DE2608748A1 - Magnetblasenspeicher - Google Patents

Description

TEXAS INSTRUMENTS INCORPORATED
13500 North Central Expressway
Dallas. Texas, V.St.A.

Magnetblasenspeicher

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetblasenspeicher und insbesondere auf eine Steueranordnung zur Erzeugung synchronisierter Steuersignale zur Ausführung von Speicherund Logikfunktionen.

Auf dem Gebiet elektronischer Rechner und andrer Datenverarbeitungsanordnungen ist die Leistungsfähigkeit der Systeme größtenteils durch die Geschwindigkeit, die kapazität und die Zuverlässigkeit des Speichersystems begrenzt. Verschiedene Arten von Speichersystemen, wie Plattenspeicher, Magnetbandspeicher, Ferritkernspeicher und dergleichen sind bekannt und angewendet worden. In jüngster Zeit hat sich das Interesse auf einen anderen Speichertyp gerichtet, bei dem Daten in Form magnetischer Blasen gespeichert werden, die sich in Dünnfilmen aus magnetischem Material bewegen. Diese Blasen sind zylindrische Magnetdomänen, deren Polarisation zur Polarisation des magnetischen Dünnfilms, in dem sie eingebettet sind, entgegengesetzt ist. Die Blasen sind über einen beträchtlichen Bereich der Betriebsbedingungen

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konstant, rind sie könnaimit hoher Geschwindigkeit von einer Stelle zu einer anderen bewegt werden. Das Interesse an diesen Vorrichtungen ist zum großen Teil in der erzielbaren hohen Packungsdichte und in der Fähigkeit der zylindrischen Domäne begründet, unabhängig von den Grenzen des magnetischen Materials in der Ebene zu sein, in der sie gebildet ist, so daß sie zur Erzielung verschiedener Speicher- und Logikfunktionen beliebig in der Ebene des magnetischen Materials bewegt werden kann. Solche Vorrichtungen sind in einem Aufsatz von Andrew. H.Bobeck und H.E.D. Scoville mit dem Titel "Magnetic Bubbles" in der Zeitschrift "Scientific American" vom Juni 1971, Band 224, Seiten 88 bis 90 beschrieben. Dieser Aufsatz beschreibt mehrere Strukturen zur Ausführung und Steuerung der Übertragung' magnetischer Blasen längs bestimmter Bahnen und er enthält eine Erklärung einer Ausführungsform eines Magnetblasenspeichers. Auf eine Magnetblase (Magnetdomäne) kann mit Hilfe von Programmierungsströmen über ein Leitermuster, das angrenzend an das magnetische Material angebracht ist, oder durch Ändern des das magnetische Material umgebenden Magnetfeldes eingewirkt werden. Beispielsweise können die Magnetblasen in dünnen Plättchen gebildet werden, wobei Materialien wie Seltene-Erd-Orthoferrite, mit Seltenem-Erd-Aluminium oder -Gallium substituierte Eisengranate oder Seltenes Erd-Kobalt verwendet werden können. Da die Magnetdomänen weiter transportiert, gelöscht, verdoppelt und zur Durchführung ^logischer Operationen behandelt werden können und da ihre Anwesenheit und Abwesenheit festgestellt werden kann, können die Magnetdomänen zur Durchführung von vielen der digitalen Funktionen eingesetzt werden, die für den Computerbetrieb wesentlich sind.

Magnetblasenspeichersysteme bieten wesentliche Vorteile, da Verknüpfungs-, Speicher-, Zähl- und Schaltvorgänge in

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einer einzigen Schicht aus festem Magnetmaterial durchgeführt werden können. Dies steht im Gegensatz zu herkömmlichen Speichersystemen, bei denen die Information von einem Bauelement zum anderen über Verbindungsleiter und Verstärker mit hohem Verstärkungsfaktor übertragen werden müssen.

Es sind bereits viele Organ isationsformen von Magnet- / blasenspeichern beschrieben worden. Beispielsweise j ist in der US-PS 3 618 054 eine Speicherorganisation / mit Haupt- und Nebenschleifen beschrieben. Typischerweise ist die Haupt schleife in sich geschlossen; sie wird von einerAnordnung aus Stromkreisen aus Permalloy-Elementen in Form von T-Stäbchen oder in Form von Winkeln auf einem Plättchen aus Orthoferrit oder Granatkristall gebildet.: Die Blasen werden mit Hilfe eines Magnetfeldes längs der Schleife bewegt, das sich in der Ebene des Magnetmaterials dreht. Die Hauptschleife ist allgemein länglich ausgebildet, so daß längs ihr mehrere Nebenschleifen aufgereiht werden können. In zwei Richtungen wirksame Übertragungstore erlauben den Übergang von Magnetblasen aus den Nebenschleifen in die Hauptschleife und aus der Hauptschleife in die Nebenschleifen. Eine in den Nebenschleifen gespeicherte Dateninformation läuft zunächst solange um, bis das gewünschte Wort (das -von einem Bit in jeder Schleife gebildet ist) die Übertragung spunkte erreicht. Unter der Steuerung durch ein Übertragungssignal wird die Information in eine Hauptschleife übertragen, worauf sie einfach gelesen oder gelöscht und überschrieben werden kann. Die Daten werden dann längs der Hauptschleife abhängig von dem sich drehenden Magnetfeld vorwärtsbewegt und in den Nebenschleifen zurückübertragen.

