DE2508087A1 - Magnetblasenspeicher - Google Patents

Description

Unser Zeichen: T 1741

TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway

Dallas , Texas, V.St.A.

Magnetblasenspeicher

Die Erfindung bezieht sich auf zylindrische (blasenförmige) Magnetspeichervorrichtungen und insbesondere auf die Anwendung einer solchen Vorrichtung, die zur Erzielung von Kosteneinsparungen unter Aufrechterhaltung der vollen Funktionsfähigkeit in begrenztem Umfang Strukturfehler aufweisen darf.

In jüngster Zeit ist für Magnetvorrichtungen großes Interesse entstanden, die unter dem Oberbegriff Bauelemente mit "Blasen"-Domänen bekannt sind. Solche Magnetvorrichtungen sind beispielsweise in dem Aufsatz "Application of Orthoferrites to Domain-Wall Devices" in IEEE Transactions on Magnetics, Band MAG.-5, Nr.3 (1969), Seiten 544 bis 553 beschrieben; sie haben einen allgemein planaren Aufbau, und sie bestehen aus Materialien, die eine leichte Magnetisierungsrichtung

Schw/Ba

509835/0748

aufweisen, die im wesentlichen senkrecht zu ihrer Ebene verläuft. Die magnetischen Eigenschaften, beispielsweise die Magnetisierungsanisotropie, die Koerzitivkraft und die Beweglichekeit sind dabei dergestalt, daß die Vorrichtung magnetisch mit einer Magnetisierung in einer außerhalb der Ebene liegenden Richtung gehalten werden kann und daß kleine lokalisierte Eindomänenbereiche mit einer zir allgemeinen Polarisierungsrichtung entgegengesetzten Polarität aufrecht erhalten werden können. Solche lokalisierte Bereiche, die allgemein zylindrisch gestaltet sind, können Speicherbits repräsentieren. Das Interesse an derartigen Vorrichtungen ist zum größten Teil in ihrer hohen Dichte und in der Fähigkeit der zylindrischen magnetischen Domäne begründet, unabhängig von der Gcerze des Magnet-Materials in der Ebene zu sein, in der sie gebildet ist, wodurch sich die Fähigkeit zur Verschiebung in der Ebene des magnetischen Materials zur Durchführung verschiedener Datenverarbeitungsoperationen ergibt.

Eine Einwirkung auf die Blasen kann durch Programmierung von Strömen durch ein Muster von Leitern auf dem magnetischen Material oder durch Verändern des umgebenden Magnetfelds erzielt werden. Als Beispiel können magnetische Domänen oder Blasen in dünnen Plättchen mit uniaxialer Anisotropie mit der leichten Magnetisierungsachse senkrecht zur Ebene des Plättchens gebildet werden, das aus Materialien wie Seltenen-Erd-Orthoferriten, durch Seltene-Erden, Aluminium und galliumsubstituierten Eisengranaten oder amorphen Seltenen-Erd-Kobalt oder -Eisen-Legierungen besteht. Da die Magnetblasen weitertransportiert, gelöscht, kopiert und zur Bildung von Datenverarbeitungsoperationen behandelt werden können und da ihre Anwesenheit und ihre Abwesenheit festgestellt werden kann, können diese Blasen zur Durchführung vieler digitaler Funktionen verwendet werden,

509835/0748

die im Computerbetrieb von Bedeutung sind.

Magnetblasenspeicher bieten beträchtliche Vorteile, da Logik-, Speicher-, Zähl- und Schaltvorgänge innerhalb einer einzigen Schicht aus festem Magnetmaterial durchgeführt werden können. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Speicheranordnungen, bei denen Informationen von einer Vorrichtung zu einer anderen über Verbindungsleiter und Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor transportiert werden müssen. Überdies wird das eigentliche Magnetmaterial, beispielsweise die Magnebbänder, Scheiben oder Trommeln an Abtast- und Schreibvorrichtungen zur Durchführung von Datenoperationen vorbeitransportiert. Bei einem Magnetblasenspeicher können diese Funktionen innerhalb eines kontinuierlichen ferromagnetischen Mediums durchgeführt werden, so daß sich die Verwendung kostspieliger Schnittstellen erübrigt. Die die Daten repräsentierenden Magnetblasen bewegen sich in der Ebene dünner.Platten aus magnetischem Material wie Seltene-Erd-Orthoferritkristallen, und sie können mit hoher Geschwindigkeit und mit geringer Energie zu präzise bestimmten Positionen verschoben werden.Das magnetische Material selbst bleibt dabei stationär. Mit dem Aufkommen gemischter, durch Seltene-Erden, Aluminium oder Gallium substituierte Eisengranate,

die Bit-Dichten in der Größenordnung von 1,55 ·10⁵Bit/cm²

(10 Bit/square inch) ergeben, ist die Entwicklung einer zuverlässigen Festkörper-Speicheräquivalenz zu Magnetscheiben oder Magnettrommelspeichern ein besonders attraktives und realistisches Konzept geworden. Es sind viele Organisationsformen betriebsfähiger Domänen vorgeschlagen worden. Die bekannteste Speicherorganisation ist diejenige mit Haupt- und Nebenschleifen, die in der US-PS 3 618 054 beschrieben ist. Diese Speicherorganisation

