DE2329644A1 - Speichersystem unter anwendung magnetischer zylindrischer einzelwanddomaenen zur datendarstellung - Google Patents

Description

Böblingen, den 25. Mai 1973 bu-aa 2329644

Annelderin: International Business T'achines

Corporation, Armonk, ^T:.Y. 1050^

Amtliches AKtenzeichen: Neuanireldung Aktenzeichen der Anmelderin: YO 9 71 100

Speichersystem unter Anwendung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen zur Datendarstellung

Die Erfindung betrifft ein Speichersystem mit magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen zur Datendarstellung in llagnetschichten.

In Speichersystemen dieser Art, insbesondere solchen mit hoher Speicherkapazität wird eine bessere Ausnutzung peripherer Stromkreise, v/ie z.B. der Decodierer, der Sensoren, der Löschungsmittel und der Domänengeneratoren angestrebt. Eine bessere Ausnutzung dieser Kreise läßt die Kosten dieser relativ aufwendigen Bauelemente reduzieren. Zusammen mit diesem Bestreben ist es weiterhin wünschenswert, eine direkte Informationsübertragung von einem Speichermedium auf einen Umsetzer vornehmen zu können, der auf eine Vielzahl von Speicherplättchen wahlweise einstellbar ist. Unmittelbare Ausnutzung der in den verschiedenen Speicherplätzen enthaltenen Information ist insofern erforderlich, als ein Speichersystem mit schnellem Zugriff bereitgestellt werden soll.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Speichersystem unter Ausnutzung magnetischer zylindrischer Ein-

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zelv/anddomänen der oben beschriebenen Art bereitzustellen, bei dem eine saubere Trennung zwischen Speicher und peripheren Funktionen durchgeführt ist, vrobei eine bessere Ausnutzung der peripheren Funktionskreise, wie bei dynamischen Magnetspeichern, realisiert ist.

L'rfindungsgeiräß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zv.'ei magnetisch eng miteinander zu koppelnde "!agnetschichten vorgesehen sind, wovon die erste eine Vielzahl von Speicherschleifen aufweist, in denen Daten in Form von magnetischen, zylindrischen Einzelwanddomänen gespeichert sind, und die zveite erstens eine Vielzahl von Schreibelementen, mit Hilfe derer magnetische zylindrische Einzelwanddoiränen ir Ansprechen auf zugeführte entsprechende Signale in jeweils ausgewählter Weise in der ersten Magnetschicht erzeugbar sind und damit in die jeweilige Speicherschleife wie gewünscht einschreibbar sind, zweitens eine Vielzahl von Leseelementen zum Abfühlen von magnetischen zylindrischen Einzelwanddonänen in wählbaren Bereichen der ersten Magnetschicht und drittens Mittel zur Kopplung der ersten mit der zweiten Magnetschicht zur Durchführung der Lese - und Schreiboperationen auf einen durch Verschieben wahlweise einstellbaren Speicherplatz in der ersten Magnetschicht besitzt.

Mit Hilfe der Erfindung ist es also möglich, die periphere Umsetzerschaltkreisanordnung (Lese- und Schreibbauelemente) jeweils auf eine ausgewählte Speicherstelle der ersten Magnetschicht einzustellen, wobei die erste Magnetschicht wiederum aus einer Vielzahl von ersten Magnetschichten ausgewählt sein kann, um so Informationen in diese erste Magnetschicht einzuschreiben oder auszulesen. Hierdurch ergibt sich der große Vorteil, daß die Umsetzeranordnung für eine Mehrzahl von Speicherplätzen anwendbar ist in Analogie zu magnetischen Aufzeichnungssystemen mit bewegtem Aufzeichnungsträger, also dynamischen Magnetspeichern.

Das erfindungsgemäße magnetische Speichersystem enthält also eine erste Magnetschicht, die eine von vielen ersten Magnet-

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schichten sein kann, die hauptsächlich nur zur Speicherung von Information in Forn von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen dienen sollen.

Es ist also eine Vielzahl von Speicherplätzen vorgesehen, worin Information durch Fehlen und Auftreten magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen dargestellt ist. So läßt sich z.B. eine große Anzahl von Bitpositionen für Schieberegister auf dem Speicherchip unterbringen, ohne daß besondere Weiterleitungsmittel für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen vorzusehen sind. Wie bereits gesagt, enthält das erfindungsgemäße Speicherchip irr. allgemeinen nicht die für einen Speicher dieser Art erforderlichen Umsetzereinheiten, als da sind Domänengeneratoren, Domi'nenaufSpalter, Decodierer, Sensoren und dergleichen. Das Speicherchip, also die erste oder die ersten Magnetschichteη sollen ausschließlich für eine hohe Speicherdichte ausgelegt sein.

Dies steht im Gegensatz zu bisher bekannten Speichersystemen unter Anwendung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen in einer -Magnetschicht, die außerdem ein weichmagnetisches Streifenmuster enthält, um die !Weiterleitung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen zu ermöglichen, und außerdem Einheiten zur Signaidecodierung und -verstärkung. Gemäß vorliegender Erfindung ist es demgegenüber möglich und auch realisierbar, Speicherfunktionen in vorteilhafter ^eise von den genannten peripheren Funktionen zu trennen, um. so zu hohen Speicherdichten koifunen zu können.

Das erfindungsgerr'ße Speichersystem unter Anwendung magnetischer zylindrischer rinzelwanddor-änen stellt also acwissermaßen eine offene Struktur dar,- da hierauf keine besonderen weichmagnetischen Streifenmuster zur Weiterleitung magnetischer zylindrischer Finzelwanddonvinen erforderlich sine". Sollen Daten eingeschrieben, ausgelesen oder weitergeleitet werden, cisr.n wird lediglich die zweite ^r'^: _ag_netschicht rdt den Umsetzereinheiten in Flußkopplungsn'hfi des gewünschten örtlichen Bereiches rler ersten Hagnetschicht qtibmcht, ur dL<: entsprechenden Funktionen durchführen zu können.

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Dabei wird gewissermaßen die Information in der ersten Magnetspeicherschicht auf die Umsetzerspeicherschicht abgebildet und umgekehrt. Dieser Betrieb ist als magnetisches Kopieren an sich bekannt. Wie bereits gesagt, enthält die Umsetzer-Magnetschicht bzw. zweite Magnetschicht die üblichen Bauelemente, die normalerweise einem Speicher unter Anwendung magnetischer zylindrischer Finzelwanddomänen zugeordnet sind.

So enthält z.B. die zweite Magnetschicht erfindungsgemäß die Domänengeneratoren, Schreib- und Lesedecodierer, Zwischenspeicherstellen, Domänenabfühler, Domänenlöscher und Domänenweichen. Außerdem sind einem Speicher eine Mehrzahl von Magnetfeldquellen, Stromtreiber usw. zugeordnet.

Erfindungsgemäß wird die Information in die Magnetspeicherschicht eingeschrieben und hieraus ausgelesen, indem die Umsetzermagnetschicht, also die zweite Magnetschicht, wie bereits gesagt, in etwa ähnlicher Weise angewendet wird, wie ein Magnetkopf in einem Platten-Speicher. Zum Schreiben von Pomänenmuster in die Magnetspeicherschicht, also in die erste Magnetschicht, dienen Domänenerzeugungsverfahren, bei dem ein in der zweiten Magnetschicht erzeugtes Magnetfeld die Nukleation einer magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne in der ersten Magnetschicht mit Hilfe eines entsprechenden Bauelementes erzeugt. In einem anderen Nukleationsverfahren werden zwei rmagnetische zvlindrische Einzelwanddomänen so einander genähert, und zwar in der zweiten Magnetschicht, daß ein ausreichendes resultierendes Magnetfeld entsteht, um eine magnetische zylindrische Einzelvanddoirtäne in der ersten Magnetschicht, also in der Speicherrraynetschicht erzeugen zu können. Natürlich ließen sich auch TTärmestrahler, wie z.B. ein Laser anwenden, um unter örtlicher Steuerung din Koerzitivkraft H in einem, örtlich lokalisierten Bereich der ersten Magnetschicht anzuheben, indem so die Nukleation magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen entsprechend eegefürdert wird. Bei einem anderen Verfahren zum Einschreiben von Hormonen in die erste fagnetschicht dient ein Donänengenerator in dieser Magnetschicht, (¹Cr zur \'i'V Ie-

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ation durch ein Bauelement in der zweiten Magnetschicht, also in der Umsetzerschicht gesteuert v/ird.