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Die Organisation mit Haupt- und Nebenschleifen ermöglicht, daß ein synchronisiertes Muster aus Magnetblasen in den entsprechenden Nebenschleifen ein Binärwort darstellt. Das Weiterbewegen der Magnetblasen erfolgt synchron, so daß eine parallele Übertragung eines ausgewählten Worts in die Hauptschleife dadurch ermöglicht wird, daß zur Bestimmung des richtigen Übertragungszeitpunkts einfach die Anzahl der Drehung des sich in der Ebene drehenden Magnetfeldes verfolgt wird.

Zur Durchführung der Speieherfunktionen wie ■Verknüpfungsoperationen, Lesen, Schreiben usw. muß ein elektrischer Strom durch entsprechende Leitungen auf dem Magnetblasen-Chip an genau zeitlich festgelegten Intervallen bezüglich des sich in dsr Ebene drehenden Magnetfeldes auf der Oberfläche des Chips geschickt werden. Die elektrischen Ströme müssen an exakten Zeitpunkten zur Erzielung synchroner Operationen angelegt werden. Diese Ströme steuern die Magnetblasen so, daß der Benutzer Daten in dem Chip an gewünschten Stellen einschreiben und auch Daten an gewünschten Stellen lesen kann«,

Typischerweise werden die Steuersignale zur Synchronisierung der Speicheroperationen eines Magnetblasenspeichersystems in monostabilen Kippschaltungen erzeugt, die abhängig von RC-Entladeschaltungen an gewünschten ZeitIntervallen während jeder Drehung der sich in der Ebene drehenden Magnetfelder Impulse erzeugen. Bei der Verwendung von' monostabilen Kippschaltungen zur Erzeugung dieser Steuersignale sind jedoch verschiedene Probleme aufgetreten. Als erstes sind Zeitsteuerschaltungen mit monostabilen Kippschaltungen relativ teuer. Ein Faktor, der zu den relativ hohen Kosten beiträgt, ergibt sich daraus, daß eine große Anzahl von Bauelementen zur Erzeugung der erforderlichen Anzahl von Steuersignalen benötigt wird.

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Dabei sind nicht nur die Bauelemente selbst teuer, sondern auf Grund der erforderlichen großen Anzahl der Bauelemente sind auch die damit verbundenen Kosten für das Zusammenbauen und Testen beträchtlich. Zweitens erfordert die große Anzahl der diskreten Bauelemente einen beträchtlichen Platz, was das Gesamtsystem größer als erwünscht macht. Drittens ist die Zuverlässigkeit auf Grund der großen Anzahl von Bauelementen sowie der erforderlichen Montage und Testvorgänge reduziert. Viertens ist es schwierig, eine Reproduzierbarkeit der Steuersignale bei verschiedenen Betriebsbedingungen zu erhalten, da sich die Vierte der Bauelemente mit TemperatürSchwankungen ändern. Ferner ist es schwierig, für die RC-Zeitsteuerschaltungen Widerstände und Kondensatoren auszuwählen, die genau die gleichen Werte haben. Folglich gibt es Unterschiede zwischen den verschiedenen Steuersignalen, die von den Herstellungstoleranzen der Vierte der Bauelemente verursacht sind.

Mit Hilfe der Erfindung soll demnach eine verbesserte Zeitsteuerschaltung für ein Magnetblasenspeichersystem geschaffen werden. Außerdem soll eine Anordnung zur Erzeugung von Steuersignalen für Magnetblasenspeichersysterne geschaffen werden, die kompakter, billiger und zuverlässiger als RC-Entladeschaltungen herkömmlicher monostabiler Kippschaltungen ist. Ferner soll mit Hilfe der Erfindung ein permanenter Digitalspeicher zur Erzeugung von Steuersignalen für ein Magnetblasenspeichersystem geschaffen werden.

Erfindung macht von einem permanenten Digitalspeicher zur Erzeugung der Steuersignale Gebrauch, die zur Synchronisierung von Speicheroperationen eines Magnetblasenspeichersystems benötigt werden.

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Somit wird gemäß einerAusführungsform der Erfindimg ein Digitaldatennpeicher verwendet, der Digitaldaten entsprechend den gewünschten Steuersignalen speichert. Der Digitaldatenspeicher enthält eine Anzahl adressierbarer Speicherplätze oder Speicherwörter. Jedes vom Digitaldatenspeicher gespeicherte ¥ort enthält eine Anzahl von Bits entsprechend der Anzahl der für das Magnetblasenspeichersystem erforderlichen Steuersignale. Jedes Bit ist an eine Ausgangsleitung gekoppelt und speichert abhängig von der Anwesenheit oder derAbwesenheit eines Steuerimpulses in einem vorgewählten Zeitintervall während jeder Drehung des sich in der Ebene drehenden Magnetfeldes den Binärwert 1 oder den Binärwert 0. An den Digitaldatenspeicher ist ein Binärzähler angeschlossen; der Binärzähler zählt während jedes Zyklus des Magnetblasenspeichersystem, (d. h. während jeder Drehung des sich in der Ebene drehenden Magnetfeldes) die Adressen des Digitaldatenspeichers durch. Somit wird an jeder Ausgangsleitung des Digitaldatenspeichers abhängig von dem die im Speicher gespeicherten Wörter nacheinander adressierenden Zähler ein Signal erzeugt. Das Signal enthält an Zeitintervallen einen Spannungsimpuls, die der Auswahl von Speicherwörtern entsprechen, bei denen die der Ausgangsleitung zugeordnete Bit-Position dem Binärwert "1" speichert.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zum Speichern der Digitaldaten, die den gewünschten Steuersignalen entsprechen, ein Festspeicher verwendet, und zum Koppeln der Ausgangssignale des Festspeichers an den Magnetblasen-Chip wird eine Halteschaltung verwendet, damit bei der Adressierung des Digitaldatenspeichers auftretende Störungen eliminiert werden.