509835/0748

mit Haupt- und Nebenschleifen sowie ihre konkrete Verwirklichung und ihre Wirkungsweise sind in der Technik bekannt. Die in der genannten Patentschrift und auch an anderen Stellen beschriebene Speicherorganisation mit Haupt- und Nebenschleifen enthält eine geschlossene Hauptschleife. Diese geschlossene Schleife wird typischerweise von einer Anordnung aus Permalloy-Schaltungen mit T-förmigen Streifen auf einem Plättchen aus änem Seltene-Erd-Orthoferrit gebildet. Die Blasen zirkulieren längs der Schleife durch dieEinwirkung eines sich in der Ebene drehenden Magnetfeldes« Die Hauptschleife ist allgemein länglich ausgeführt, so daß mehrere Nebenschleifen an ihrer Längsseite aneinandergereiht v/erden können. In zwei Richtungen wirksame Übertragungstore ermöglichen die Übertragung von Blasen von der Nebenschleife zur Hauptschleife und von der Hauptschleife zu einer Nebenschleife. Eine weitere Zugriffsmöglichkeit auf der Hauptschleife wird durch einen Feststell- und Leseanschluß und durch einen getrennten Schreibanschluß geschaffen.

Die eben beschriebene Organisation ermöglicht ein synchronisiertes Domänenmuster, da die Fortpflanzung der Schleifen synchron mit der Drehung des in der Ebene liegenden Feldes erfolgt. Das bedeutet, daß eine ParallelUbertragung von Datenblasen aus mehreren Nebenschleifen in die Hauptschleife gleichzeitig erfolgen kann. Überdies können mehrere Daten-Chips mit ,jeweils einer Hauptschleife und mehreren zugeordneten Nebenschleifen miteinander behandelt werden. Zur Erzielung komplizierter Speicherstrukturen ist es üblich, solche Daten-Chips reihenweise anzuordnen und dann solche Reihen von Datenchips in im Zeitmultiplexbetrieb betätigten Schichten übereinander zu stapeln, wobei die Datenblasen in allen Schleifen in allen Chips mit den in der Ebene erfolgenden Drehungen des Magnetfeldes synchronisiert sind.

509835/0748

Typischerweise übertragen alle Nebenschleifen auf einem Chip auf Befehl die Magnetblasen von ihren entsprechenden Positionen parallel in die Hauptschleife.Die Magnetblasen werden dann seriell festgestellt, wenn sie sich an einer Lesestelie vorbeibewegen. Neue Daten können ebenfalls an einer Schreibstelle eingegeben werden, damit sie nach einer entsprechenden Zeit parallel in die Nebenschleifen zurückübertragen werdai(wenn die Magnetblasenfortbewegung in der Hauptschleife mit den Daten zur Übertragung ausgerichtet sind).

Ein simultanes Lesen und Schreiben von Daten in eine Gruppe zugehöriger Hauptschleifen ermöglicht es, zusammengehörige Magnetblasen als digitale oder auf andere V/eise codierte Wörter zu behandeln. Im Zeitmultiplexbetrieb betätigte Gruppen von Daten-Chips ermöglichen das Löschen von Daten und auf V/unsch das Einschreiben neuer Daten im Zeitteilbetrieb, danit eine Gesamtdatenverarbeitung schneller durchgeführt werden kann, als die Magnetblasenausbreitung in einem einzigen Chip ermöglicht.

Magnetblasenspeicher mit Haupt- und Nebenschleifen der beschriebenen Art weisen zwar zahlreiche wirtschaftliche und betriebsmässige Vorteile auf, doch gibt es zumindest noch einen wirtschaftlichen Hauptnachteil bei der Herstellung einer solchen Anordnung„Jede Schleife in jedem Chip der Anordnung muß in physikalischer Hinsicht perfekt sein, damit die Anordnung betriebsmässig zufriedenstellend arbeitet. Da Chips ganze Gruppen von Registern enthalten, hat ein kleiner Fehler in einer Nebenschleife zur Folge, daß der gesamte Chip Ausschuß ist. Anders als bei einer aus diskreten Bauelementen bestehenden Anordnung ist es nicht möglich, nur ein fehlerhaftes Bauelement auszutauschen und den Rest der fehlerfreien Bauelemente beizubehalten.

509835/0748

Es ist zwar relativ einfach, Chips herzustellen, in denen nur eine oder zwei Nebenschleifen offen oder auf andere Weise fehlerhaft sind, doch ist es relativ schwierig und anspruchsvoll, einen Chip herzustellen, bei dem sich jede Schleife in einem perfekten Zustand befindet. Wenn also perfekte Chips benötigt werden,dann treiben die erforderlichen schaffen Qualitätsanforderungen die Ges^mtproduktionskosten eines Blasenspeichers unerwünscht in die Höhe, weil ein großer Prozentsatz der Chips weggeworfen werden muß.

Mit Hilfe der Erfindung soll demnach eine Anordnung geschaffen werden, in der von einer Magnetd.omänenorganisation mit Haupt- und Nebenschleifen so Gebrauch gemacht wird, daß Daten-Chips verwendet werden können, die eine oder mehrere fehlerhafte Nebenschle ifen enthalten. Ferner soll mit Hilfe der Erfindung eine Magnetdomänei-ßpeicheranordnung mit Haupt- und Nebenschleifen geschaffen werden, in der als Einrichtung zum synchronisierten betriebsmässigen Feststellen fehlerhafter Schleifen in zueinandergehörigen Daten-Chips ein Kennzeichen-Chip verwendet wird. Außerdem soll bei der mit Hilfe der Erfindung zu schaffenden Magnetdomänen-Speicheranordnung mit Haupt- und Nebenschleifen ein Kennzeichen-Chip als Einrichtung verwendet werden, mit deren Hilfe Daten aus fehlerhaften Schleifen in zusammengehörigen Daten'-'Chips außer Acht gelassen werden können. Ferner soll das Kennzeichen-Chip als Einrichtung verwendbar sein, mit deren Hilfe verhindert werden kann, daß Daten in fehlerhafte Schleifen in zueinander gehörigen Daten-Chips eingegeben werden.