Um die in der Magnetspeicherschicht enthaltenen magnetischen zylindrischen Einzelwanddomähen auszulösen, können die entsprechenden Streumagnetfelder herangezogen werden, um Spannungen in jeweiligen Leiterschleifen, die auf der Umsetzermagnetschicht, also der zweiten Magnetschicht, angeordnet sind, zu induzieren. Diese Leiterschleife dient zur Eingabe-Ausgabesteuerung eines Domänengenerators in der Umsetzermagnetschicht, um magnetische zylindrische Einzelwanddomänen im Ansprechen auf magnetische zylindrische Einzelwanddomänen in der Magnetspeicherschicht, also der ersten Schicht an Stellen zu erzeugen, die sich in Flußkopplungsnähe der jeweiligen Leiterschleife befinden.

In einem anderen Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung zum Auslesen magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen, die in der Magnetsspeieherschicht, also der ersten Magnetschicht enthalten sind, wird ein Abbi!düngeverfahren der Domäneninformation von der Magnetspeicherschicht auf die Umsetzerschicht angewendet. Das bedeutet, daß erfindungsgemäß ein vollständiges Domänenmuster in der Magnetspeicherschicht auf die Umsetzerschicht, also der zweiten Magnetschicht, reproduziert wird unter Anwendung eines entsprechenden Übertragungskreises.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht dieser Übertragungskreis aus einem Muster von weichmagnetischen Streifenelementen,, die auf der Umsetzermagnetschicht, also der zweiten Magnetschicht angebracht sein können. In der Speichermagnetschicht, also der ersten Magnetschicht enthaltene magnetische zylindrische Einzelwanddomänen, sind dann mit ihren Magnetfeldern jeweils mit der Umsetzer-Magnetschicht, also der zweiten Magnetschicht gekoppelt, um so entsprechend auf der Umsetzer-Magnetschicht enthaltene Domänengeneratoren anzukoppeln bzw. zu beeinflussen. Im Ansprechen hierauf erzeugen diese Domänengeneratoren magnetische zylindrische Einzelwanddomänen jedes Mal, wenn sie

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durch ein Magnetfeld einer in der Magnetspeicherschicht, also der ersten Magnetschicht enthaltenen magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne beeinflußt sind, so daß hierdurch die in der Magnetspeicherschicht enthaltene Domäneninformation in die Umsetzermagnetschicht abgebildet wird. Ist einmal die Information in der Umsetzer-Magnetschicht, also der zweiten Magnetschicht abgebildet, dann läßt sich diese Information in üblicher Weise weiterverarbeiten, nämlich in Decodieroperationen, Verschiebeoperationen, Abfühloperationen und Löschoperationen.

Erfindungsgemäß sind weiterhin Verschiebemittel vorgesehen, um die Speichermagnetschicht mit Bezug auf die Umsetzermagnetschicht parallel zueinander zu verschieben, um so jeweils gewünschte örtliche Bereiche der Speichermagnetschicht erfassen zu können. Diese örtlichen Verschiebemittel enthalten eine Servosteuerung, um eine präzise Ausrichtung der Umsetzermagnetschicht in bezug auf die Speichermagnetschicht beim Schreiben und Lesen örtlich auswählbarer Bereiche auf der Speichemagnetschicht herbeizuführen. Hierzu können übliche elektronische Verfahren, wie sie in der Magnetplatten- und Magnetbandtechnik Verwendung finden, angewendet werden.

Ein Informationsblock läßt sich von der Magnetspeicherschicht auf die Umsetzermagnetschicht unter Anwendung des magnetischen Kopierverfahrens übertragen. Nach Übertragung der Information lassen sich dann die Daten weiterverarbeiten. Nach Beendigung der Übertragungsoperation ist keine weitere mechanische Bewegung mehr erforderlich.

Die Magnetspeicherschicht, also die erste Magnetschicht, kann in vorteilhafter Weise die Gestalt einer Scheibe besitzen, die in bezug auf die Umsetzermagnetschicht gedreht wird. In einer anderen vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Magnetspeicherschicht bandförmig ausgebildet sein, um dann an der Umsetzermagnetschicht, wie in Magnetbandsvstemen vorbeigezogen zu werden.

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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der unten aufgeführten Zeichnungen und aus den Patentansprüchen.

Es zeigen:

Fig. IA in schematischer Weise eine Magnetschicht zur

Speicherung von Information mit Hilfe magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen, wobei mehrere Speicherbereiche durch Weiterleitungsschleifen dargestellt sind.

Fig. IB eine etwas mehr ins einzelne gehende Darstellung

der in Fig. 1 gezeigten Anordnung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur abschnittswei

sen Verschiebung der in Fig. IA gezeigten Anordnung zum Auslesen der Speicherbereiche,

Fig. 3 ein Speichersystem unter Anwendung der erfin

dungsgemäßen Anordnung,

Fig. 4A im Ausschnitt eine Draufsicht auf die Weiterlei-

tungsstreifenanordnung der Magnetschichtstruktur in Fig. 3,

Fig. 4B eine Seitenansicht der Anordnung nach Fig. 3

im Ausschnitt,

Fig. 5Au. 5B je ein Ausführungsbeispiel zum Einschreiben von

Information mittels Domänenerzeugung,

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel zum Einschreiben

von Information mittels Domänenerzeugung, die durch besonders getroffene Maßnahmen auf der Magnetschicht gesteuert wird.

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Der in Fig. IA gezeigte !''aanetschichts pe icher 1OP besteht aus der eigentlichen Magnetschicht 12S mit uniaxialer Anisotropie, wobei die Pachtung der Magnetisierung im wesentlichen in Richtung der Normalen der Magnetschicht 12S gerichtet ist. Die .Magnetschichtsubstanz kann dabei aus irgendeiner für diese Zwecke bekannten Substanz bestehen, einschließlich aber nicht begrenzt hierauf der Granat- oder Orthoferritfilme bzv/. -platten. Ganz allgemein befinden sich diese Filme auf einem Substrat, das in dieser Zeichnung nicht dargestellt ist. Im Gecrensatz zu Filmen sind .Magnetschi chtplatten selbsttragend, also ohne Substrat, verwendungsfähig.

Auf der Magnetschicht 12S befindet sich eine Vielzahl von Speicherplätzen SLl, SL2 und SL3. Diese Speicherplätze können Schieberegisterstellen darstellen oder auch Stellen sein, an denen magnetische zylindrische Einzelwanddomänen in der Schicht 12S erzeugt werden. Selbstverständlich kann hierbei jede beliebige Anzahl von Speicherplätzen bzw. von Peaistersteilen vorgesehen werden. Vorzugsweise werden jedoch sehr viele Speicherplätze vorgesehen, um eine Speicheranordnung mit hoher Speicherdichte zu realisieren.

Eine Weiterleitungsfeldquelle 14S ist vorgesehen, un eine magnetisches Weiterleitungsfeld H bereitzustellen, das sich in der Ebene der Magnetschicht 12S zur Weiterleituna der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in an sich bekannter !''eise drehen läßt. Diese Weiterleitung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen erfolgt in vorgegebenen l*^Teiterleitungspf aden, wovon jeweils einer für einen Speicherplatz vorgesehen ist. Ein solcher Weiterleitungspfad besteht aus weichmagnetischen Plättchen oder Streifen, die mit dem Weiterleitungsfeld H in bekannter h'eise zusammenwirken, so daß sich eine "eiterleitunasrichtung, wie durch die Pfeile angedeutet, ergibt.