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

Fig.1 ein Blockschaltbild eines Magnetblasenspeichersystems,

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~^Ί" 2 6 = ■ β 7 A 8

bei dem zur Erzeugung der zur Synchronisierung der Magnetblasenspeicheroperationen erforderlichen Zeitsteuersignale ein Digitaldatenspeicher verwendet wird,

Fig.2 eine schematische Darstellung eines speziellen Ausführungsbeispiels einer Anordnung zur Erzeugung von Steuersignalen nach der Erfindung,

Fig.3 den typischen Verlauf von Signalen, die in der Schaltung von Fig.2 auftreten,

Fig.4 den Verlauf typischer Steuersignale, die von der Zeitsteuer anordnung nach der Erfindung erzeugt werden,

Fig,5 eine Draufsicht auf einen in Haupt- und Nebenschleifen organisierten Magnetblasenspeicher-Chip, der von den gemäß der Erfindung erzeugten Steuersignalen gesteuert werden kann, und

Fig.6 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Schaltung zur Erzeugung von Steuersignalen für Magnetblasenspeichersysteme .

In Fig.1 ist in Form eines Blockschaltbilds ein Magnetblasenspeichersystem dargestellt, bei dem ein Digitaldatenspeicher zur Erzeugung von Steuersignalen zur Synchronisierung von Speicheroperationen dargestellt ist. Die Magnetblasenspeicher-Chips 10 sind herkömmlich aufgebaut; sie bestehen aus einem magnetischen Plättchen mit einem magnetisch weichen Überzug, der die Magnetblasen längs der verschiedenen Bahnen abhängig von einem sich drehenden Magnetfeld führt. Die -grundlegenden Aufbaueinzelheiten einer solchen Magnetblasenstruktur sind dem Fachmann bekannt, so daß sie hier nicht

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im einzelnen dargestellt worden sind. Es ist eine Quelle zur Erzeugung des sich in der Ebene drehenden Magnetfeldes dargestellt, und auch eine Detektorvorrlclitung 14 zum Feststellen der Anwesenheit oder der Abwesenheit einer Magnetblase ist vorgesehen. Treiberschaltungen 16 erzeugen die .zur Durchführung von Operationen notwendigen Ströme, die bei den Speicherfunktionen wie Erzeugen, Übertragen, Löschen oder Verdoppeln usw. erforderlich sind. Ein Speichersteuerwerk 18 legt an Leitungen 20, 22 und Freigabesignale für die Funktionstreiberschaltungen 16, die Magnetfeldquelle 12 für das sich in der Ebene drehende Magnetfeld bzw. die Detektorschaltung 14. Die Zeitsteuerschaltung 20 enthält nach der Erfindung einen Digitaldatenspeicher. Die Zeitsteueranordnung empfängt aus dem Taktgeber 22 ein Eingangssignal.

Im Betriebszustand liefert die Zeitsteueranordnung Steuersignale an die Funktionstreiberschaltungen 16, den Detektor 14, die Rotationsmagnetfeldquelle 12 und das Speichersteuerwerk 18. Alle Speleheroperationen werden daher von der Zeitsteueranordnung 20 gesteuert und synchronisiert. Die eigentlichen Speicheroperationen können erst durchgeführt werden, wenn ein Freigabesignal aus dem Speichersteuerwerk empfangen wird. Die Arbeitsweise der Zeitsteueranordnung 20 zum Synchronisieren der Operationen des Magnetblasenspeichersystems ist unter. Bezugnahme auf die Figuren 2, 3 und 4 besser zu verstehen.

Fig.2 zeigt in schematlscher Form eine erfindungagemäße Anordnung zur Erzeugung der notwendigen Steuersignale. In dieser Ausführungsform liefert ein herkömmlich aufgebauter Taktgeber 24 ein Taktsignal mit einer Frequenz von 3,2 MHz an den 8-Bit-Binärzähler 26. Ein geeigneter Binärzähler wird von der Firma Texas Instruments Incorporated mit der

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Typenbezeichnuag SN74-393 vertrieben. Das 3,2 MHz-Taktsignal wird auch an den Freigabeeingang von zwei 8-Bit-Halteschaltungen 28 ur.d 29 aus später noch erläuterten Gründen angelegt.