Vorzugsweise enthält ein erfindungsgemäß ausgebildeter Magnetblasenspeicher mehrere Daten-Chips mit jeweils einer Hauptschleife und mehreren Nebenschleifen sowie dazwischen angeordneten Übertragungstoren. Das Konzept

509835/0748

des Chips mit Haupt- und Nebenschleifen, auf das hier Bezug genommen wird, sei nichteinschränkend im Hinblick auf die in der US-PS 3 618 054 beschriebene Anordnung betrachtet; das hier beschriebene Konzept ist vielmehr auf alle Speicher anwendbar, die mehrere Datenschleifen enthalten, die mit einer oder mehreren seriellen Eingabe/ Ausgabe-Spuren an wenigstens einer Stelle jeder Datenschleife in Verbindung stehen. Sich in der Ebene drehende Magnetfeldeinrichtungen bewirken die Ausbreitung der Magnetblasen längs der Schleifen, und Impulsvorrichtungen werden in herkömmlicher Weise zum Übertragen der Magnetblasen auf Befehl durch die Übertragungstore verwendet. Jeder Daten-Chip enthält vorsichtshalber eine oder mehrere Nebenschleifen für den Fall,daß die Daten-Chips eine oder mehrere fehlerhafte Nebenschleifen enthalten können.

Es ist ein Kennzeichen-Chip vorgesehen, der eine Hauptschleife enthält und mehrere fehlerfreie Nebenschleifen mit vorzugsweise einem Bit sowie entsprechende, dazwischen angeordnete Übertragungstore aufweist. An jede Daten-Chip-Haupt schleife und an jede Kennzeichen-Chip-Hauptschleife ist ein Detektor angeschlossen.

Kombinationsdaten in entsprechenden Schleifen in jedem Daten-Chip bilden ein Datenwort. Wenn eine Nebenschleife fehlerhaft ist, dann kann ein Datenwort, das Magnetblasen aus dieser Schleife enthält,falsch sein.

Die Feststellung von Daten aus der Kennzeichen-Chip-Hauptschleife gleichzeitig mit der Feststellung eines Datenworts aus den Daten-Chip-Hauptschleifen ermöglicht es, eine Wortposition, bei der eine fehlerhafte Nebenschleife in einer der Daten-Chip-Nebenschleifen für dieses Wort vorliegt, zugunsten der nächsten Position zu überspringen, bei der

509835/0748

alle Schleifen des Worts fehlerfrei sind. Ein solches Überspringen ist für eine fehlerfreie Gruppierung von Schleifen und zur Außerachtlassung fehlerhafter Schleifen von Nutzen. Da Lese- und Schreibereignisse aus den Hauptschleifen des Daten-Chips und des Kennzeichen-Chips nicht gleichzeitig erfolgen, können eine Verzögerungsschaltung oder eine zweite Detektorvorrichtung auf dem Kennzeichen-Chip im . Zusammenhang mit dem Schreibvorgang verwendet werden. Als Alternative können auch elektronische Verzögerungseinrichtungen verwendet werden.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Fs zeigen:

Fig.1 ein teils als Blockschaltbild und teils in schematischer Darstellung ausgeführtes Diagramm eines in einem Magnetblasenspeicher nach der Erfindung verwendeten Daten-Chips,

Fig.2 ein teils in Form eines Blockschaltbildes und teils in schematischer Darstellung ausgeführtes Diagramm eines in einem Magnetblasenspeicher nach der Erfindung verwendeten Kennzeichen-Chips,

Fig.3 eine graphische Darstellung eines dynamischen Nebenschleifen-Redundanzschemas, das in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung von Nutzen ist, und

Fig.4 ein teils als Blockschaltbild teils als schematische Darstellung ausgeführtes Diagramm eines erfindungsgemäßen Magnetblasenspeichers.

509835/0748

2508Ö87

In Fig.1 ist eine Organisation eines Magnetblasenspeichers mit Haupt- und Nebenschleifen dargestellt. Mit Ausnahme der Anwesenheit einer dargegbellten fehlerhaften Nebenschleife gleicht diese Organisation der unter anderem in den US-PS Patentschriften 3 613 056, 3 618 054 und 3 729 726 dargestellten Organistion. Die Bedingungen für die Errichtung von magnetischen Einwanddomänen auf einem geeigneten Material 8, beispielsweise auf einem Plättchen aus einem Seltenen-Erd-Orthoferrit oder auf einem auf einem nichtmagnetischen Substrat aufgewachsenen Seltenen-Erd-Eisengranatfilm, sind in der Technik bekannt. Ein Aufsatz auf diesem Gebit ist beispielsweise der oben erwähnte Aufsatz in den IEEE Transactions on aagnetics, Band MAG.-5 Nr.3(1969), Seiten 54^ bis 553. Zur Festlegung der Schleifenmuste werden gewöhnlich Muster aus magnetisch weichem Überzugsmaterial (beispielsweise Permalloy) in Form von Streifen- und T-föraigen Segmenten verwendet. Eil« als Hauptschleife 10 angegebene lange Schleife ist in sich geschlossen, so daß in der Schleife gebildete zirkulierende Magnetblasen unter der Voraussetzung, daß sie nicht gelöscht oder nach außen übertragen werden, zeitlich unbegrenzt zirkulieren.