Weiterhin ist eine Vormagnetisieruncisauelle .16Γ voraesehen, die

bereitstellt, de

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eine Vormagnetisierung bereitstellt, dessen FoI-irichtunn π in

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Richtung der Normalen der Magnetschicht 12S ausgerichtet ist, um die Domänen in der Magnetschicht 12S in bekannter Weise zu stabilisieren. Die Vormagnetisierungsfeldquelle besteht vorzugsweise aus einer permanenten Magnetschicht, die der Maqnetschicht 12s benachbart ist, wie es ebenfalls bereits bekannt ist. Außerdem könnte die Vormagnetisierungsfeldquelle 16S noch aus einer stromführenden Spule bestehen, die die Magnetschicht 12S zur Eereitstellung des Magnetfeldes H umgibt.

Der Magnetschichtspeicher 1OS dient zur Informationsspeicherung von Daten, die in Form auftretender und fehlender magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen in der magnetischen Schicht 12S dargestellt sind. Auf dieser Magnetschicht 12S ist kein Umsetzer für die Datendarstellung von elektrischer, in magnetischer Form vorgesehen. Für die Zv/ecke vorliegender Frfindung ist es wünschenswert, daß die Anzahl der im Magnetschichtspeicher 1OS durchzuführenden Funktionen auf ein Mindestmaß begrenzt bleibt, so daß eine hohe Speicherdichte zu erzielen ist. Dies hat zur Folge, daß der Magnetschichtspeicher 1OS relativ einfach herzustellen und zu v/arten ist, da hauptsächlich ein reines Speichermedium angestrebt wird, das durch eine gesonderte Schreib/Lesemagnetschicht angesteuert werden soll.

Die in Fig. IB gezeigte Speichervorrichtung 1OM besteht aus einer Magnetschicht 12M, die wiederum aus Granat oder einem Orthoferrit bestehen kann, nämlich der Magnetschicht 12S. Die Magnetschicht 12M trägt die Speichereinheiten 1, 2 und 3, wobei jede Speichereinheit aus dem gleichen Komponenten aufgebaut ist, so daß die Darstellung der Speichereinheit 1 im einzelnen an dieser Stelle völlig ausreicht.

Im einzelnen besteht die Speichereinheit 1 aus einem Domänengenerator Gl, der in Abhängigkeit von angelegten Schreibimpulsen I , die vom Schreibtreiber 18M zugeführt v/erden, ein Domänenmuster erzeugt. Dieses Domänenmuster wird dem Schreibdecodierer WDl zugeführt, der entsprechend dem von den Decodierschreibern 2OM

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zugeführten Strom I betätigt wird.

In Abhängigkeit vom Strom I zum Schreibdecodierer WDl v/erden die Einzelwanddomänen entweder zum Do^änenlöscher AIa über Weiterleitungspfad 22 zugeführt oder über Weiterleitungspfad 2 4 dem Speicherbereich, der als Schieberegister SPl wirkt, nach Durchlauf durch das Schieberegister SRI treten die Finzelwanddomänen in den Lesedecodierer RDl ein.

In Abhängigkeit von den vom Lesedecodierer RDl zugeführten Strömen I_n werden die Einzelwanddomänen entweder dem Schieberegister S¹Rl über Weiterleitungspfad 26 oder über Weiterleitungspfad 2 8 dem Sensor Sl zugeführt. Der Sensor Sl kann von bekannter Bauart sein und besteht vorzugsweise aus einem magnetoresitiven Sensor, wie er bereits an anderer Stelle beschrieben ist. Pei diesem Sensortyp wird ein Abfühlstrom I durch die AbfühIstromquelle 3OM bereitgestellt, wenn Domänen in der Machbarschaft eines magnetoresistiven Abfühlelementes des Sensors Sl auftreten. Das Fehlen bzw. Auftreten von Einzelwanddomänen in Flußkopplungsnähe des Abfühlelementes des Sensors zeigt sich durch eine Widerstandsänderung des Abfühlelementes an, die sich als Strom- und Spannungssignal darstellen läßt.

Nach Abfühlen werden die Einzelwanddomänen einer Domänenweiche CLl zugeführt, die unter Steuerung von Strömen I _T , bereitgestellt durch die Löschstromquelle 32M, betrieben wird. Mit Hilfe der Domänenweiche CLl lassen sich die Einzelwanddomänen auf einen von einer Vielzahl von Weiterleitungspfaden weiterführen. In Abhängigkeit von den Strömen I_,_T werden die Einzelwanddomänen im vorliegenden Fall entweder zum Schieberegister SRI über Weiterleitungspfad 34 zurück oder zum Domänenlöscher Alb über Weiterleitungspfad 36 geführt.

In gleicher Weise führt jede Speichereinheit die Funktionen der Erzeugung, Decodierung, Speicherung, Abfühlung, Speicherleerung und Domänenlöschung durch. Dies stellen normale Funktionen in

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einem Einzelwanddomänenspeicher dar, und zwar solche Funktionen, die einen zusätzlichen Bedarf an weichmagnetsichen V^Teiterleitungsstreifen und an zugeordneten Treiberschaltkreisanordnungen erfordern. Insoweit stehen sie im Gegensatz zur einfachen grundlegenden Speicherfunktion, die gemäß der Erfindung hauptsächlich in Magnetschichtspeicher 1OS durchgeführt wird.

In dem in Fig. 2 gezeigten Speichersystem ist die Speichervorrichtung 1OM in Flußkopplungsnähe zu den Domänen des Maanetschichtspeichers 1OS angeordnet. Mit der Magnetschicht 12Γ sind die zu aeordneten Treiber und andere Stromkreise, generell mit 38 bezeichnet, verbunden. Diese Schaltkreise umfassen die Löschstromauelle 32M, die Abfühlstromquelle 3OM, die Pecodiertreiber 2OM und die Fchreibtreiber 18M. Außerdem werden mit der Finheit 3 8 cie erforderlichen Schaltkreise erfaßt, um die ae:iaue Lage der Speichervorrichtung 1OM mit Bezug auf den ausaewählten Speicherbereich im Magnetschichtspeicher 12S zu definieren, nachdem die Speichervorrichtung auf einen bestimmten Platz des Magnetschichtspeichers eingestellt ist. So lassen sich z.B. bestimmte Domänen in der Speicherschicht 12S verwenden, um Servosignale bereitzustellen, um exakt die Lage der Speichereinheit 1OM anzuzeigen. Systeme dieser Art sind in der Magnetplattenspeichertechnik wohl bekannt und sollen deshalb hier nicht weiter beschrieben werden.

nie Speichervorrichtung 1OM ist über den Arm 39 mechanisch mit einem Support 40 verbunden, der Steuersignale von einer Servosteuerung 42 zu entsprechender Verschiebung auf den vorgesehenen Speicherplatz erhält. Die Servosteuerung 42 spricht auf elektrische Signale an, die durch die Speichervorrichtung low erzeugt und über Leitung 4 4 der Servosteuerunc 44 zugeführt werden. In Abhängigkeit von der Lage der Speichereinheit 1OM werden Fehlersignale erzeugt, die die Servosteuerung 4 2 betätigen, um die genaue Lage der Speichervorrichtung lOM in an sich bekannter Weise zu gewährleisten.

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Eine Strahlungsquelle 46 zur Aussendung von Wärmestrahlen, beispielsweise dargestellt durch einen Laser, läßt sich in seiner Lage bezüglich des Magnetschichtspeichers 12S einrichten, um die elektromagnetische Strahlung auf ausgewählte Bereiche der Magnetschicht 12S zu lenken. Diese Energie dient dazu, die Koerzitivkraft der Speicherschicht örtlich zu vermindern, um an dieser Stelle in der Macmet schicht die Frzeugung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen zu erleichtern, falls entsprechende Dateninformation in die betreffende Speicherschichtstelle eingeschrieben v/erden soll. Die Strahlungsmittel 46 sind als solche nicht unbedingt erforderlich, sondern sind vorteilhaft für die Erzeugung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen in einer Magnetschicht. Der Laser läßt sich auch in der Machbarschaft eines Domänengenerators anbringen, um dann mit diesem bei Einstellung auf den gewünschten Speicherplatz verschoben zu werden.