Eine geeignete Halteschaltung wird von der Firma Texas Instruments Incorporated mit der Typenbezeichnung SN 74-273 vertrieben. Die Ausführungsform von Fig.2 enthält einen Magnetblasenspeicher, bei dem für das sich in der Ebene drehende Magnetfeld eine Frequenz von 100 kHz ausgewählt worden ist. Diese Betriebsfrequenz ist für derzeitige Magnetblasenspeicher typisch, doch ist sie für die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung nicht kritisch; sie kann mit einer Zunahme der Arbeitsgeschwindigkeit der Bauelemente erhöht werden. Der Binärzähler 26 weist einen Ausgangs Q,- auf, der das 100 kHz-Taktsignal dem Speichersteuerwefk 18 (Fig.1) zuführt, das seinerseits synchrone Freigabesignale für jede Funktion liefert;

Der Binärzähler 26 ist mit fünf Ausgängen Q_Q, Q₁, Q₂, Q* und Q^ versehen, deren Ausgangssignale gleichzeitig an die Eingänge A₀, A₁ , Ap, A·^ und Αλ von zwei 32 χ 8 Festwertspeichern 30 und 31 angelegt werden. Ein geeigneter maskenprogrammierbarer Festwertspeicher ist der von der Firma Texas Instruments Incorporated hergestellte Speicher des Typs SN 74-88A. Es kann auch erwünscht sein, einen . elektrisch programmierbaren Festwertspeicher, wie den von der Firma Texas Instruments Incorporated mit der Typenbezeichnung SN 74-188 vertriebenen Speicher zu verwenden, da dies das Wechseln von einer Gruppe von Zeitsteuersignalen zu einer anderen Gruppe von ZeitSteuersignalen erleichtert. Nach der Festlegung der gewünschten Zeitsteuersignale ist ein Festwertspeicher auf Grund der Kostenersparnisse im

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Vergleich zu einem programmierbaren Festwertspeicher vorzuziehen.

Der Binärzähler 26 zählt wiederholt die 32 Adressen des Festwertspeichers 30 durch, wobei jeder vollständige Zyklus durch die 32 Adressen 10/us erfordert. Es ist zu erkennen, daß die Zeitperiode von 10 us der Magnetblasenfrequenz von 100 kHz entspricht. Das bedeutet, daß jeder Zyklus des Magnetblasenspeichersystems bei einer Betriebsfrequenz von 100 kHz der Zeit von 10 us entspricht. Ebenfalls ist zu erkennen, daß jeweils einmal pro 312 ns eine neue Festwertspeicheradresse ausgewählt -wird. In anderen Worten heißt das, daß die an einem gegebenen Speicherplatz in den Festwertspeichern 30 und 31 abgespeicherten Daten an den Ausgangsleituhgen der Speicher 30 und 31 für eine Zeitdauer von nur 312 ns zur Verfügung stehen. _v

Die Festwertspeicher weisen 16 Ausgänge D_Q bis D^ auf, die an die zwei 8-Bit-Halteschaltungen 28 und 29 angeschlossen sind. Die Halteschaltungen werden vorzugsweise so verwendet, daß Störungen bei der Auswahl der Adressen der Festwertspeicher 30 und 31 aus den Steuersignalen eliminiert werden können. Die Steuersignale sind an den Anschlüssen Q_Q bis CLj ^ am Ausgang der 8-Bit-Halteschaltungen 28 und 29 vorhanden. Die gesamten 16 dargestellten Ausgänge bewirken die Durchführung der für die Magnetblasenspeicherfunktionen notwendigen Datenoperationen.

In Fig.J ist der Verlauf typischer Zeitsteuersignale .der Anordnung von Fig.2 dargestellt. Das 3,2 MHz-Taktsignal weist jeweils einmal pro 312 ns einen Impuls 32 auf.

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Abhängig von jedem Impuls 32 liefert der Binärzähler 26 an den Anschlüssen Q_Q bis Q^ ein Ausgangssignal entsprechend einer der Speicheradressen der Festwertspeicher 30 und 31-Äbhängig von den Signalen an den Anschlüssen Q_Q bis Q^ des Zählers 26 wird eines der 32 SpeicherwSrter in den Festwertspeichern 30 und 31 von den Speicheradressensignalen 34 ausgewählt. Wie mit Hilfe der Vorderflankenabschnitte 35a, 35b und 35c schematisch dargestellt ist, kann sich der genaue Zeitpunkt, an dem das Speicheradressensignal 34 verfügbar ist, um einen kleinen Wert ändern. In gleicher Weise läßt der Verlauf des Speicherdatenworts erkennen, daß nach dem Anlegen des Speicheradressensignals «ine gewisse Verzögerung auftritt, ehe die Daten 36 an den Ausgängen Dq bis D^c der Festwertspeicher 30 und 31 abgegeben werden. Ebenso wie beim Speicheradressensignal kann sich auch der Zeitpunkt, an dem die Speicherdaten an den Ausgangsleitungen verfügbar sind, um einen kleinen Wert ändern, wie die Abschnitte 36a, 36b und 36c des Signalverlaufs anzeigen. Folglich gibt es eine Speicherzugriffszeit 38, die der Auswahl eines Speicherworts und dem Lesen der Daten aus diesem Speicherwort zugeordnet ist.

