiben während des ersten Ausbreitungsschrittes von jedem Zyklus und das Lesen während des zweiten Auebreitungsschrittes dargestellt ist, können diese Operationen umgekehrt werden, indem der Zyklus im Zeitpunkt t3 begonnen und nacheinenader in jedem

309845/0989

-Betriebszyklus durch die Operationen für die Zeitpunkte t3» t4_f ti und t2 fortgesetzt wird.

Für einen sehr zuverlässig©» Betrieb ist es vorzuziehen, daß jedes Sperrfeid- mindestens so lange wie das gleichzeitige Ausbrei tmngs-feld woTh.anden ist. Jedes Haltefeld sollte zumindest so-laiig© wie das gleichzeitige Löschfeld vorhanden seis.

Beispielsweise kanu, bei d©m in der Fig. 1 dargestellten Schieberegister, mit einen gekrümmten Weg 12 und einem Abstand von 14 mil von Mitte zu Mitte bei den Kreuzungen der Halteleitangen mit dem Weg₉ jedes Ausbreitungsfeld für eine minimale Zeitdauer in der Größenordnung von 0,5 /US teis 1,5 /us und jedes Löschfeld etwa so kurz wie 0,5 /tis vorhanden sein. Xn diesem Zusammenhang soll darauf hingewiesen werden, daß ein längeres AusbreitungBfeld erforderlich ist, um einen Waißschen Bezirk antleag eiaes V-föriaigen, die Zweige verbindenden Wegelementes als an übrigen Stellen des Veges auszudehnen.

¥ie weiterhin aus den Fig..1 und 2 hervorgeht, kann das Schieberegister 10 Weißsche Bezirke entlang des Veges 12 in Rückwärtsrichtung ausbreiten, d. h. vom Ausgangsanschluß 16 zum Eingangsanschluß 14, indem lediglich die beiden Sperrfelder von jeder Periode vertauscht werden. Dies bedeutet, daß das Schieberegister die Veißschen Bezirke in Rückwärtsrichtung verschiebt, wenn es entsprechend zu deta Zyklus der Fig. 2 betrieben wird, mit der Ausnahme, daß in jedem Zyklus zuerst das Sperrfeld B und dann das Sperrfeld A erzeugt wird. Alternativ kann

309345/0989

eine umgekehrte Ausbreitung Weißscher Bezirke auf einfache Weise erhalten werden, indem die Haltefeidströme der in der Fig. 2 dargestellten Beziehung vertauscht werden. Da das Schieberegister die Weißsehen Bezirke in jeder Richtung entlang des Weges 12 entweder durch Umkehr der Reihenfolge der Sperrfelder oder durch Umkehr der Reihenfolge der Halteströme ausbreiten kann, soll darauf hingewiesen werden, daß das Schieberegister die Weißschen Bezirke rückwärts und vorwärts zwischen zwei benachbarten Wegelementen ausbreiten kann, oder daß das Schieberegister die Weißschen Bezirke in einfacher Weise in der Folge ausbreiten kann, mit der die Steuereinheit 48 die Sperrstromquelle k6 oder die Haltestromquelle kO · betreibt.

Mit beispielsweise genau den Ansieuer- und Haltefeldern der Fig. 2 bewegt das Schieberegister die Weißschen Bezirke zwischen benachbarten Wegelementen vorwärts und rückwärts, wenn das Sperrfeld A während jeder Ausbreitungsfeldzeit erzeugt und das Sperrfeld B nicht erzeugt wird.

In den Fig. 3a - 3e sind aufeinanderfolgende Bedingungen umgekehrter Weißscher Bezirke in einem Betriebszyklus für ein Schieberegister 50 dargestellt, das in gleicher Weise wie das Schieberegister 10 der Fig. 1 aufgebaut ist, mit der Ausnahme, daß der Weg 52 zur Vereinfachung lediglich zwei Zweige 52a und 52b und fünf Sperrleitungsabschnitte besitzt, die jeden Zweig des Weges kreuzen. Auch ist zur Vereinfachung die Halteleitung 5^ lediglich in Fig. 3a dargestellt. Sie hat die gleiche Rückwärts- und Vorwärtsausbildung wie die Halteleitung

309845/0989

der Fig. 1, mit der Ausnahme, daß sie jeden Zweig des Weges fünfmal kreuzt. Das Register 50 hat fünf Sperrleitungsabschnitte 56a, 58a, 56b, 58b und 56c, die in der gleichen Weise wie die Sperrleitungen der Fig. 1 angeordnet und miteinander verbunden sind. Jedoch bewirkt die Anordnung einer ungeraden Anzahl von Sperrleitungen im Schieberegister 50, daß die Weißschen Bezirke die gekrümmten, die Zweige verbindenden Elemente an beiden Enden des gekrümmten Weges im wesentlichen nur während eines von zwei Ausbreitungsschritten von jedem Zyklus durchqueren. Dies hat den Vorteil, daß ein Betriebszyklus einen kürzeren Ausbreitungsschritt verwendet, wenn keine gekrümmten Elemente als im anderen Ausbreitungsschritt übertragen werden.