In Fig. 3 wird eine Anordnung zum Übertragen von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in einem Magnetschichtspeicher 12S auf eine Speichervorrichtung 12M aezeigt. Muster von weichmagnetischen Weiterleitungsstreifen auf der Magnetschicht der Speichervorrichtung 12M dienen zur Weiterleitung magnetischer zylindrischer Einzelvanddom.änen sowohl im Magnetschichtspeicher 12S als auch im Magnetspeicher der Speichervorrichtung 12M, wobei dann gleichzeitig eine Übertragungsoperation stattfindet, durch die die Einzelwanddomäneninformation vom Maqnetschichtspeicher 12S in die Magnetschicht der Speichervorrichtung 12!" abgebildet wird.

Im einzelnen besitzt der Magnetschichtspeicher 12S eine Vielzahl von Speicherschleifen SL1-SL3. Die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen werden längs dieser Schleifen in Pfeilrichtung weitergeleitet. Normalerweise bewegen sich die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen im linken Teil jeder Leiterschleife; so bewegen sich normalerweise die Domnnen rund um den Teil Al in der Speicherschleife SLl und nicht im Teil Bl, der der Speicherschleife SLl zugeordnet ist. Die Doränenweiterleituner ir».

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Magnetschichtspeicher 12S wird durch ein entsprechendes Weiterleitungsstreifenmuster auf der Magnetschicht 12M gesteuert.

Domänen in jeder Speicherschleife bewegen sich vom Teil A dieser Speicherschleife zum Teil E in Ansprechen auf Impulse in Steuerleitungen, die sich ebenfalls in der Speicherschicht der Speichervorrichtung 12M befinden. So verursacht z.B. das Auftreten eines Stromes I in der Leiterschleife Ll eine Domänenweiterleitung in der Speicherschleife SLl längs des Weiterleitungspfades 4 8 im zugeordneten Teil Bl und nicht längs des Weiterleitungspfades 50, dem die Domänenweiterleitung in Abwesenheit eines Stromes I in der Leiterschleife Ll folqen würde.

In gleicher Weise, wie im Zusammenhang mit Steuerschleife Ll beschrieben, dient die Steuerleitungsschleife L2 dazu, Domänen im Teil A2 der Speicherschleife SL2 zu halten oder Einzelwanddomänen aus der Speicherschleife heraus in den zugeordneten Teil B2 zu übertragen. Infolgedessen ist es offensichtlich, daß ein auf der Magnetschicht der Speichervorrichtung 12M angeordnetes, weichmagnetisches Weiterleitungsmuster 5 2 eine Domänenweiterleitung im Magnetschichtspeicher 12S bewirkt. Diese Weiterleitung ergibt sich in bekannter Weise durch das Auftreten eines sich in der Ebene der Magnetschicht drehenden magnetischen Weiterleitungsfeldes H. In Alternative zur Stromsteuerschleife, um eine Speicherleitungsschleife für übertragungszwecke auszuwählen, können alle Speicherleitungsschleifen auch auf der Magnetschicht der Speichervorrichtung 12M dupliziert sein. Dann wird ein Decoder betätigt, um eine der duplizierten Speicherschleifen auszuwählen.

Werden magnetische zylindrische Einzelwanddomänen im Teil Bl der Speicherschleife SLl weitergeleitet, dann treten sie in Wechselwirkung mit Domänen in der Magnetschicht der Speichervorrichtung 12M unter Steuerung des übertragungsteils 54 des Weiterleitungsmusters der Speichervorrichtung 12M. Dies hat, wie noch näher ausgeführt werden soll, eine Aufspaltung einer in

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der Speichervorrichtung 12M auftretenden Domäne zur Folge, die dann in der Speichervorrichtung 12M längs der Pfeilrichtung 5 8 weitergeleitet wird·.

Damit bewirkt die Anordnung nach Fig. 3 eine gesteuerte Domänenweiterleitung in allen Speicherschleifen in der Maanetschicht des Magnetschichtspeichers 12S. ^Merden magnetische, zylindrische Einzelwanddomänen in der Speicherschicht zu ausgewählten Gebieten weitergeleitet, dann beeinflussen ihre Streumagnetfelder magnetische zylindrische Einzelwanddomänen, die in der Magnetschicht der Speichervorrichtung 12M vorhanden sind. Dies hinwiederum erzeugt weitere magnetische zylindrische Finzelwanddomänen in der Magnetschicht der Speichervorrichtung 12M mit dem Resultat, daß die Domäneninformation in der Magnetschicht des Magnetschichtspeichers 12S in die Speichervorrichtung 12F abgebildet wird.

Ein gleiches Muster v/eichmagnetischer Weiterleitungsstreifen dient zur Weiterleitung und Steuerung der Domänen in den Speicherschleifen SL2 und SL3. Magnetische zylindrische Einzelwanddomänen in diesen Speicherschleifen lassen sich dann ebenfalls in entsprechende Gebiete der Speichervorrichtung 12M abbilden.

Fig. 4A zeigt einen typischen Ausschnitt aus der Speichervorrichtung 1OM mit den Einzelheiten eines weichmagnetischen Weiterleitungsmusters auf der Schicht 12M, das zur Weiterleitung von Domänen in den Magnetschichten 12S und 12M sowie zur Übertragung von Domäneninformation von der Schicht 12S zur Schicht 12M dient. Fig. 4B zeigt die Seitenansicht der Struktur nach Fig. 3 und dient zur Erläuterung der Wirkungsweise bei Domäneninforarmationsübertragung über Abbildung in die Speichervorrichtung 12Γ".

Das Muster der weichmagnetischen Weiterleitungsstreifen in Fig. 4A ist der Speicherschleife SLl in der Magnetschicht 12S zugeordnet. Das Weiterleitungsstreifenmuster dient zur Durchführung verschiedener Funktionen: der Teil 5 2 des Weiterleitungs-

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Streifenmusters besorgt die Weiterleitung der Domänen im Magnetschichtspeicher 12S; der Teil 54 des !«⁷eiterleitungsstreifenmusters dient zur übertragung der Domäneninformation vom Magnetschichtspeicher 12S auf die Speichervorrichtung 12M; der Teil 56 wird für die Weiterleitung von Domänen in der Speichervorrichtung 12M verwendet. So wurden z.B. die im Magnetschichtspeicher 12S vorhandenen magnetischen, zylindrischen Einzelwanddomänen in Richtung des Teils 60 in der Magnetschicht 12S weitergeleitet. Beim Auftreten eines Stromes in der Steuerleiterschleife Ll werden die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in den Teil Bl der Speicherschleife SLl übertragen.

Unter der Wirkung eines sich in der Ebene der Magnetschicht drehenden Magnetfeldes H verschiebt eine Reihe von anziehenden Magnetpolen, die zeitlich aufeinanderfolgend in verschiednen Stellen des weichmagnetischen Streifenmusters 5 2 (»rzeugt werden, die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen Ln der Schicht 12S in Pfeilrichtung 6O. Diese magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen werden durch Übertragung in weichmagnetischen Streifenmuster 5 4 weitergeleitet und am Knick des L-förmigen Streifenelements 6 2 eingefangen. Dies wird durch die als gestrichelter Kreis dargestellte Einzelwanddomäne 61 angedeutet. Gleichzeitig ist jedoch eine "Mutter"-Domäne 6 4 in der Magnetschicht 12M enthalten, die sich im Bereich des weichmagnetischen Plättchens 66 aufhält.

Während der Phase 1 des sich drehenden Magnetfeldes zieht die Speichereinzelwanddomäne 61 am Knick des L-förmigen v/eichmagnetischen Streifens 6 2 die "Mutter"-Domäne vom Permalloyplättchen 6 6 hinüber zum Permalloystreifen 68. Bei forgesetzter Drehung des Feldes H wird dann die ^I!Mutter"-Domäne 6 4 immer mehr gestreckt. Diese Streckung zusammen mit einem Einschnüreffekt aufgrund der V⁷irkung des Magnetfeldes der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne 61 hat schließlich zur Folge, daP sich die "Mutter"-Domäne 6 4 aufteilt. Sowie sich das Feld H weiterdreht, wandert der aboetrennte Teil der "Mutter¹⁷-Domäne 64 unter das T-förmige

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weichmagnetische Streifenelement 70 in der Magnetschicht 12M in Richtung des Pfeils 72. Die Weiterleitung wird entsprechend dem weichmagnetischen Muster 56 forgesetzt, um schließlich den Bereich in Richtung des Pfeils 5 8 zu verlassen.