Zur Eliminierung der Unsicherheit des exakten Zeitpunkts, an dem die Ausgangsdaten 36 aus dem Festwertspeicher 30 und zur Verfugung stehen, werden zwei Halteschaltungen 28 und verwendet, die die Signale von den Ausgängen D_Q bis D₁ = der Festwertspeicher empfangen. Diese Halteschaltungen weisen einen Freigabeanschluß 40 auf, der an den 3,2 MHz-Taktgeber 24 angeschlossen ist. Sin typischer Verlauf eines Halteschaltungs-Ausgangssignals, beispielsweise des Signals Q₀(GENP), ist in Fig«3 dargestellt. Beim dargestellten Beispiel wird angenommen, daß die DatengrSSe, die an der dem Ausgang Dq des Festwertspeichers 30 entsprechenden Bit-Position an der vorhergehenden Adresse

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gespeichert war, den Wert "O" hatte, so daß das Ausgangssignal der Halteschaltung im Zeitintervall 42 den Wert "0" oder einen niedrigen Spannungswert hatte.

Im Betrieb empfangen die Halteschaltungen 28 und 29 am Fredgabeeingang 40 den Taktimpuls 32 aus dem 3,2 MHz-Taktgeber 24. Wie bereits beschrieben wurde, wird der Taktimpuls 32 an den Binärzähler 26 angelegt, so daß dieser Zähler die Adresse des nächsten zu wählenden Speicherworts als Ausgangssignal an die Festwertspeicher 30 und 32 abgibt, ffach Empfang des Taktimpulses 32 tasten die Halteschaltungen 28 und 29 im Zeitpunkt 44 den Wert der Ausgangsdaten 36 aus den Festwertspeichern ab. Im dargestellten Ausführungsbeispiel haben die Ausgangsdaten 36 im Zeitpunkt 44 den Wert '.!1". Das Ausgangssignal der Halteschaltung geht dann am Zeitpunkt 46 auf den Wert "1" über. Die Halteschaltungen tasten das Ausgangssignal der Festwertspeicher nach Empfang des Taktimpulses 32a erneut, ab. Das Datensignal hat im Zeitpunkt 48 den Wert "0", so daß das Ausgangssignal der Halteschaltung im Zeitpunkt 50 wieder auf einen niedrigen Spannungswert zurückkehrt. Die Ansprechzeit der Halteschaltung ist sehr kurz, und da sie den Digitalwert der Daten an den Ausgängen der Festwertspeicher nur während Zeitintervallen abtastet, an denen die Ausgangsdaten 36 gültig sind, d.h. daß sie während der Speicherzugriffszeit keine Daten abtastet, wird jede Störung oder Unstetigkeit bei der Adressierung der Speicher oder bei der Erzeugung der Speicherausgangssignale durch die Halteschaltungen eliminiert.

In Fig.4 ist der Verlauf von drei repräsentativen Ausgangsimpulsen aus den Festwertspeichern 30 und 31 bei D«, D,, und t dargestellt. Es sind zwei vollständige Speicherzyklen darge-

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stellt. Das 3_f2 MHz-Taktsignal bewirkt die Unterteilung des 10 us- Speicherzyklus in 32 getrennte Abschnitte, was bedeutet, daß das Taktsignal einen Impuls pro 312 ns (33 Impulse für jeden 10 us-Zyklus) liefert, wie oben -erläutert wurde. Der Binärzähler 26 wählt in sequentieller Weise die 32 Adressen der Festwertspeicher während jedes ~iO us-Zyklus des Magnetblasenspeichers aus.

Das Steuersignal D_Q weist gemäß der Darstellung einen Impuls 52 mit einer Dauer von sechs Einheiten (wobei eine Einheit.312 ns beträgt), während-jedes 10 /us -

Zyklus auf; er beginnt mit dem fünften Abschnitt der 312 ns (entsprechend der fünften Speicheradresse des Festwertspeichers), und er endet am Ende des zehnten Abschnitts der 312 ns. Das Steuersignal D^ weist einen Steuerimpulse 54 auf, der mit Beginn des neunten Nanosekundenabschnitts beginnt und mit dem Ende des elften Nanosekundenabschnitts aufhört. In gleicher Weise besteht das Steuersignal Dy aus zwei getrennten Steuerimpulsen 56a und 56b während jedes 10 ns-Speicherzyklus. Die Inhalte der Bits eines zur Erzeugung der Steuerimpulse D_Q, D^ und Dy (entsprechend den Bits Q_Q, (L· und Qy eines Speicherworts ) geeigneten Speichers sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben. Die Inhalte -der den Ausgangssignalen Dp bis Dg und Dg bis D₁,- entsprechenden Bits sind nicht dargestellt, doch sind sie ebenfalls mit den Werten "0" und "1" programmiert, damit die gewünschten Ausgangssignale geliefert werden.