Der Hauptschleife 10 gegenüber sind mehrere gleiche Nebenschleifen 12a, 12b, ....12r aufgereiht. In der Nebenpchleife 12c ist ein Fehler enthalten, der durch die geschlängelte Linie dargestellt ist, deren Bedeutung später noch erläutert wird. Zu Darstellungszwecken sind 18 Nebenschleifen angegeben, doch kann nach Wunsch für einen speziellen Anwendungsfall auch eine andere Anzahl gewählt werden. Ein Abschnitt jeder Nebenschleife (der am dichtesten bei der Hauptschleife 10 liegende Abschnitt) wirkt als Teil eines in zwei Richtungen wirksamen Übertragungstors 14 zur Hauptschleife. Eine Übertragung von Blasen oder Domänen

509835/0748

durch das Tor kann dadurch erzielt werden, daß eine übertragungsleitung 16 impulsförmig angesteuert wird, die allen Übertragungstoren zwischen den Nebenschleifen 12a bis 12r und der Hauptschleife 10 angehört. Einzelheiten hierzu sind in in der US-PS 3 618 054 näher erläutert.

Ein an die Übertragungsleitung 16 angelegter Übertragungeimpuls veranlaßt Blasen (oder die Abwesenheit von Blasen) in allen tbertragungstoren von allen Nebenschleifen gleichzeitig in di· Hauptschleife überzugehen. Diese ParallelUb«rtragung kennzeichnet die Übertragung tines zugehörigen Dattns*fiients. Auf die gleiche Weise können Daten durch fad«rung des lapulsstroms und der zeitlichen Steuerung aus der Hauptschi·if· parallel in die Nebenschleifen zurüclcübertre.fen werden.

Es ist gemäß der Darstellung üblich/ daß «wischen den zur Hauptschleife übertragenen Blasen eine Datenstelle vorhanden ist. Beispielsweise liegt die Blasenstelle 18 gemäß der Darstellung der Nebenschleife 1.2a gegenüber. Die Blasenstelle 19 liegt gemäß der Darstellung zwischen den Nebenschleifen 12a und 12b in der Hauptschleife, und die Bläsenstelle 20 liegt gemäß der Darstellung der Nebenschleife 12b gegenüber. Die Blasenstellen 18, 19 utid 20 sind aufeinanderfolgende Blasenstellen in der Hauptschleife

Wenn sich die Blasen einmal in derHauptschleife befinden, dann zirkulieren sie in der Übertragungsrichtung 22 durch die Einwirkung eines sich in der Ebene drehenden Magnetfeldes, wobei jeder Drehung vier Schritte der Fortschaltfolge bei dem T-förmigen Streifen bedeutet, wie in der US-PS 3 618 054 beschrieben ist. Eine Löschvorrichtung 24 kann an einer passenden Stelle an der Hauptschleife 10 angebracht sein, die normalerweise zeitlich zwischen der Stelle, an der sich die Blasen an der letzten Nebenschleife, der Nebenschleife 12r, vorbeibewegen und der Stelle ihrer Wiederein-

509835/0748

- -■ ' ■ - 11 -

führung in die erste Nebenschleife, die Nebenschleife 12a, ISngs der Hauptschleife liegt.

An die Hauptschleife ist auch eine Detektorschaltung 26 angeschlossen, die anschliessend noch genauer erläutert wird. Veiter in Richtung der Blasenbex/egung längs der Hauptschleife 10 ist eine Schreibschaltung 30 angeschlossen.

Die Detektorschaltung 26 kann dazu verwendet werden, die sich an dem Punkt der Hauptschleife, an dem die Verbindung hergestellt ist, vorbeibewegende Blasendatenfolge zu überwachen; die Schreibschaltung kann auf Wunsch neue Dateninformationen an ihrer Anschlußstelle in die Hauptschleife 10 eingeben.

Ein von einer Quelle 34 zugeführtes Vormagnetisierungsfeld erhält in bekannter Weise Einwanddomänen im Material 8 mit der Nennbetriebsgröße aufrecht« Eine Drehfeldquelle 36 kann beispielsweise eine in der Richtung 22 gegen den Uhrzeigersinn erfolgende Bewegung der Domänen verursachen. Wie bereits beschrieben wurde, erfolgt diese Bewegung in allen Schleifen gleichzeitig. Schließlich steht die Drehfeldquelle 36 zur Aktivierung und Synchronisierung unter der Steuerung durch eine Steuerschaltung 38. Die Vormagnetisierungsquelle 34, die Steuerschaltung 38 und die Drehfeldx quelle 36 sowie weitere Hilfsschaltungen (beispielsweise eine Impulsschaltung zum Anschluß an die Übertragungsleitung 16, eine Zählerschaltung zum Verfolgen der Blasen in den Schleifen usw.) sind bekannt. Solche ergänzende Schaltungen sind zwar nicht in jedem Fall eigens dargestellt, doch können sie auf Wunsch bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen eingesetzt werden.

