DE2638421C3

DE2638421C3 -

Info

Publication number: DE2638421C3
Application number: DE2638421A
Authority: DE
Inventors: David Shih-Fang Burnsville Lo; Maynard Carlton Bloomington Paul
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1975-08-28
Filing date: 1976-08-26
Publication date: 1979-01-11
Also published as: SE7609376L; SE411807B; JPS5228829A; DE2638421B2; DE2638421A1; FR2322428B1; US4001795A; FR2322428A1; IT1063480B; NL7608996A; GB1564136A

Description

Die Erfindung betrifft einen digitalen Schiebespeicher aus einem ferromagnetischen Film von uniaxialer Anisotropie, bei dessen Dicke von 100 bis 300 Ä eine Querschwellenwand ausgebildet ist, in der die binären Einsen in Form invertierter Neelwandabschnitte speicherbar sind, die an ihrem einen Ende von einer Querschwelle und an ihrem anderen Ende von einer Blochünie begrenzt sind, aus einem leitenden Band und aus einer Treibleitung, zwischen denen der Film eingeschoben ist, und die miteinander derart zusammenwirken, daß von Treibstromsignalen bewirkte Magnetfelder die invertierten Neelwandabschnitte längs der Querschwellenwand stufenweise weiterschieben, wobei die Treibleitung am, mehreren hintereinander angeordneten Abschnitten zusammengesetzt ist, die längs der Querschwellenwand im zugeordneten Bereich des Filmes eine Speicherzelle bilden, die einen Übertragungs- und Speicherbereich aufweist, zwischen denen eine derartige Kopplung besteht, daß bei einer Erregung durch den Treibstrom in der Ebene des Filmes zugehörige lokalisierte Magnetfelder zueinander antiparallel und senkrecht zur Ebene des Filmes aufgebaut werden, nach dem deutschen Patent 25 35 371.

In einem Aufsatz von L. J. S c h w e e mit dem Titel: »Proposal on Cross-Tie Wall and Bloch Line Propagation in Thin Magnetic Films«, he'ausgegeben in den »IEEE Transactions on Magnetics«, MAG 8, Nr. 3, Seiten 405 bis 407 (September !972), wird auf die Fortpflanzung invertierter Neelwandabschnitte erstmalig in einem Speichersystem mit seriellem Zugriff hingewiesen, die an der Stelle magnetischer Blasen eingesetzt werden sollen. In einem solchen Speichersystem können innerhalb eines ferromagnetischen Filmes aus 81% Nickel und 19% Eisen bei einer Dicke von annähernd 300 Ä Querschwellenwände in Neelwände und umgekehrt unter Aufprägung passender Magnetfelder umgewandelt werden. Der Querschwellenwand ist ein Abschnitt einer invertierten Neelwand zugeordnet, die an ihrem einen Ende durch eine Querschwelle und an ihrem anderen Ende durch eine Blochlinie begrenzt ist.

Bei diesem Speichersystem mit Querschwellenwänden werden die Informationen im Falle eines seriellen Zugriffes an dem einen Ende des .Speichersystems unter Erzeugung eines invertierten Neelwandabschnittes, der eine gespeicherte binäre Eins anzeigt, und eines nichtinvertierten Neelwandabschnittes, der dementsprechend eine Null angibt, eingegeben und längs der Querschwellenwand dadurch weiierbewegt bzw, fortgepflanzt, daß in aufeinanderfolgenden Speicherzellen längs der Querschwellenwand nacheinander invertierte Neelwandabschnitte hervorgerufen (und danach gelöscht) werden. Aus der US-Patentschrift 38 68 660 und aus einem Bericht des »Naval Ordnance Laboratory« Nn 73—185 Von L. J. Sch wee u.a. gehen neuere Ergebnisse aus der weiteren Entwicklung der Speicher

mit Querschvyellenwänden und der Detektoren zum Auslesen der in derartigen Speichern aufgenommenen binären Informationen hervor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schiebespeicher der eingangs bezeichneten Art in der Weise weiter zu entwickeln, daß die innerhalb der Querschwellenwand fortgepflanzten binären Informationen möglichst ohne Raüschsignale auslesbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der einen Breitseite des Filmes unter Einschaltung eines Zwischenraumes zu einem Abschnitt der Treibleitung, an dem in der Querschwellenwand die Blochlinie speicherbar ist, eine sich auf beiden Seiten der Querschwellenwand erstreckende und auf diese ausgerichtete, schleifenförmige Leseleitung und auf der anderen Breitseite eine weitere Treibleitung angebracht sind, die sich, auf die Querschwellenwand ausgerichtet, von der Querschwelle über zumindest die erste nahezu geschlossene Schleife hinaus ausdehnt, daß über die weitere Treibleitung dem ihr zugeordneten Abschnitt der Querschwellenwand ein Treibfeld von solcher Stärke und Richtung in der harten Achse aufprägbar ist, daß die Blochlinie in die erste Schleife der Leseleitung hinein verschoben wird, und daß zur Abtastung der Verschiebung an den beiden Enden der Leseteitung ein Leseverstärker angeschlossen ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden ausführlich erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Abschnitt des Schiebespeichers mit Querschwellenwänden und einen auf der magnetischen Induktivität beruhenden Detektor,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Detektor der F i g. 1 längs der Linie 2-2,