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	2608748	Festwertspeicherinhalt	Speicheradresse	D0	D1	D7
- 14 -	O	0	0	0
	1	0	0	0
2	0	0 .	1
3	0	0	1
4	1	0	1
5	1	0	. 1
6	1	0	1
7	1	0	1
8 .	1	1	1
9	1	1	1
10	0	1	1
11	0	0	1
12	0	0	0
. 13	0	0	0
14	0	0	0
15	0	0	0
16	0	0	O
17	0	0	0
18	0	0	0
19	0	0	0
20	0	0	1
21	0	0	1
22	0	0	1
23	0	0	1
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26	0	0	O
27	0	0	0
28	0	0	O
29	0	0	0
30	0	0	α
31	0	0	0

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Es ist zu erkennen, daß ein Festwertspeicher ermöglicht, Mehrfachimpulse, wie die Impulse 56a und 56b während jedes 10 las-Speicherzyklus zu liefern. Bei Verwendung herkömmlicher monostabiler Kippschaltungen mit RC-Entladeschaltungen zur Erzeugung der Steuersignale wäre für jeden Impuls eine eigene monostabile Kippschaltung erforderlich·

In Fig.5 ist' eine Draufsicht auf einen Magnetblasenspeicher mit Haupt- und Nebenschleifen dargestellt, dessen Operationen mit Hilfe der erfindungsgemäßen ZeitSteuerschaltung gesteuert werden können. Die Magnetblasen sind mit einem geeigneten Material 58 wie einem epitaktischen magnetischen Granatfilm auf einem nichtmagnetischen Granatsubstrat gebildet. Die Bedingungen air Erzeugung von Magnetblasen in einem solchen Material sind bekannt. Zur Festlegung der Schleifenmuster werden allgemein (nicht dargestellte) Muster aus magnetisch weichem Überzugsmaterial verwendet, beispielsweise T-förmige oder winkelförmige Permalloysegmente. Eine als Hauptschleife 60 angegebene lange Schleife ist in sich geschlossen, so daß in der Schleife gebildete zirkulierende Magnetblasen (abhängig von einem sich in der Ebene des Materials 50 drehenden Magnetfelds) unbegrenzt lange umlaufen, falls sie nicht nach außen übertragen werden. Neben der Hauptschleife 60 sind mehrere gleichartige Nebenschleifen 62, 64, 66 und 68 aufgereiht. Ein Abschnitt jeder Nebenschleife (der der Hauptschleife am nächsten liegende Abschnitt), wirkt als Teil eines in zwei Richtungen wirksamen Übertragungstors 70 mit der Hauptschleife. Ein Übertragungsimpuls bewirkt die übertragung einer Magnetblase oder das Fehlen einer . Magnetblase gleichzeitig aus jeder der Nebenschleifen in die Hauptschleife. Wenn sich die Magnetblasen in der

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■Hauptschleife befinden, werden sie von einem sich in der Ebene drehenden Magnetfeld weiterbewegt, wobei jede Drehung beispielsweise vier Schritte in der mit T-förmigen Segmenten festgelegten Fortbewegungsfolge bedeutet. Die den Punkt der Hauptschleife passierende Magnetblasenfolge wird wiederholt und vom Detektor 74 gelesen. Wenn eine Schreiboperation gewünscht wird, wird die Magnetblase am Punkt 72 gelöscht, und ein am Punkt 76 angebrachter Generator kann wunschgemäß neue Daten in die Schleife schreiben. Gemäß der Erfindung wird ein Digitaldatenspeicher dazu verwendet, in synchroner Weise Steuersignale zur Erzeugung, Feststellung, Übertragung, Wiederholung, Löschung oder ,anderen Behandlung der Magnetblasen zur Erzielung von Speicherfunktionen zu liefern. Die Steuerung für das Rotationsmägnetfeld wird ebenso bewirkt. Die Signale werden in der bevorzugten Ausführungsform an den Ausgängen der Halteschaltungen 28 und 29 geliefert.

In einer typischen Magnetblasenspeicheranordnung,bei -der die Frequenz des sich in der Ebene drehenden Magnetfeldes 100 kHz beträgt, liegen die Magnetblasen in den TTebenschleifen in einem Abstand voneinander, der der Laufzeit von 10 ms entspricht. Die Magnetblasen in der Hauptschleife liegen typischerweise in einem Abstand entsprechend einer Laufzeit von 20 ms voneinander entfernt, damit der Platz für die Unterbringung der Nebenschleifen auf dem Chip geschaffen wird. Demnach wird nach Fig.2 das Ausgangssignal Q₀(GENP) aus der Halteschaltung 28, das einmal alle 10 ms auftritt, ' . als Eingangssignal an die Verknüpfungsschaltung 78 angelegt. Ein zweites Eingangssignal der Verknüpfungsschaltung 78 tritt bei 80 auf; dies ist ein Erzeugungsfreigabesignal aus dem Speichersteuerwerk 18. Als drittes Eingangssignal wird der Verknüpfungsschaltung 78 am Eingang 82 ein

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50 kHz-Taktsignal zugeführt. Das Ausgangssignal 84 der Verknüpfungsschaltung 78 ermöglicht somit die Magnetblasenerzeugung einmal pro 20 us. Es ist zu erkennen, daß die Betriebsfrequenz und die Dichte der Magnetblasen natürlich nur als Beispiel und nicht in einschränkendem Sinne angegeben sind.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder 10 iis-Speicherzyklkus in 32 getrennte Abschnitte mit einer Dauer von jeweils 312 ns (entsprechend einem Speicherplatz im Festwertspeicher) aufgeteilt. Somit können die Dauer, der Beginn oder das Ende eines Impulses bis zu einer Zeit innerhalb 312 ns gesteuert werden. Wenn ein größeres Auflösungsvermögen oder eine, bessere Steuerung der Signale erforderlich ist, könnte ein 64 χ 8-Festwertspeicher mit einem 6,4 MHz-Takt verwendet werden, damit eine Steuerung des Impulssignals bis zu einem Zeitintervall von 156 ns ermöglicht wird.