In Fig.2 ist ein Kennzeichen-Chip 40 nach der Erfindung dargestellt. Mit dem Kennzeichen-rChip 40 sind Vormagnetisierungs-

509835/0748

feldquellen 34 und 36 sowie Steuerschaltungen 38 verbunden, wie sie oben beschrieben wurden. Der Kennzeichen-Chip enthält ebenso wie der in Fig.1 dargestellte Daten-Chip eire Hauptschleife 42 und mehrere Nebenschleifen 44a bis 44r. Es sind 18 Nebenschleifen, also die gleiche Anzahl wie für den Daten-Chip erforderlich.

Wie beim Daten-Chip können sich die Magnetblasen in jeder der Schleifen des Kennzeichen-Chips in der Richtung 22 gegen den Uhrzeigersinn weiterbewegen.Die Hauptschleife ist mit einer Löscheinrichtung 46, einer Detektorschaltung 48 und einer Schreibschaltung 50 verbunden. Überdies kann an der gleichen Stelle der Hauptschleife wie die Sehreabschaltung eine zweite Detektorschaltung 52 angeschlossen sein. Eine Übertragungsleitung 54, die mit einer (nicht dargestellten) Übertragungsimpulsvorrichtung verbunden ist, ist zum Übertragen von Magnetblasen aus den Nebenschleifen 44a bis 44r des Kennzeichen-Chips zur Hautschleife 42 des Kennzeichen-Chips angeschlossen.

Wie aus der Darstellung hervorgeht, ist in der Hauptschleife eine Blasenstelle (beispielsweise die Blasenstellen 56 und 58) vorhanden, die jeweils einer Nebenschleife gegenüberliegt, und es ist eine Blasenstelle (beispielsweise die Blasenstelle 60) zwischen diesen zuvor erwähnten Blasenstellen vorhanden. Wie noch erläutert wird, zeigt im Betrieb die Anwesenheit einer Blasendomäne in einer Nebenschleife 44a bis 44r des Kennzeichen-Chips, die den Logikwert "1" bedeutet, einen Fehler in einem entsprechenden Wort an, während die Abwesenheit einer Blasendomäne in einerNebenschleife des Kennzeichen-Chips, die den Logikwert "O" bedeutet, anzeigt, daß kein Fehler in den dem Wort entsprechenden Schleifen vorliegt. Eine Anzeige des Logikwerts "1" kann andrerseits auch von der Abwesenheit einer Domäne gebildet werden, wenn es

509835/0748

erwünscht ist , und der Logikwert "Ό" kann durdidie Anwesenheit einer Domäne repräsentiert werden. Da die von einer Nebenschleife des Kennzeichen-Chips gebildete Information eine entweder/oder Situation darstellt, kann jede Neben-.schleife des Kennzeichen-Chips zweckmässigerweise nur ein Informationsbit enthalten? mit anderen Worten heißt das, daß diese Nebenschleife eine 1-Bit-Schleife ist. Bei gewissen Entwürfen mit Haupt- und Nebenschleifen ist es notwendig, mehr als ein Bit in jeder Nebenschleife des Kennzeichen-Chips zu verwenden. Auf jeden Fall ist die Anzahl von Bits in jeder Nebenschleife des Kennzeichen-Chips sehr klein im Vergleich zur Anzahl von Bits in jeder Nebenschleife des Daten-Chips. Somit sind die Kennzeichen-Chips wesentlich kleiner als die Daten-Chips, so daß sie viel billiger herzustellen sind.

Zum besseren Verständnis der Arbeitsweise eines Kennzeichen-Chips zusammen mit einem oder mehreren Daten-Chips seien die Anordnung der Chips von Fig.4 und eine Verbindung dieser Chips mit einem Schieberegister betrachtet. Das Schieberegister ist in herkömmlicher Weise in m unterschiedlichen n-Bit-Wörtern organisiert, so daß jeweils nur ein Wort parallel in oder aus einer Reihe von Hauptschleifen übertragen werden kann. Weitere Wörter werden zur Einsparung der zugehörigen elektrischen Schaltung zeitlich multiplexiert behandelt.

In Fig.4 ist ein Register dargestellt, das ein Datenwort mit sieben Bits behandeln kann. Beispielsweise enthält die untere Reihe aus sieben Daten-Chips die Daten-Chips 62a bis 62g. Die mit den Hauptschleifen auf jedem dieser Daten-Chips in Verbindung stehenden Magnetblasendetektorschaltungen sind ihrerseits an eine elektrische Verstärker-

509835/0748

schaltung 64 angeschlossen, in der sich jeweils eine spezielle Schaltung 64a bis 64g befindet, die an der entsprechenden Stelle an die Detektorschaltungen 65 der Chips 62a bis 62g angesbhlossen sind. Ein "Wort" besteht somit aus den Bits (der Anwesenheit und der Abwesenheit von Magnetblasen), die . gleichzeitig zu den . Detektorschaltungen 65a bis 65s ^au^ jedem der Chips 62a bis 62g übertragen und von den Verstärkereinheiten 64a bis 64g verstärkt worden sind.