Damit ist gezeigt, wie Information in Gestalt von Einzelwanddomänen von der Magnetschicht 12S auf die Magnetschicht 12M übertragen werden kann, und zwar aufgrund der Wirkung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen in der Magnetschicht 12S auf eine "Mutter -Domäne. die in der Schicht 12M gelagert ist. Die Streufelder der Magnetischen zvlindrischen Finzelwanddomänen in der Magnetschicht 12S führen einen Finschnüreffekt herbei, so daß die magnetischen zvlindrischen Einzelwanddomänen in der Magnetschicht 12M aufgespalten werden. Fehlt ein solches, bedingt durch in der Magnetschicht 12M gelagerte magnetische zylindrische Einzelwanddomänen, Einschnürfeld, dann werden 'Mutter''-Domänen in der Magnetschicht 12M auch nicht aufgeteilt. Auf diese Weise läßt sich jedenfalls Information auf die Magnetschicht 12M abbilden.

Im Magnetschichtspeicherteil 1OS lassen sich magnetische zylindrische Einzelwanddomänen dadurch bilden, daß entweder eine direkte Nukleation solcher Einzelwanddomänen in der Magnetschicht 12S herbeigeführt wird oder daß bereits vorhandene magnetische zylindrische Einzelwanddomänen in der Magnetschicht 12S aufgeteilt v/erden. Sowohl für eine Nukleation als auch für .Aufteilung v/erden diese Funktionen durch im Speicherteil 1OM voraesehene Maßnahmen gesteuert; d.h. Nukleationsmagnetfelder in der Magnetschicht 12F werden durch Komponenten auf dem Speicherteil 1OH erzeugt und Magentfelder, die für eine Finzelwanddomnnenaufteilung in der Magnetschicht 12S ausreichend sind, werden durch Maßnahmen auf dem Speicherteil 1OM erzeugt. Zwei Möglichkeiten zur Nukleation einer Domäne in ausgewählten Bereichen einer Magnetschicht 12S sind in Fign. 5A und 5E gezeigt, wohingegen eine Technik zum Schreiben von Einzelwanddomänen in einer Magnetschicht 12S mit Hilfe einer Aufteilungsoperation in der Darstellung nach Fig. 6 cozeiat ist.

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Die hierzu erforderlichen Maßnahmen sollen nachstehend im einzelnen näher erläutert werden.

Für das Schreibverfahren liegt das in der USA-Patentschrift 3 66 2 359 beschriebene Verfahren zugrunde. Die Domänen werden in der Magnetschicht 12S erzeugt, indem ein örtliche lokalisiertes Magnetfeld in Richtung der Normalen der Magnetschicht 12S angelegt wird, das entgegengesetzt gerichtet ist zum Vormagnetisierungsfeld II in dieser Magnetschicht. Dieses örtlich lokalisierte

Feld wird durch die Wirkung eines externen Magnetfeldes auf Komponenten auf der Magnetschicht 12M hervorgerufen, welches auf die weichmagnetischen Streifenelemente 76A, 76B, 76C auf der Maanetschicht 12S einwirkt. Das magnetische Vormagnetisierungsfeld F wird dann reduziert, bis das Magnetfeld am Ende dieser magnetischen Streifenelemente das Nukleationsfeld H in der Magnetschicht 12S übersteigt. Zu diesem Zeitpunkt wird eine magnetische zylindrische Einzelwanddomäne örtlich im Bereich des magnetischen Streifenelementes auf der Magnetschicht 12S erzeugt. Wie üblich wird dann der Durchmesser dieser magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne durch Verstärkung des Vormagnetisierungsfeldes H stabilisiert.

Im einzelnen umfaßt der Speicherteil 1OS eine Magnetschicht 12S auf der eine Vielzahl von Speicherschleifen SLl, SL2, SL3, wie in Fig. IA bereits gezeigt, aufgebracht sind. Jeder Speicherschleife ist dabei je ein magnetisches Streifenelement 76A, 76B und 76C zugeordnet. Diese Streifenelemente bestehen generell aus einem weichmagnetischen Material, wie z.B. Permalloy. Domänen, wie z.B. die Domäne 78 werden an einem Fnde dieser Streifenelemente erzeugt und werden dann direkt in die Speicherschleifen weitergeleitet, wie z.B. in die Speicherschleife SLl. Das Streifenelement 76A kann dabei Teil eines Weiterleitungsbauelementes sein, das dazu dient, Domänen auf SLl im Ansprechen auf ein rotierendes Magnetfeld H in der Ebene der Magnetschicht 12S zu übertragen.

Eine Weiterleitungsfeldouelle 80 stellt dabei das magnetische Weiterleitungsfeld H bereit, das sich in der Ebene der Magnet-

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— Io —

schichten 12S und 12M ausbreiten kann. In der Darstellung ist die Magnetschicht 12M als teilweise herausgebrochen gezeichnet, um die Leiterschleifen .Ll, L2, L3, die auf ihrer Unterseite angebracht sind, sichtbar zu machen. Die Leiterschleifen Ll, L2, L3 dienen zur Bereitstellung externer Magnetfelder, die jeweils mit dem magnetischen Streifenelementen 76A, 76P, 76C gekoppelt sind, um örtlich lokalisierte Magnetfelder in der Magnetschicht 12S zur Nukleation von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen zu erzeugen. Die Magnetschichten 12M und 12S liegen so dicht aufeinander, daß Magnetfelder in einer dieser Magnetschicht auf die jeweils andere Magnetschicht gekoppelt werden, so daß sich die Operationen in beiden Magnetschichten gegenseitig beeinflussen. D.h. ein Magentfeld von der Magnetschicht 12S beeinflußt die Magnetschicht 12M für magnetisches Auslesen und ein Magnetfeld von der Magnetschicht 12M beeinflußt die Magnetschicht 12S, um dort magnetische zylindrische Einzelwanddomänen zu erzeugen.

In der Anordnung nach Fig. 5A stellt eine Vormagnetisierungsfeldquelle 82, ein Vormagnetisierungsfeld H bereit, dessen Richtung

' ζ in Richtung der Kormalen der Magnetschichten 12S und 12M liegt. Die '-Jeiterleitungsfeldquelle 80 und die Vormagnetisierungsfeldquelle 82 werden durch Signale von den Steuermitteln 84 gesteuert.

Die örtlich lokalisierten Magnetfelder in der Magnetschicht 12S zur Erzeugung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen hierin werden durch entsprechende Ströme in den Leiterschleifen Ll, L2, L3 erzeugt. Die Leiterschleife Ll dient zur Erzeugung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen im Endteil des Permalloystreifens 76A, wohingegen die Leiterschleife L2 zur Erzeugung von Domänen am Ende der Permalloystreifens 76B dient. Entsprechend erzeugt die Leiterschleife L3 Domänen am Ende des Permalloystreifens 76C. Diese Leiterschleifen empfangen Stromimpulse von den Leiterschleifentreibern 86, die ebenfalls unter Steuerung der Ausgangssignale der Steuermittel 8 4 stehen. Damit ist sichergestellt, daß magnetische, zylindrische Einzelvanddo-

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mänen in irgendeiner oder in allen Speicherschleifen qleichzeitig erzeugt werden können.

Bei Betrieb erzeugt ein durch irgendeine der Schleifen Ll, L2, L3 hervorgerufenes Magnetfeld eine magnetische zylindrische Finzelwanddomäne am Ende des hierfür vorgesehenen Permalloy Streifenelements 76A, 76B, 76C, wie es bereits in der obengenannten USA-Patentschrift 3 66 2 359 beschrieben ist. Nach Erzeugung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne wird sie durch die entsprechend zugeordnete Speicherschleife im Ansprechen auf die Drehung des maanetischen Weiterleitungsfeldes H weitergeleitet, wie es bereits an anderer Stelle beschrieben und vorgeschlagen ist.