F i g. 3· den Verlauf von Signalen über der Zeit beim Auslesevorgang unter Anwendung eines einzigen Treibgleichfeldes Ht in der harten Achse beim Detektor der Fig. 1,

Fig. 4 einen Abschnitt des Schiebespeichers mit Querschwel'enwänden gemäß der Fig. 1 und der Orientierung der Vektoren in der Neelwand nach dem Durchgang einer die binäre Eins definierenden Blochlinie zwischen dem Speicherabschnitt und der Schleife der Leseleitung,

F i g. 5 den Verlauf von Signalen über der Zeit in Verbindung mit dem Detektor der Γ i g. 1, falls mehrere Treibwechseifelder Hi in der harten Achse angewendet werden, und

F i g. 6 eine weitere Ausführungsform des mit der magnetischen induktivitS*. arbeitenden Detektors.

Gemäß der Fig. 1 ist in einen Abschnitt eines Schiebesp°ichers mit Qrerschwellenwänden ein die magnetische Induktivität ausnutzender Detektor 8 eingesetzt. Der Schiebespeichcr. der demjenigen ähnlich ist, der in der bereits erwähnten deulsrhen Offenlegungsschrift 25 35 371 erläutert ist, weist eine nichtmagnetisierbare Unterlage 10 / B. aus Glas auf. an deren Unterseite ein Mikroband 12 aus Kupfer und an deren Oberseite eine dünne ferromagnetische Schicht 14 befestigt sind. Auf der Schicht 14. und dem Mikroband 12 überlagert, verläuft eine Treibleitung 16 aus Kupfer, die von der .Schicht 14 durch einen Isolierkörper 18 z. B. aus Siliciumoxid oder einer zähen, durchsichtigen, kältebeständigen Polyesterfolie auf der Basis von Äthylenglyköl und Terephthalsäure getrennt ist (Fig.2). Die Treibleitung 16 besieht aus mehreren in Reihe liegenden Abschnitten, die je eine Speicherzelle festlegen und in einem gleichförmigen Abstand längs und über einer

Cl')

Querschwellenwand 20 angebracht sind, die sich an einer Längsachse 22 orientiert.

Wie der genannten deutschen Offenlegungsschrift zu entnehmen ist, wird in dem Speicherabschnitt 24 ein invertierter Neelwandabschnitt zur Darstellung einer binären Eins gespeichert, der an seinem einen Ende von einer Querschwelle 26 und an seinem anderen Ende von einer Blochlinie 28 begrenzt ist. Ein solcher invertierter Neelwandabschnitt wird durch nach unten gerichtete, negative Vektoren 30 angedeutet, während der übrige, also nichtinvertierte Neelwandabschnitt der Querschwellenwand 20 durch nach oben weisende, positive Vektoren 32 wiedergegeben ist. Um die Speicherung einer binären Null im Speicherabschnitt 24 anschaulich zu machen, müßten die Querschwelle 26 und die Blochlinie 28 gelöscht und die positiven Vektoren 32 in der gesamten Querschwellenwand 20, also auch im Speicherabschnitt 24, gezeichnet werden.

Zur Wahrnehmung der von einem Speicher eines Rechenautomaten abgegebenen Signale stellt das auf einer magnetischen induktivität ^.ruhende Auslesen einer magnetisierbaren Schicht einen grundlegenden Vorgang dar. Bei dem Schiebespeicher der F ι g. 1 und 2 wird über eine 8förmige Schleife 36 einer Leseleitung das induzierte, nämlich von der Blochlinie 28 erzeugte Signal wahrgenommen, falls sich die letztere in die Schleife 36 hineinbewegt. Bei dieser Konstruktion werden die Probleme der Streufelder und der Deckung der Leitungsschleife ausgeschaltet, εο daß die Wechselströme äußerst empfindlich wahrgenommen werden können. Von der Schleife 36 der Leseleitung (Fig. 1) kann ein beliebiger Magnetfluß senkrecht zur Ebene der Schicht 14, z. B. das senkrechte Feld der Blochlinie 28. abgefühlt werden. Von irgendwelchen äußeren Magnetfeldern, vom Erdfeld und anderen Streufeldern wird eine Spannung in den beiden Teilen der 8förmigen Schleife 36 erzeugt, deren Polung in dem einen Teil entgegengesetzt zu der in dem anderen Teil ist, wodurch an einem Leseverstärker 54 kein störendes Signal wahrgenommen werden kann; dies ist ein sehr wichtiges Merkmal wegen des niedrigen Niveaus des Lesesignals in Gegenwart von irgendwelchen unerwünschten Magnetfeldern. Im Falle, daß die Blochlinie 28 von einem von außen aufgeprägten Feld, 7 B. einem Treibfeld Hi in der harten Achse längs ^er Querschwellenwand weitergetrieben wird, werden die magnetischen Domänen auf den beiden Seiten dieser Wand zusätzlich in Drehung versetzt. Infolge der Flußänderungen, die auf die Rotation der magnetischen Domänen zurückzuführen sind und die auf den entgegengesetzten Seiten der Querschwellenwand wirksam sind, werden innerhalb der Schleife 36 Spannungen entgegengesetzter Polung erzeugt, die gemeinsam keine Wirkung haben.