YJie bereits erwähnt wurde, werden nach der Übertragung paralleler Daten aus den Nebenschleifen auf einem Chip in die zugehörige Hauptschleife alle Daten anschliessend an den Schleifen vorbeibewegt und festgestellt, ehe eine weitere Gruppe von Daten aus den Nebenschleifen übertragen wird. Zur Einsparung von Ansteuerbauelementen und dergleichen können weitere Reihen 66,,68 und 70 mit der eben beschriebenen ersten Reihe von Datenchips in einen Zeitmultiplex-Registerbetrieb einbezogen werden, so daß die notwendigen elektrischen Hilfsschaltungen gemeinsam benutzt werden. Der Einfachheit halber sind die Verstärkeranschlüsse für diese nachfolgenden Reihen nicht dargestellt.

In jeder Reihe von Daten-Chips ist wie in Fig.3 ein Kennzeichen-Chip enthalten. Beispielsweise kann das Kennzeichen-Chip 72 in der von den Daten-Chips 62a bis 62g gebildeten Reihe enthalten sein, das Kennzeichen-Chip 64 ist in der Reihe 66 enthalten, das Kennzeichen-Chip 76 ist in der Reihe und das Kennzeichen-Chip 78 ist in der Reihe 70 enthalten. Die Kennzeichen-Chips 72, 74, 76 und 78 können so gestaltet sein, wie im Zusammenhang mit Fig_e2 beschrieben ist. Die Ein- oder Zweidetektor schaltungen, die mit der Haupt schleife' des Kennzeichen-Chips 72 verbunden sind, liegen in Serie und sind elektrisch mit der Verstärker-Einheit 72a verbunden,

509835/0748

die mit den Verstärkereinheiten 64a bis 64g zusammenarbeitet.

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise sei angenommen, daß der in Fig.1 dargestellte Daten-Chip beispielsweise als Daten-Chip 62a in der Gruppe der Daten-Chips 62a bis 62g enthalten ist. Das bedeutet, daß alle diese Daten-Chips mit Ausnahme des Chips 62a fehlerfreie Schleifen aufweisen, der eine unterbrochene oder auf andere Weise fehlerhafte Nebenschleife 12c enthält. Ferner sei angenommen,daß dies vor dem Aufbau des in Fig.4 dargestellten Registers bekannt war. Beim Einbau des -Kennzeichen-Chips 72 ir} das Register wurde in die der Nebenschleife 12c entsprechende dritte Kennzeichennebenschleife eine Magnetblase als das einzige Informationsbit der Schleife eingegeben, das für diese Kennzeichennebenschleife den Logikwert "1" angibt.

Wenn die Daten von der untersten Reihe (der Reihe 62) oder den Daten-Chip-Hauptschleifen zum Verstärker 64 übertragen werden sollen, erfolgt gleichzeitig eine Datenübertragung aus den Kennzeichennebenschleifen in,die Kennzeichenhauptschleifen auf dem Kennzeichen-Chip 72. In diesem Fall ist nur eine Magnetblase vorhanden, die übertragen wird. Dabei handelt es sich um die Magnetblase aus der dritten Kennzeichennebenschleife. Die Daten werden dann längs der Hauptschleife weiterbewegt. Anschliessend werden die Daten längs der Hauptschleifen der Daten-Chips und längs der Hauptschleifen des Kennzeichen-Chips weiterbewegt, so daß sie nacheinander und gleichzeitig festgestellt und verstärkt werden. Der Normalbetrieb liegt solange vor, wie der Detektor am Kennzeichen-Chip 72 'and der zugehörige Verstärker 72a die Abwesenheit von Magnetblasen, d.h. den Logikwert "O" feststellen . Yfenn jedoch die den Logikwert "1" kennzeichnende Magne'tblase festgestellt und ver-

509835/0748

stärkt wird (die aus ^lder dritten Kennzeichennebenschleife in die Schleife eingegeben worden ist), dann signalisieren die (nicht dargestellten) Registersteuerschaltungen der Vorrichtung, die die Daten benutzt, daß sie die ihr nun von den Verstärkereinheiten 64a bis 64g·angebotenen Daten, also die Daten, die der dritten Reihe der Nebenschleifen aller Daten-Chips entsprechen, unberücksichtigt läßt.

In.gleicher Weise bewirkt das Kennzeichen-Chip in jedei-Reihe der Daten-Chips das Kennzeichnen und Außerachtlassen der Daten aus einer Nebenschleifenreihe, wenn in der Reihe eine fehlerhafte Nebenschleife vorhanden ist.

Bei der Untersuchung hergestellter Daten-Chips können alle Daten-Chips, bei denen die dritte Nebenschleife (jedoch keine weitere ) fehlerhaft ist, in einen Vorratsbehältergelegt werden, alle Daten-Chips, bei denen die erste Nebenschleife fehlerhaft ist, in einen zweiten Vorratsbehälter gelegt werden usw., damit sich ein sortierter Lagerbestand an Daten-Chips ergibt. Beim Zusammenbau eines Registers kann eine Reihe dann aus Daten-Chips zusammengestellt werden, die die gleichen entsprechenden fehlerhaften Nebenschleifen aufweisen. Im Betrieb bleibt dann die ganze Reihe von Nebenschleifen unberücksichtigt, wenn in einer Schleife der Reihe ein Fehler vorliegt. Es ist daher aus wirtschaftlichen Gründen vorteilhaft, Daten-Chips mit den gleichen Fehlern für einen Parallelbetrieb zusammenzustellen ,

Wenn eine Reihe von 16 zusammengehörigen Wörtern angegeben wird, wie es in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, dann können 18 Nebenschleifen, also zwei zusätzliche Nebenschleifen auf jedem Daten-Chip hergestellt werden. Dies ermöglicht, daß anschließend zwei Nebenschleifen unberück-

509835/0748

sichtigt bleiben, ohne daß die volle Betriebsfähigkeit des mit 16 Schleifen gebildeten Registers beeinträchtigt wird. Es waren dabei natürlich auch 18 Kennzeichennebenschleifen auf jedem Kennzeichen-Chip vorhanden, so daß zwei beliebige fehlerhafte Datenschleifen angezeigt v/erden können.