V7ie sich aus der entsprechenden Andeutung in der Darstellung nach Fig. 5A ergibt, nehmen die Speicherschleifen Ll, L2, L3 für die Domänennukleation lediglich einen Teil der Gesamtoberfläche der Magnetschicht 12M ein. Der Rest der Magnetschicht 12M kann dann dazu verwendet werden, die Komponenten zur Durchführung der anderen Funktionen, wie sie im Zusammenhang mit den Fign. IB oder 3 und 4Λ, 4B beschrieben sind, aufzunehmen.

In der Darstellung nach Fig. 5B werden Domänen in der Magnetschicht 12S erzeugt. Im Gegensatz zur oben beschriebenen Ausführungsform werden hier jedoch magnetische, zylindrische Einzelwanddomänen in der Magnetschicht 12S durch magnetische, zylindrische Einzelwanddomänen in der Magnetschicht 12M erzeugt.

V7ie in der Anordnung nach Fig. 5A besteht der Speicherteil 1OF aus einer Magnetschicht 12S mit den Permalloystreifeneleroenten 76Λ, 76B, 76C. Auch hier wiederum werden magnetische zylindrische Finzelwanddomänen in den Endteilen dieser v/eichmagnetischen Streifenelemente erzeugt, wie es durch die Domäne 7 8 am Endteil des Permalloystreifenelementes 76A angedeutet ist. Die in der Magnetschicht 12S erzeugten magnetischen zylindrischen Finzelwanddomänen werden rund um die jeweils zugeordneten Speicherschleifen SLl, SI.2, SL3 weitergeleitet.

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Ein Vormagnetisierungsfeld H existiert ebenfalls wieder in den Magnetschichten 12S und 12M und außerdem ist wiederum ein Weiterlei tungsmagnetfeld H in der Ebene dieser Magnetschichten vorgesehen. Diese Magnetfelder werden durch die Vormagnetisierungsfeldquelle 82 und die Weiterleitungsfeldquelle 80 erzeugt. Auch diese Magnetfeldquellen werden durch Impulse der Steuermittel 84 gesteuert.

Die örtlich lokalisierten Magnetfelder, die jeweils an den Enden der Permalloystreifenelemente 76A, 76B, 76C erzeugt werden, entstehen durch die Wirkung von Magnetfeldern der magnetischen, zylindrischen Einzelwanddomänen in der Magnetschicht 12M. Jede Schreibkomponente in der Magnetschicht 12H enthält Domänengeneratoren Gl, G2 und Domänenlöscher Al, A2. Auch hier wiederum ist die Magnetschicht 12M in abgebrochener Darstellung wiedergegeben, um die jeweilige Lage der Schreibkomponenten auf der Unterseite der Magnetschicht 12M in bezug auf die Permalloystreifenelemente 76A, 76B, 76C auf der Magnetschicht 12S deutlich vor Augen führen zu können. Zur besseren Übersicht sind nur die den Leiterschleifen SLl und SL2 zugeordneten Schreibkomponenten dargestellt, wobei vorausgesetzt ist, daß die Schreibkomponenten, die der Speicherschleife SL3 zugeordnet sind, in gleicher Weise angeordnet sind.

Die auf der Magnetschicht 12M gezeigte Schreibkomponente dient zur Erzeugung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen 78 am jeweiligen Ende der Permalloystreifenelemente 76A und 76P. Die Schreibkomponente enthält im wesentlichen die Donänengeneratoren Gl und G2. Diese Domänengeneratoren werden unter Steuerung der Stromimpulse I . und I _ in den Leiterschleifen 86 und 88 betrieben. Die Stromimpulse werden durch die Schreibtreiber 90, die ebenfalls unter Steuerung der Steuermittel 84 stehen, erzeugt.

nie durch diese Domänengeneratoren erzeugten macrnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen wandern in der Magnets chi cht 12M läncrs der Weiterleitungspfade 92 und 94, die derart anaeordnet sind, daß die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in

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Nachbarschaft zueinander gelangen können. Das dann durch diese magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen hervorgerufene resultierende Magnetfeld ist ausreichend, ein örtlich lokalisiertes Magentfeld am Endteil der PermalloyStreifenelemente 76A und 76B zur Nukleation von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen 78 hervorzurufen. Jedenfalls nur, wenn diese magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen sich in enger Nachbarschaft zueinander befinden, reicht ihr resultierendes Magnetfeld zur Nukleation einer magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne 78 in der Magnetschicht 12S aus.

Nach Weiterleitung in den Weiterleitungspfaden 92 und 94 werden die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen auf die Domänenlöscher Al und A2 übertragen. Natürlich ließen sich auch diese magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen für weitere Funktionen in der Magnetschicht 12M ausnutzen, anstatt, wie beschrieben, gelöscht zu werden.

Wie im vorherigen Fall lassen sich natürlich auch hier wieder auf der Magnetschicht 12M Komponenten zur Durchführung weiterer Funktionen anbringen.

Im in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel steuert ein durch eine Komponente im Speicherteil erzeugtes Magnetfeld einen Domänengenerator auf der Magnetschicht 1OS zur selektiven Erzeugung von durch magnetische zylindrische Einzelwanddomänen dargestellte Inforamtion in der Magnetschicht 12S.

Im einzelnen besteht der Speicherteil 1OS aus einer Magnetschicht 12S mit einer Vielzahl von Speicherschleifen SLl, SL2, SL3. Es sind dieselben, wie im Zusammenhang mit der Fig. IA beschriebenen Speicherschleifen. Jeder Speicherschleife ist ein Domänengenerator Gl, G2, G3 auf der Magnetschicht 12S zugeordnet. Diese Generatoren erzeugen Einzelwanddomänen für jeden Zyklus des rotierenden Weiterleitungsfeldes H.

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Eine Weiterleitungsfeldquelle 80 erzeugt auch hier wieder das sich drehende Vielter lei tungs feld H, wohingegen eine Vormagnetisierungsfeidquelle 82 das Vormagnetisierungsfeld H bereitstellt.

Diese Feldquellen stehen wiederum unter der Steuerung der Steuermittel 84. Die Domänengeneratoren Gl, G2, G3 erzeugen jeweils eine Domäne während jeder Drehung des Weiterleitungsfeldes H. Ob jedoch eine magnetische zylindrische Einzelwanddomäne tatsächlich in die jeweils zugeordnete Speicherschleife der Speicherschleifen SLl, SL2, SL3 eintritt, hängt vom Magnetfeld ab, wie es durch die Komponenten im Speichervorrichtung»teil 1OM erzeugt wird.

Eine Vielzahl von stromführenden Schleifen Ll, L2, L3 gestattet die Erzeugung von Magnetfelder für die Generatoren Gl, G2, G3. Diese stromführenden Schleifen Ll, L2, L3 befinden sich auf der Unterseite der Magnetschicht 12M, die auch hier wiederum als abgebrochen dargestellt ist, um die Lage dieser Schleifen mit Bezug auf die Domänengeneratoren Gl, G2, G3 besser zeigen zu können. In Abhängigkeit vom Auftreten und Fehlen der Stromimpulse I , I ₂, I _ werden die durch die Domänengeneratoren Gl, G2, G3 erzeugten magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen durch die jeweils zugeordnete Speicherschleife weitergeleitet oder auch nicht. So erzeugt z.B. der Strom I in der stromführenden

W X

Schleife Ll ein Magnetfeld zur Zerstörung einer durch den Domänengenerator Gl erzeugten magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne. Wenn der Strom I . für diesen Zeitpunkt nicht auftritt, dann wird die durch den Domänengenerator Gl erzeugte magnetische, zylindrische Einzelwanddomäne in die Speicherschleife SLl weitergeleitet. Die Stromimpulse I ., I ₂, I - werden durch die Schreibtreiber 96 bereitgestellt, die unter Steuerung der Steuermittel 84 stehen.

Obgleich nur die stromführenden Schleifen Ll, L2, L3 auf der Magnetschicht 12M dargestellt sind, versteht es sich, daß auch noch andere Komponenten zur Durchführung verschiedener Funktionen hierauf aufgebracht sein können. Komponenten dieser Art sind in den Darstellungen nach den Fig. IB, 3, 4A und 4B gezeigt.