In Fig.6 ist eine herkömmliche Schaltung zur Erzeugung von Steuersignalen für ein Magnetblasenspeichersystem dargestellt. Bei diesem Beispiel erzeugt ein Taktgeber Taktsignale fürmonostabile Kippschaltungen, die von der Firma Texas Instruments Incorporated mit der Typennummer SN 74 221 vertrieben werden. Auch hier wird ein repräsentativer Speicherzyklus von 10 las angewendet; das Ausgangssignal jeder monostabilen Kippschaltung ist ein einzelner Impuls," dessen Dauer von dem RC-Glied 108, 110 bestimmt vird. Bei einem typischen Speichersystem sind wenigstens 14 Steuersignale erforderlich. In einem solchen Fall werden -28 einzelne monostabile Kippschaltungen 102 und 28 einzelne Widerstände 108 sowie 28 einzelne Kondensatoren 110 benötigt, -was eine Gesaratanzahl von 84 Bauelementen ergibt. Dies . steht im Gegensatz zu der Zeitsteueranordnung nach der Erfindung,bei der nur fünf Logikschaltungen erforderlich

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sind. Außerdem müssen die monostabilen Kippschaltungen auf die Frequenz des Speicherbetriebs ( typischerweise 100 kHz) eingestellt werden. Wenn eine andere Betriebsfrequenz ge wünscht wird, müssen die Kippschaltungen vollständig neu eingestellt werden. Dies ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht der Fall, bei der ein synchroner Betrieb auch" dann aufrechterhalten wird, wenn die Taktfrequenz geändert wird. Es ist somit zu erkennen, daß die Erfindung zahlreiche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik bei der Erzeugung von Steuersignalen für Magnetblasenspeicher ergibt.

Die Erfindung ist zwar hier im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben worden, doch kann der Fachmann erkennen, daß im Rahmen der Erfindung auch weitere Abwandlungen möglich sind, Insbesondere ist die Erfindung im Zusammenhang mit einem 32 χ 8-Festwertspeicher beschrieben worden. Es kann jedoch auch jeder andere permanente Speicher verwendet werden, der die Fähigkeit hat, Digital-GLäten zu speichern und eine kleinere Anzahl von Ausgangssignalen abzugeben.

Auch weitere Abwandlungen sind im Rahmen der Erfindung möglich. Der digitale Steuerspeicher muß nicht so betätigt werden, daß er den BIasenzeitsteuerzyklus in 32 gleiche Abschnitte unterteilt. Der Zyklus kann vielmehr auch in weniger als 32 gleiche Abschnitte unterteilt werden, indem der Speicheradressenzähler über ein Synchronisierungsbit in einem freien Datenkanal (beispielsweise GL^ und Q*,- in Fig.2) zurückgestellt wird. Außerdem kann der digitale Steuerspeicher der Länge nach hinsichtlich seiner Kapazität (beispielsweise durch Verwendung von 64 χ 8-Bauelementen anstelle von 32 χ 8 -Bauelementen) zur Programmierung zusätzlicher Drehfeldsteuerfolgen erweitert werden.

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Insbesondere erfordert eine typische Magnetfeldansteuerschaltung drei unterschiedliche Steuermuster, nämlich Start, Lauf und Stop. Diese Steuermuster können der Länge nach im Steuerspeicher gespeichert werden, so daß sich eine eigene Steuerschaltung erübrigt, die sonst zum Fortschalten durch die Start-, Lauf- und Stop-Zustände erforderlich wäre.

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Claims (11)

1. " ²⁰ ' 2 6 O 8 7 A

   Patentansprüche /1J Magnetblasenspeicheranordnung, gekennzeichnet durch

   .a) einen Körper aus magnetischem Material, das Magnetblasen aufrechterhalten kann und

   b) eine an den Körper gekoppelte Steueranordnung zur Erzeugung, zur ε lerbaren Positionierung und zur Feststellung von Magnetblasen in dem magnetischen Material, wobei diese Steueranordnung eine Zeitsteuerquelle zur Erzeugung von Steuersignalen für die Speicheranordnung enthält, die von einem Digitaldatenspeicher mit mehreren Ausgangsleitungen entsprechend den jeweiligen Steuersignalen gebildet ist.
2. 2. Anordnung nach Ansixüch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitaldatenspeicher ein Festwertspeicher ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerquelle einen an den Speicher angekoppelten Binärzähler enthält, daß jedes Ausgangssignal des Zählers der Adresif eines Speicherplatzes entspricht und daß der Zähler derart ausgebildet ist, daß er in sequentieller Weise eine vorbestimmte Anzahl von Speicherplätzen auswählt, so daß die an jeder Ausgangsleitung abhängig von dem Zähler ausgegebenen Ausgangs- -signale, die in sequentieller Weise die vorbestimmte Anzahl von Speicherplätzen auswählen, einem Steuersignal entsprechen.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine an die Ausgangsleitungen und an eine Taktquelle angeschlossene Halteanordnung, die derart ausgebildet ist,