In Fig.2 ist zu erkennen, daß eine zweite Detektoranordnung, von der ein Element der Detektor 52 ist, zusammen mit der. Schreibschaltung 50 arbeiten kann. Das bedeutet, daß die Feststellung des Logikwerts "1" in Form einer Magnetblase aus einer Nebenschleife des Kennzeichen-Chips in der oben beschriebenen Weise in einer zugehörigen Logikschaltung dazu verwendet werden kann, das Schreiben neuer Daten mittels der Schreibschaltung 30 in eine fehlerhafte Nebenschleife eines Daten-Chips zu verhindern. Jedesmal dann, wenn die Schreibschaltung neue Daten in ihre zugehörige Hauptschleife schreiben würde, während eine festgestellte Magnetblase im Kennzeichen-Chip vorhanden ist, dann würde eine Verzögerung der Positionseingabe erfolgen, bis keine Kennzeichenmagnetblase mehr vorhanden ist (was anzeigt, daß die Daten nur in fehlerfreie Nebenschleifen der Daten-Chips eingegeben werden).

Das gleiche Ergebnis kann dadurch erzielt werden,daß ein mit der Verstärkerschaltung 64 zusammenarbeitendes Zeitverzögerungselement oder Speichersteuerwerk eingefügt wird. Wenn vom Detektor 65 eine Magnetblase festgestellt wird, dann wurde dies bewirken, daß die Vorrichtung, die die von den Verstärkereinheiten 64a bis 64g angebotenen Daten benutzt, die entsprechenden dann zur Feststellung angebotenen Daten außer Acht läßt. Zusätzlich würde das Verzögerungselement gestartet, so daß zu dem Zeitpunkt, an dem die Schreibschaltung 30 und andere Schreib-

509835/0748

schaltungen zur Eingabe der Daten in eine Reihe von Hauptschleifen der Daten-Chips freigegeben sind, eine übersteuernde Verzögerung aus der Verstärkereinheit 72a vorliegt, die anzeigt, daß der Zeitpunkt ungeeignet ist, da die Eingabe zum Einsetzen von Daten in eine fehlerhafte Nebenschleife führen würde. Tatsächlich wäre eine v/eitere Verzögerung bis zu einem Zeitpunkt vorhanden, an dem Daten ausschließlich in fehlerfreie Nebenschleifen auf allen Daten-Chips eingegeben werden.

Es hat sich gezeigt, daß sich die beste Steuerwirkung dann ergibt, wenn die Kennzeichenbits geringfügig vor dem Feststellen oder Schreiben von Daten-Bits festgestellt werden, damit das Speichersteuerwerk in entsprechender Weise ansprechen kann, wie oben angegeben wurde.

Wie erwähnt wurde, können die Kennzeichenbits in den Nebenschleifen der Kennzeichen-Chips auf den Wert "1" beim Zusammenbau der Registeranordnung geeetzt werden, wenn die Daten-Chips inventarisiert und aneinander angepaßt worden sind. Als Alternative können die Kennzeichen-Bits auch während des aktiven Einsatzes der Anordnung gesetzt werden. Wenn eine Paritätsprüfung wiederholt für ein gegebenes Wort fehlerhaft ausfällt, dann kann der Testcomputer eine Software-Routine durchlaufen, damit die übrigen Daten in fehlerfreie Nebenschleifen verschoben werden und gleichzeitig über die Schreibschaltung 50 ein Kennzeichen-Bit gesetzt wird. Die Verwendung redundanter oder nicht benutzter Nebenschleifen auf den Daten-Chips ermöglicht somit die Verwendung von Daten-Chips,die Material- oder Herstellungsfehler aufweisen, die während derHerstellung in Erscheinung treten und während des Gebrauchs dynamische Fehler erzeugen.

509835/0748

Eine Kennzeichenbitlöschung über die Löschschaltung kann ausgeführt werden, wenn Daten-Chips mit fehlerhaften Schleifen während einer Reparatur ausgewechselt werden oder wenn fehlerhafte Schleifen aus irgendwelchen anderen Gründen zu arbeiten beginnen.

Es ist zu erkennen, daß der hier beschriebene Magnetblasenspeicher mit weiteren Funktionen ausgestattet werden kann, die typischerweise Speicheranordnungen dieser Art zugeordnet sind. Beispielsweise kann der Daten-Chip von Fig.1 am Verbindungspunkt zwischen der Hauptschleife 10 und der Detektorschaltung 26 mit einem (nicht dargestellten)Kopieranschluß zur Erzeugung eines Blasenduplikats für jede entsprechende, in der Hauptschleife 10 zyklisch weiterbewegte Blase versehen sein, wobei die Duplikatblase zur Detektorschaltung 26 geleitet wird. Die Verwendung der Kopierfunktion bei den beschriebenen Daten-Chips würde den hier beschriebenen Magnetblasenspeicher zu einem bezüglich der durch ihn verarbeiteten Daten zerstörungsfreien Speicher machen.