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Eine Leseoperation wird generell unter Ausnutzung der Ubertragungsweiterleitungskreise, wie in den Fign. 3, 4A und 4B gezeigt, durchgeführt. D.h., magnetische zylindrische Einzelwanddömänen in der Magnetschicht 12S haben die Erzeugung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in der Magnetschicht 12M zur Folge.

Eine andere Technik zum Auslesen der Information für eine Magnetschicht 12S nutzt die in einem auf der Magnetschicht 12M angebrachten Leiter induzierte Spannung aus. Die unter der Wirkung einer in der Magnetschicht 12S auftretenden magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne in den Leiter induzierte Spannung hängt von der Anzahl der Flußlinien ab, die mit der Leiterschleife gekoppelt sind und außerdem von der zeitlichen änderung dieser Flußlinien.

In Anbetracht der "Offenstruktur-Magnetschicht" stellt sich die Frfordernis für das Speichermaterial wie folgt:

1. Damit die Magnetisierungsrichtung in der Normalen der Magnetschicht gerichtet ist, muß die Substanz eine uniaxiale Koerzitivkraft besitzen. Nämlich:

H₁ > 4 äM
k s

und zwar bei Raumtemperatur.

2. Die Nukleations-Koerzitivkraft sollte vergleichbar dem üblichen Einzelwanddomänenmaterial sein, um die übertragung von Einzelwanddomänen von der Schreib/Lesevorrichtung zum Magnetschichtspeicher und umgekehrt zu emöglichen.

3. Es sollte vorzugsweise für das Kinzelwanddornänenmaterial die

¹ eziehung gelten· IIc/4n J-" ^ Ο,ΟΟΙ, so dar> sich dvnarnische Pe-

n magnetischer zylindrischer Einzelwanddömänen in die Fchichtol.-ene Induzieren la

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Die Schreib/Lese Speichervorrichtung aemäfi vorliegender Erfindung ist einem, üblichen Einzelwanddornänenchip sehr ähnlich. Pie hierzu verwendete Speichervorrichtungs Magnetschicht kann dabei aus einem Einkristall-Substrat bestehen, auf das ein magnetischer Epitaxiefilm aufgewachsen ist. Ein weichmagnetisches Streifenmuster, vorzugsweise aus Permalloy, befindet sich in entsprechender Anordnung auf dem Kristall, wobei Domänengeneratoren und -sensoren ebenfalls vorhanden sind und mit entsprechenden Eauelementgruppen in Verbindung stehen. Die verwendete Magnetschicht muß eine vorgegebene Koezitivkraft aufweisen, um die Bewegung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen hierin zu erleichtern.

Die Packungsdichte im Magnetschichtspeicher ist bedingt durch Einteilungsprobleme bezüglich der Platzzuweisung einzelner Bauelemente begrenzt. Die vertikale Aufteilung der Magnetschicht ist abhängig vom Einzelwanddomänendurchmesser d. Der Einteilungsmodul wächst weniger mit dem Einzelwanddurchmesser an, wohingeaen die Packungsdichte proportional zum Quadrat dieses Durchmessers ansteigt. Hieraus ergibt sich die Erfordernis, einen sehr kleinen Durchmesser d der magnetischen zvlindrischen Einzelwanddomäne anzustreben. Bei einem Durchmesser von 5 um einer magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne ergibt sich ein Speichersystem mit einer Dichte von 0,4 Millionen Zeichen oder 3,2 Millionen Bits

2
auf einer Fläche von etwa 6,5 cm . Die 0,4 Millionen Zeichen lassen sich in 8OO Speicherschleifen von jeweils 512-Bit-Schieberegistern ordnen, wobei eine Datengeschwindigkeit von über ein Megahertz durchaus im Einklang mit heutigen Erfordernissen steht. Unter Verwendung eines einzigen Eingangs-Ausaangskanals vom Magnetschichtspeicher lassen sich die 800 Speicherschleifen an einen 10-stufigen Decodierer über einiae 20 Zwischenverbindunaen anschließen.

In einem 5 iim-Einzelwanddomänensystem muß die vertikale Trennuna für die Übertragung von Domäneninformation auf die Speichervorrichtung 1OM mit einem halben Durchmesser einer Finzelvanddo-

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mäne beibehalten werden. Das hierzu erforderliche Feld läßt sich in bekannter Weise ermitteln. Das Feld an einem Punkt in vorgegebenem Abstand ist klein gegenüber dem Durchmesser einer Einzelwanddomäne und läßt sich durch Integration über die magnetische Ladungsverteilung an der Oberfläche der magnetischen Einzelwanddomäne ausrechnen. Für kleinen Abstand ist das Integral wesentlich über die komplette Halbfläche zu nehmen, da der Anteil für Ladungen bei großen Winkeln vernachlässigbar ist. Der Anteil der entgegengesetzten Ladung an der Unterseite der Magnetschicht fällt nicht ins Gewicht, sofern nicht die Trennung den halben Wert des Einzelwanddomänenradius ausmacht. Für ein optimales Einzelwanddomänenmaterial ist die Schichtdicke die gleiche wie der Radius. Bei einer Trennung, die etwa dem Radius entspricht, fällt das Feld höchstens um 50% ab. Ein externes Magnetfeld, ob orthogonal oder parallel zur Feldebene, kann das magnetische Kopieren noch unterstützen. Die fÜbertragung magnetischer, zylindrischer Einzelwanddomänen ist ansich weniger empfindlich als das magnetische Aufzeichnen, da der Feldstärkeabfall in kleinen Abständen geringer ist als bei magnetischer Aufzeichnung, und zv/ar aufgrund unterschiedlicher Orientierung der magnetischen Dipole.

Der Übertragungsprozeß läPt noch einen Abstand von ungefähr einem Radius der Speichereinzelwanddomäne zu, d.h. 2,5 um im Falle von 5 urv-Einzelwanddomänen. Zum Kopieren gibt es ebenfalls Einteilungsbedingungen in der Magnetschicht. In einer üblichen Struktur stellt eine Falscheinteilung von etwa einem Einzelwanddomänendurchmesser noch keine schädliche Maßnahme dar, da die weichmagnetischen Streifenelemente jederzeit die magnetische zylindrische Einzelwanddomäne wieder in die richtige Lage zurückbringen könne, so daß hierdurch ein Einteilungsfehler weitgehend korrigiert werden kann. Es ließen sich noch andere Vorkehrungen finden, um eine geeignete Lösung des Einteilungsproblems zu erzielen. So könnten z.B. die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen vor dem (ibertragungsvorgang von einer Magnetschicht auf die andere auseinandergezogen werden, so daß mechanische

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Toleranzen nicht zu eng festgelegt werden müssen.

Mit Hilfe der erfindunggemäßen Ausführungsform eines magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänensystems läßt sich eine Vielzahl von Systemkonfigurationen realisieren.

Ein Speichersystem großer Kapazität könnte einem automatischen Archiv zugeordnet werden, wobei das automatische Archiv aus einem 5 cm Magnetschichtspeicher bei einem Durchmesser der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen von 5 μπι besteht.

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1,6 Millionen Datenzeichen ließen sich auf einer vorgegebenen Magnetschicht speichern. 30 Magnetschichten könnten in einer Packung zusammengefaßt sein, so daß dann eine einzelne Packung einen Datensatz von 4 8 Millionen Zeichen enthält.

Ein Zusatzspeicher mit 4 8 Millionen Zeichen (also äquivalent einer Packung) wird gemäß einem gleichen Verfahren hergestellt. Der Hilfsspeicher besteht aus 30 Hilfsmagnetschichten als Einheit und einem sich drehenden Magnetfeld aber ohne Verbindungspfade untereinander; hierzu ist ein zusätzliches aktives Speichersystem mit 30 vollbesetzten Einzelv/anddomänenschichten vorgesehen. Die Daten lassen sich vom Magnetschichtspeicher zur Hilfseinzelwanddomänenschicht übertragen, von der die in Speicherschleifen enthaltenen Daten selektiv zum Schreib/Lese Speicherchip übertragen werden. In den meisten Fällen wird nur ein kleiner Ausschnitt der Information auf den Hilfsmagnetschichten zum Hilfssoeicher übertragen. Damit werden Störungen aufgrund unnützer Daten in der Speichervorrichtung vermieden und außerdem ausreichend Platz für die Datenverarbeitung in dieser Speichervorrichtung gelassen. Wird ein polykristalliner Einzelwanddomänenfilm geringer Koerzitivkraft angewendet, dann entfällt die Notwendigkeit für die Verwendung eines Hilfs-Einzelwanddomänenchips.