Fig. 3a zeigt das Register mit einem einzigen Weißschen Bezirk 60, der in einem einzigen Wegelement des Zweiges 52a begrenzt ist, und einen weiteren Weißschen Bezirk 62 im Zweig 52b am Beginn eines Betriebszyklus. Fig. 3b zeigt den ausgedehnten Zustand dieser beiden Weißschen Bezirke nach der Einspeisung der ersten Ausbreitungs- und Sperrfelder während des Zyklus. Die Sperrfelder in diesem Zeitpunkt beruhen auf dem Strom (i)> der in die Abschnitte der Sperrleitung 56, wie dargestellt, eingespeist wird. Jeder Weißsche Bezirk 60 und 62 hat sich in Vorwärtsrichtung entlang des Weges 52 zum nächsten Wegelement ausgedehnt.

Auch hat sich während des ersten Ausbreitungsschrittes des dargestellten Zyklus ein neuer Weißscher Bezirk im Zweig 52a kristallisiert und ausgedehnt, bis er den Sperrleitungsabschnitt 56a erreicht. Wenn die Lösch- und

309845/0989

Haltefelder in das Schieberegister 50 eingespeist werden, dann sind die Weißschen Bezirke 6o, 62 und 6k auf einzelne Wegelemente begrenzt, wie dies in Fig. 3c gezeigt ist. Der nächste Ausbreitungsschritt, bei dem der Sperrstrom (i) in die Sperrleitungsabschnitte 58a und 58b eingespeist wird, breitet den Weißschen Bezirk 6k vorwärts entlang des Zweiges 52a durch ein Wegelement und den Weißschen Bezirk 6o zum verlängerten Wegelement aus _t das die beiden Zweige des Weges verbindet. Der Weißsche Bezirk 6z wird bis zum Ausgangsende des Weg s ausgedehnt, wo er in der anhand der Fig. 1 beschriebenen Weise gelesen wird. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß bei einem Register 50 mit einem dritten Zweig vom rechten Ende des Zweiges 52b aus der Weißsche Bezirk 62 in diesem Zeitpunkt ein verlängertes Element^ überquert, das die Zweige verbindet. Dies bedeutet, daß, wie bereits oben erwähnt wurde, die beiden Wegelemente, die das rechte und das linke Ende der Zweige verbinden, die Weißschen Bezirke während des gleichen einzigen Ausbreitungsschrittes ausbreiten, wenn das Register eine ungerade Anzahl von Sperrleitungsabschnitten aufweist, wie dies in Fig. dargestellt ist.

Fig. 3e zeigt den Zustand des Registers 50 nach dem letzten Lösch- und Halteschritt des Betriebszyklus.

Fig. 4 zeigt eine andere Anordnung der Sperrleitungen, die anstelle der in Fig. 1 dargestellten Anordnung verwendet werden kann. Insbesondere erlaubt die in Fig. 1 dargestellte Anordnung der Sperrleitungen kZ und kk mit einem spiralförmigen Muster eine kompakte Ausbildung und damit eine hohe Bitdichte. Weiterhin sind große Zwischenräume

309845/0989

bei den Sperretrömen möglich. Dies beruht darauf, daß die verbindenden Abschnitte und damit deren Magnetfelder vom Schieberegisterweg entfernt sind. Wenn jedoch eine niedrige Sperrleitungsinduktanz erforderlich ist, dann kann die in der Fig. 4 dargestellte Anordnung verwendet werden. Hier haben die beiden Sperrleitungen 70 und 12. verflochtene Abschnitte 72a, 70a, 72b und 70b, die in der gleichen Weise wie die Abschnitte 42a, 44a, 42b und 44b in Fig 1 vorgesehen sind. Jedoch liegen in Fig. 4 die Rückkehrwege 70c und 72c der Leitungen zwischen den die Sperrfelder erzeugenden Abschnitten. Die Rückkehrwege haben eine ausreichende Breite, um die Dichte des Magnetfeldes zu verringern, das die Ströme darin erzeugen, um eine Wechselwirkung mit dem Schieberegisterbetrieb zu vermeiden.