Es sind hier spezielle Ausführungsformen der Erfindimg dargestellt und beschrieben worden, doch ist für den Fachmann ohne weiteres zu erkennen, daß im Rahmen der Erfindung auch weitere Abwandlungen möglich sind.

509835/0748

Claims (1)

1. Patentansprüche

   ^y Magnetblasenspeicheranordnung mit einem Daten-Chip, · der einen Magnetblasen-Hauptlaufweg, mehrere Nebenschleifen und Übertragungseinrichtungen für jede Nebenschleife zur Übertragung von Informationsblasen zu und von den Nebenschleifen und dem Hauptlaufweg enthält, einer ein sich in der Ebene drehendes Magnetfeld erzeugenden Magnetfeldquelle zur Fortbewegung von Magnetblasen längs des Hauptlaufwegs und längs der Nebenschleifen, einer Vorrichtung zur Erzielung der Magnetblasenübertragung durch die Übertragungseinrichtungen und einer an den Hauptlaufv/eg angeschlossene Detektorvorrichtung zur seriellen Feststellung von Magnetblasen in dem Hauptlauf weg entsprechend der Eingaben von Daten aus den Nebenschleifen, dadurch gekennzeichnet, daß an die Detektorvorrichtung Einrichtungen (40; 72) angeschlossen sind, die die Detektorvorrichtung veranlassen, Daten aus dem Hauptlaufweg außer Acht zu lassen, die einer Positionsangabe aus wenigstens einer der Nebenschleifen entsprechen,die anzeigt, daß diese eine Nebenschleife fehlerhaft ist.

   2·. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Detektorvorrichtung angeschlossenen Einrichtungen, die das Außerachtlassen von Daten veranlassen, aus einem Kennzeichen-Chip (40; 72) bestehen, der einen Magnetblasen-Kennzeichenhauptlaufweg (42), mehrere Kennzeichennebenschleifen (44a bis 44r)und Übertragungseinrichtungen (54)für jede Kennzeichennebenschleife zur Übertragung von Magnetblasen zwischen den Kennzeichennebenschleifen und dem Kennzeichenhauptlaufweg enthält, daß die das sich in der Ebene drehende

   609835/0748

   Magnetfeld erzeugende Magnetfeldquelle derart ausgebildet ist, daß sie Magnetblasen längs des Hauptlaufwegs des Kennzeichen-Chips und längs der Kennzeichennebenschleifen sowie längs des Hauptüaufwegs des Daten-Chips und der Datennebenschleifen bewirkt, und daß an den Kennzeichenhauptlaufweg eine Detektorvorrichtung (48) zum seriellen Feststellen von Magnetblasen in diesem Laufweg angeschlossen ist, wobei die Feststellung einer Magne'tblase in dein Kennzeichenhauptlaufweg entsprechend einer die Magnetblase abgebenden Kennzeichennebenschleife anzeigt, daß in der der Kennzeichennebenschleife entsprechenden Nebenschleife auf dem Daten-Chip ein Fehler vorliegt.

   3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptlaufweg des Daten-Chips aus einer Hauptschleife besteht, und daß der Kennzeichenhauptlaufweg des Kennzeichen-Chips aus einer Kennzeichenhauptschleife besteht.

   4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kennzeichennebenschjeife eine Kennzeichendatenkapazität von einem Bit hat.

   5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hauptlaufweg des Daten-Chips und an die Detektorvorrichtung eine Lesevorrichtung (26) angeschlossen ist, wobei dann, wenn die Detektorvorrichtung der Lesevorrichtung einen Fehler in einer Nebenschleife anzeigt, Daten aus der fehlerhaften Nebenschleife des Daten-Chips zugunsten nachfolgender Daten außer Acht gelassen werden.

   6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hauptlaufweg des Daten-Chips und an die Detektorvorriclytung eine Schreibvorrichtung (30)

   509835/0748

   angeschlossen ist, wobei die Anzeige eines Fehlers in einer Nebenschleife durch die Detektorvorrichtung die Schreibvorrichtung zugunsten einer späteren Einfügung daran hindert, Daten in die der fehlerhaften Nebenschleife des Daten-Chips entsprechende Datenposition einzugeben.

   7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an die Detektorvorrichtung und an die Schreibvorrichtung eine Verzögerungsvorrichtung (72a) angeschlossen ist.

   8. Anordnung nach einein der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Kennzeichenhauptlaufweg nach der Lesevorrichtung eine zweite Detektorvorrichtung (52) zum seriellen Feststellen von Magnetblasen in diesem Laufweg angeschlossen ist, wobei die Feststellung einer Magnetblase aus dem Kennzeichenhauptlaufweg , die einer die Magnetblase abgebenden Kennzeichennebenschleife entspricht einen Fehler in der Nebenschleife des Daten-Chips anzeigt, die der Kennzeichennebenschleife entspricht, und daß die Schreibvorrichtung (15) an die zweite Detektorvorrichtung angeschlossen ist.

   9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Daten-Chips (62a bis 62g) vorgesehen sind, von denen jeder mit einem Magnetblasen-Hauptlauf weg, mehreren Nebenschleifen und Ubertragungseinrichtungen für jede Nebenschleife zur Übertragung von Informationsblasen zwischen den Nebenschleifen und dem Hauptlaufweg enthält.

   509835/0748

   Le e rs e

   ite