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   daß sie aus den Steuersignalen bei der Adressierung des Speichers auftretende Störungen beseitigt.
5. 5. Magnetblasenspeicheranordnung, gekennzeichnet durch

   a) einen Körper aus magnetischem Material, das Magnetblasen aufrecht erhalten kann,-

   b) eine an den Körper angeschlossene Positionierungsvorrichtung zum steuerbaren Einstellen der Lage der Magnetblasen in dem Material abhängig von der Orientierung eines in der Ebene des Körpers liegenden Magnetfeldes,

   c) eine an den Körper angeschlossene Magnetfeldquelle zur Erzeugung' eines sich in dieser Ebene drehenden Magnetfeldes,

   d) eine an den Körper angeschlossene Detektorschaltung zum Feststellen der Anwesenheit einerMagnetblase,

   e) eine an den Körper angeschlossen Ansteuervorrichtung zur Erzeugung von Ansteuerströmen für die Einwirkung auf Magnetblasen zur Erzielung von Speicheroperationen und

   f) eine an die Positionierungsvorrichtung, die Magnetfeldquelle, die Detektorschaltung und die Ansteuervorrichtung angeschlossene Zeitsteuerschaltung zum Synchronisieren des Speicherbetriebs während (jedes Hagnetblasenspeicherzyklus, wobei die Zeitsteueranordnung einen Digitaldaten entsprechend Steuersignalen für die Magnetblasenspeicheranordnung enthaltenden Digitaldatenspeicher mit mehreren adressierbaren Speicherplätzen, die jeweils mehrere, jeweils an

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   -«ine zugehörige Ausgangsleitung angeschlossene Bit-Positionen enthalten, sowie einen Binärzähler aufweist, der so an den Digitaldatenspeicher angeschlossen ist, --daß er dessen Speicherplätze während jedes Magnetblasenspeicherzyklus sequentiell adressiert.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch an die Ausgangsleitungen des Digitaldatenspeichers und an eine üaktquelle angeschlossene Halteanordnung, die derart ausgebildet ist, daß sie aus den Steuersignalen bei der Adressierung des Digitaldatenspeichers auftretende Störungen beseitigt.
7. 7. Magnetblasenspeicheranordnung, in der Magnetblasen innerhalb eines Materialkörpers von einem Magnetfeld betätigt werden, dessen Orientierung in der Ebene dieses Materials rotiert, und bei der mehrere Steuersignale während jeder Umdrehung des rotierenden Magnetfeldes zur Auführung von Magnetblasenspeicheroperationen erforderlich sind, gekennzeichnet durch

   a) eine Zeitsteueranordnung zur Abgabe der Steuersignale, die einen Digitaldatenspeicher mit mehreren sequentielladressier ba?en Speicherplätzen enthält, die jeweils mehrere, jeweils an eine zugehörige Ausgangsleitung angeschlossene Bit-Positionen entsprechend einem Abschnitt eines der Steuersignale enthalten und

   b) eine Adressierungsanordnung, die zum sequentiellen Auswählen von Speichefplätzen derart an den Digitaldatenspeicher angeschlossen ist, daß jedes Steuersignal von den Digitaldaten definiert wird, die während der Zeitperiode, in der die Adressierungsanordnung die Digitaldatenspeicherplätze sequentiell adressiert, an der zugehörigen Ausgangsleitung vorhanden sind.

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8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Adressierungsanordnung ein Binärzähler ist.
9. 9. Anordnung nach" Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine an die Ausgangsleitung des Digitaldatenspeichers und an eine Taktquelle angeschlossene Halteanordnung, di^ derart ausgebildet ist, daß sie bei der Adressierung des Digitaldatenspeichers auftretende Störungen aus den Steuersignalen beseitigt.
10. 10. Zeitsteueranordnung für eine Magnetblasenspeicheranordnung, gekennzeichnet durch

    a) einen Digitaldatenspeicher mit mehreren adressierbaren Speicherplätzen, die jeweils mehrere, jeweils an oir-.e zugehörige Ausgangsleitung angeschlossene Bit-Positionen enthalten, wobei in dem Digitaldatenspeicher Digitaldaten entsprechend Steuersignalen für die Magnetblasenspeicheranordnung gespeichert sind, und

    b) eine Adressenauswahlanordnung, die zur sequentiellen Adressierung der Speicherplätze an den Digitaldatenspeicher angeschlossen ist, wobei das an jeder Ausgangsleitung abhängig von der die Speicherplätze des Digitaldatenspeichers sequentiell adressierenden Adressenwählanordnung erzeugte Signal einem Steuersignal für die Magnetblasenspeicheranordnung entspricht.
11. 11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitaldatenspeicher ein Festwertspeicher ist und daß die Adressenauswahlanordnung ein Binärzähler ist.

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