Das ±n der Fig. 1 dargestellte Schieberegister hat eine offene Schleife 12. Deshalb kann eine Information herumgeführt werden, indem ein neuer umgekehrt magnetisierter Weißscher Bezirk abhängig vom Lesen eines Weißschen Bezirks vom Ausgangeanschluß kristallisiert wird. Jedoch kann die Erfindung auch bei Registern angewendet werden, bei denen der Weg der Weißschen Bezirke geschlossen ist und die Weißschen Bezirke ohne Lesen und Schreiben umlaufen. In Fig. 5 ist schematisch ein solches geschlossenes (Umlauf-)Schieberegister 74 mit einem geschlossenen Weg 76 dargestellt. Der Weg 76 ist gekrümmt dargestellt, um die Weise zu erläutern, in der die "Domänenkapazität" des geschlossenen Weges in einem kompakten Bereich ausgedehnt werden kann. Das Register 74 ist in der oben beschriebenen Weise aufgebaut und arbeitet in der gleichen Art und mit den gleichen zeitlichen Ab-

309845/0989

laufen, wie dies oben anhand der Fig. 2 näher erläutert wurde. Demgemäß hat das Register 74 zwei Sätze von Sperrlei tungsabschnitten 78a und 78b, die den Weg abwechselnd kreuzen, um die die ¥eißsehen. Bezirke sperrenden Seiten 80 im Regis^erkanal niedriger Koerzitivkraft festzulegen. Der Strom wird in gleicher Richtung in alle Sperrleitungsabschnitte eingespeist, wobei ein Satz während eines .Ausbreitungsschrittes von jedem Zyklus und der andere Satz während des anderen Ausbreitungsschrittes erregt ist. Weiterhin kreuzt eine Halteleitung 82 in einer Schicht, die von den Schichten verschieden ist, die den Weg 76 und die Halteleitung enthalten, rückwärts und vorwärts über den übertragungsweg zwischen benachbarten Sperrleitungskreuzungen, um eine wechselnde Folge von jeweils ersten und zweiten, die Weißschen Bezirke haltenden Stellen 8h und 86 im Weg zu erzeugen. Die in der Fig 5 dargestellte Anordnung der Sperrleitungsabschnitte und der Halteleitungen dient zur Erläuterung anderer Ausführungsbeispiele, die mit einem geschlossenen (Umlauf-)Schieberegister verwendet werden können. Weiterhin können Weißsche Bezirke in den Weg 76 geschrieben und alternativ an anderen Stellen entlang des geschlossenen Weges gelesen werden. Zusätzlich kann der Fuß 88 eines Y-förmigen" Eckteils 90 des Weges verlängert werden, so daß er zu einem Anschluß des Registers führt.

309845/0989

Claims (8)

1. Pa tentansprüche

   Jy Magnet-Logikanordnung zum Betrieb als Schieberegister einer binären Information, ge kennzeich η e t d u r c h .

   mehrere doppelseitig gerichtete magnetische Ausbreitungstibertragungselemente der Spitzen Weißscher Bezirke, die nacheinander auf einem Signalweg (12) vorgesehen sind, mit wechselnden ersten und zweiten Elementen, zwischen einem Eingangsübertragungselement (20) und einem Ausgangsübertragungselement (26), wobei der Signalweg (12) eine Vorwärtsrichtung vom Eingangselement (20) zum Ausgangselement (26) hat,

   eine Einrichtung (22) zur Erzeugung eines ersten Magnetfeldes zur Ausbreitung der Weißschen Bezirke in den Übertragungselementen (30, 32) entlang des Signalwegs (12),

   eine Einrichtung zur Erzeugung eines zweiten Magnetfeldes zur Entfernung der Weißschen Bezirke aus dem Signalweg (12) mit Ausnahme bei den ersten Übertragungselementen (30) und zur Erzeugung eines dritten Magnetfeldes zur Entfernung der Weißschen Bezirke aus dem Signalweg (12) mit Ausnahme bei den zweiten Übertragungselementen (32), und

   eine Einrichtung zur Erzeugung eines vierten Magnetfeldes zur Sperrung eines Weißschen Bezirkes, der in einem ersten Übertragungselement (30) vorhanden ist, vor einer Ausbreitung entlang des Signalweges (12) zum nächsten