Mit den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist ein magnetisches zylindrisches Einzelwanddomänensystem unter Anwendung einer Speichervorrichtung und eines Maqentschichtspeicherteils vorge-

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stellt, bei dem getrennte Magnetschichten zu einem System erfindungsgemäß zusammengefaßt werden. Dabei sind Mittel zur Erzeugung von magnetischen zylindrischen Einzelv;anddomänen in jeder Magnetspeichorschicht und zum Auslesen von in der Magnetspeicherschicht enthaltenen Informationen vorgesehen, indem die Speichervorrichtung auf den gewünschten Magnetschichtbereich jeweils verschoben bzw. eingestellt wird. Zusätzlich sind Mittel beschrieben, urr
Information in Form von magnetischen zylindrischen Einzelwanddoränen auf die Speichervorrichtung zu übertragen, so daß sie eine Informationsabbildung auf den Magnetschichtspeicher in die Speichervorrichtung ergibt. Es versteht sich, daß das erfindungsgemäße System mit einer größeren Anzahl von Magnetschichten im ?*agnetschichtspeicher und mit einer größeren Anzahl von Fagnetschichten in der Speichervorrichtung betrieben werden kann. So ergibt sich eine ähnliche Struktur wie bei einem Plattenspeicher, indem eine Vielzahl von Lese-Schreibköpfen vorzusehen ist. Fs sind Vorteile für ein System denlcbar, das eine Vielzahl von Speichermagnetschichten im Speichervorrichtungsteil verwendet. So ist z.P. der Zugriff zu einzelnen Abschnitten des Magnetschichtspeichers relativ schnell möglich, wobei weniger Steueranordnungsaufwand erforderlich ist, als es bei üblichen Anordnungen der Fall ist.

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Claims (17)

1. pat E_ n_ τ_ a_ Ii JL JL H IL H ILH

   Speichersystem mit magnetischen zylindrischen Finzelwanddomänen zur Datendarstellung in Magnetschichten, dadurch gekennzeichnet, daß zwei magnetisch eng miteinander zu koppelnde Magnetschichten (12S, 12M) vorgesehen sind, wovon die erste (12E) eine Vielzahl von Speicherschleifen (SLl bis SL2) aufweist, in denen Daten in Form von magnetischen, zylindrischen Einzelwanddomänen gespeichert sind, und die zweite (12M) erstens eine Vielzahl von Schreibelementen (WD) mit Hilfe derer magnetische zylindrische Einzelwanddomänen im Ansprechen auf zugeführte entsprechende Signale in jeweils ausgewählter Weise in der ersten Magnetschicht (12S) erzeugbar sind und damit in die jeweilige Speicherschleife (SLl bis SL2) wie gewünscht einschreibbar sind, zweitens eine Vielzahl von Leseelementen (RD) zum Abfühlen von magnetischen zylindrischen Finzelwanddomänen in wählbaren Bereichen der ersten Magnetschicht (12S) und drittens Mittel zur Kopplung der ersten (12S) mit der zweiten Magnetschicht (12^) zur Durchführung der Lese· und Schreiboperationen auf einen durch Verschieben wahlweise einstellbaren Speicherplatz in der ersten Magnetschicht (12S) besitzt.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreibelement (WD) jeweils eine Leitungsschleife (SLl bis SL2; Fig. 5A) auf der zweiten Magnetschicht (12M) zur Herbeiführung eines geeigneten Magnetfeldes zur Kopp lung der ersten Magnetschicht (12S) enthält.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreibelement (WD) Weiterleitungsmittel (92, 94) enthält, um magnetische zylindrische Einzelwanddomänen in der zweiten Magnetschicht (12") in enge Nachbarschaft zueinander gelangen zu lassen, so daß das hierdurch herbeigeführte resultierende Cesamtfeld ein ausreichendes

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   Magnetfeld zur Kopplung der ersten Magnetschicht (12S) darstellt.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Magnetschicht (12S) mit Domänengeneratoren (Gl bis G3) ausgestattet ist, und öaP. auf der zweiten Magnetschicht (12M) Steuermittel (Ll bis L3) annebracht sind, um die Erzeugung von magnetischen zylindrischen Finzelwanddoreänen in der ersten Maanetschicht (12S) zu steuern.
5. 5. Anordnung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß übertragungsmittel zur übertragung von durch Fehlen und Auftreten von magnetischen zylindri- . sehen Einzelvanddomänen dargestellter Information in der ersten Magnetschicht (12S) auf die zweite Magnetschicht (12M) dienen.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsmittel auf der ersten Magentschicht (12S) aus einem hierauf aufgebrachten weichmagnetischen Streifenmuster (76A bis 76C) in Nachbarschaft zur zweiten Magnetschicht (12M) besteht.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weichmagnetischen Streifenmuster Streifenelemente (76A bis 76C) zur Weiterleitung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen in der ersten (12S) und zweiten Magnetschicht (12M) enthalten.
8. 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der ersten Magnetschicht (12S) weichmagnetische Weiterleitungsstreifen (76Λ bis 76C) für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen aufgebracht sind.

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9. 9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Magnetschicht (12m) weichmagnetische WeiterIeitungsstreifen (5 4) zur Weiterleitung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in der ersten (12S) und zweiten Magnetschicht (12M.) angeordnet sind.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetfeldquelle zur Erzeugung eines VeiterIeitungsfeldes in Zusammenwirken mit den Streifenelementen vorgesehen ist.
11. 11. Anordnung mindestens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Magnetschicht (12M) zusätzlich Decodierer und Domänengeneratoren (Gl bis G3) angeordnet sind.
12. 12. Anordnung nach Anspruch 1 bis Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen erster (12S) und zweiter Magnetschicht (12M) höchstens etwa dem Radius einer magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne entspricht.
13. 13. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zv/eite Magnetschicht (12M) ubertragungsnittel enthält, die zur Erzeugung einer magnetischen zylindrischen Einzelwanddomäne in der zweiten Magnetschicht (12M) dienen, deren Streumagnetfeld sich mit dem Streumagnetfeld einer magnetischen, zylindrischen Einzelwanddomäne in der ersten Magnetschicht (12S) koppelt.
14. 14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um magnetische zylindrische Einzelwanddomänen in ausgewählte Bereiche der ersten Magentschicht (12S) weiterzuleiten und zu halten, so daß sie mit magmetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in der zweiten Magnetschicht (12F) in Wechselwirkung treten.

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15. 15. Anordnung mindestens nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zweiten Magnetschicht (12M) Schreibelemente (86, 88) angeordnet sind, die örtlich lokalisierte Magnetfelder im Bereich weichmagnetischer Streifenelemente der ersten Magnetschicht (12S) zur Bildung von magnetischen, zylindrischen Einzelwanddomänen in der ersten Hagnetschicht (12S) im Ansprechen hierauf erzeugen.
16. 16. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur wahlweisen Erzeugung örtlich lokalisierter Magnetfelder aus impulserregbaren Leiterschleifen (86, 88) bestehen.
17. 17. Anordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung örtlich lokalisierter Magnetfelder aus Weiterleitungsmitteln (9 2, 9 4) für magnetische zylindrische.EinzelwariddomSnen in der zweiten Magnetschicht (12_H) bestehen, derart, daß zwei magnetische zylindrische EinzelwanddomHnen hinreichend einander genähert werden, um ein resultierendes Streufeld hervorzurufen, das ausreicht, jeweils eine magnetische zylindrische Einzelwanddomäne in der ersten Magnetschicht (12S) zu erzeugen.

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