   309846/0989

   Element in einer ersten Richtung und hinter das nächste Element in der entgegengesetzten, zweiten Richtung, und zur Erzeugung eines fünften Magnetfeldes, das einen Weißschen Bezirk, der in einem zweiten übertragungselement (32)" vorhanden ist, vor einer Ausbreitung entlang des Signalweges (12) zum nächsten Element in der ersten Richtung und hinter das nächste Element in der entgegengesetzten, zweiten Richtung sperrt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Betrieb der das Feld erzeugenden Einrichtung, um gleichzeitig das erste und vierte Feld und alternativ gleichzeitig das erste und fünfte Feld zu erzeugen.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Betrieb der das Feld erzeugenden Einrichtung in einem Zyklus nacheinander, um gleichzeitig das erste und vierte Feld zu erzeugen, um die Weißschen Bezirke von den ersten Übertragungselementen (30) entlang des Signalweges (12) lediglich um ein Übertragungselement auszubreiten, um das zweite Feld zu erzeugen, um das erste und fünfte Magnetfeld gleichzeitig zu erzeugen, um die Weißsehen Bezirke in den zweiten Übertragungselementen (32) entlang des Signalweges (12) um lediglich ein Übertragungselement auszubreiten, und um das dritte Magnetfeld zu erzeugen.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Betrieb der das Feld erzeugenden Einrichtung, um das erste Feld lediglich während der Erzeugung des vierten oder fünften Feldes zu erzeugen.

   309845/0989
5. 5· Anordnung nach Anspruch. 1, gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung zum Betrieb der das Feld erzeugenden Einrichtung in einem Zyklus nacheinander, um das erste Feld zusammen mit einem Feld aus dem vierten und fünften Feld während eines ersten Zeitintervalles zu erzeugen, um ein Feld aus dem zweiten und dritten Feld während eines zweiten Zeitintervalles zu erzeugen, um das erste Feld zusammen mit dem anderen Feld aus dem vierten und fünften Feld während eines dritten Zeitintervalles zu erzeugen, und um das andere Feld aus dem zweiten und dritten Feld während eines vierten Zeitintervalles zu erzeugen.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungselemente (30» 32) Wegabschnitte für die Veißschen Bezirke bilden und sich im wesentlichen in Längsrichtung zu einer ersten Achse erstrecken, daß die Einrichtung zur Erzeugung des ersten Magnetfeldes mindestens eine erste Stromleitung aufweist, die das erste Magnetfeld erzeugt, das in Längsrichtung zur ersten Achse ausgerichtet ist, und daß die Einrichtung zur Erzeugung des zweiten und dritten Magnetfeldes aufweist die erste Stromleitung und eine aweite Stromleitung, die sich über die Übertragungselemente (30, 32) zur ersten Achse erstreckt, um bei jedem ersten und zweiten %ement ein entlang der ersten Achse ausgerichtetes Magnetfeld zu erzeugen, wobei die Magnetfelder der zweiten Stromleitung bei den ersten Übertragungselementen (30) entgegengesetzt zu deren Richtung bei den zweiten Übertragungselementen (32) gerichtet sind.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung des vierten und fünften

   309845/0989

   Magnetfeldes aufweist eine dritte stromlei'tende Einrichtung, deren stromleitende Teile die Übertragungselemente (30, 32) senkrecht zur ersten Achse kreuzen, um das vierte und fünfte Feld entgegengesetzt zum ersten Feld an deren Schnittpunkten mit den Übertragungselementen (30, 32) zu erzeugen.
8. 8. Magnetisches Schieberegister mittels Ausbreitung der Spitzen Weißscher Bezirke mit einem Weg der Weißsehen Bezirke von abwechselnd und nacheinander angeordneten ersten und zweiten Elementen, die sich in einer Vorwärtsrichtung von einem Eingang zu einem Ausgang erstrecken, und mit einer Einrichtung zur Ausbreitung der Weißschen Bezirke entlang des Weges und zur Löschung der Weißschen Bezirke auf dem Weg mit Ausnahme bei ausgewählten Elementen, gekennzeichnet durch einen ersten und zweiten Satz von Sperrleitungen, die den Weg (12) senkrecht kreuzen, um darin Magnetfelder zu erzeugen, die die Ausbreitung der Weißschen Bezirke sperren, wobei der erste Satz Sperrleitungen die Felder erzeugt, um die Ausbreitung der Weißschen Bezirke zwischen ersten Paaren von benachbarten ersten und zweiten Wegelementen zu sperren, und wobei der zweite Satz Sperrleitungen die Felder erzeugt, um die Ausbreitung der Weißschen Bezirke zwischen zweiten Paaren von ersten und zweiten Wegelementen zu sperren, während jedes zweite Paar von Elementen aus ,zwei benachbarten Elementen in verschiedenen ersten Paaren davon besteht.

   309845/0989

   Leerseite