Die tatsächliche Größe der Querschwelle und der zugehörigen Blochlinie sowie der als Leseleitung dienenden Schleife 36 ist sehr gering und liegt in der Größenordnung von annähernd 0,025 mm. Daher ist es schwierig, die Schleife 36 an der Querschwellenwand bezüglich der Querschwelle mit der zugehörigen Blochlinie genau symmetrisch zu positionieren. Wegen der Symmetrie der Schleife 36 bringt jedoch eine beliebige Abweichung gegenüber der exakten symmetrischen Position, die auf eine Schrägstellung oder Verschiebung zurfckgeht. keine Auswirkung auf den Lesevorgang hervor. Dieses Merkmal der gegenseitigen Auslöschung von Störsignalen ist für jede beliebige Konstruktion, besonders für Speicher mit Querschwel-

lenwänden äußerst erwünscht, wenn diese die Informationen in großer Dichte aufbewahren.

Ein Querschnitt durch den Detektor 8 der Fig. I längs der Linie 2-2 ist in der F i g. 2 wiedergegeben, in der die gestapelten, übereinanderliegenden Elemente und die magnetischen Vektoren zu sehen sind. Wie bereits erwähnt, enthält der Detektor 8 die nichtmagnctisierbare Unterlage 10, auf deren Oberseite die dünne, ferromagnetische Schicht 14 und auf dieser wiederum der Isolierkörper 18 befestigt ist, der die Schicht 14 und die verteilte Querschwellenwand 20 von der Bförmigen Schleife 36 aus Kupfer trennt, die die störungsfreie Leseleitung aus mehreren paarweise zusammengehörigen Abschnitten 36a, 36b und 36c, 36c/ darstellt; gemäß der Fig. 1 schließt sich an diese Schleife eine weitere aus Abschnitten 36e, 36/ und 36g, 36Λ an. An der Unterseite der Unterlage 10 ist eine Treibleitung 38 aus Kupfer angebracht, über die der Querschwellenwand das Treibfeld f/j-in der harten Achse aufgekoppelt wird. Wie beachtet sei, verfügt die Schicht 14 über eine leichte Achse 40, in der die Magnetisierung M oberhalb der Querschwellenwand 20 nach links (Vektor 42) und unterhalb der Querschwellenwand 20 nach rechts (Vektor 44) gerichtet ist.

In der Fig.3 ist der Verlauf von Signalen über der Zeit aufgetragen, die in Verbindung mit der Arbeitsweise des Detektors 8 der Fig. 1 auftreten. Bei der Übertragung durch den Detektor 8 bringt in einer Zeitspanne ti — f₂ ein Treiber 50 das Treibfeld H_T in der harten Achse hervor, indem er ein Gleichstromsignal von passender Form auf die Treibleitung 38 legt; hierdurch wird ein nach unten gerichtetes Treibfeld Hn in der harten Achse der Querschwellenwand 20 vom linken Rand des Speicherabschnittes 24 zum rechten Rand der Schleife 36 aufgekoppelt. Unter der Annahme, daß ein eine gespeicherte binäre Eins anzeigender, invertierter Neelwandabschnitt in den Speicherabschnitt 24 eingebracht werden muß. wie durch die nach unten gerichteten Vektoren 30 angedeutet ist, würde dieses Treibfeld Hn auf die negativen Vektoren 30 innerhalb des Neelwandabschnittes im Speicherabschnitt 24 eine additive Wirkung ausüben und die Blochlinie 28 längs der Querschwellenwand 20 zu einer Bewegung nach rechts in die von den Abschnitten 36a, 366, 36c und 36c/ gebildete Schleife 36 veranlassen, wie durch einen Vergleich der F i g. 1 und 4 erkennbar ist. Auf Grund dieser Bewegung der Blochlinie 28 werden innerhalb der Querschwellenwand 20 alle Neelwandvektoren von dem durch die Querschwelle 26 festgelegten, linken Rand des Speicherabschnittes 24 bis zur neuen Position der Blochlinie 28 innerhalb der Schleife 36 auf die Vektoren 30 ausgerichtet, also nach unten gekippt. Bei dieser Bewegung von links nach rechts unter dem Abschnitt 36c hindurch wird eine Flußänderung von +Φ nach — Φ bewirkt und in der

Schleife 36 die Spannung -τ- induziert, die vom

Leseverstärker 54 abgefühlt und als dargestelltes, integriertes Signal (F i g. 3) abgeleitet wird.

Während einer Zeitspanne h—U nach dem Auslesen erfolgt unabhängig von der Art der gespeicherten Information, also der binären Eins oder Null bedingungslos ein Löschvorgang, bei dem die Vektoren in der Querschwellenwand 20 innerhalb der Schleife 36 in ihre ursprüngliche Richtung nach oben (Vektoren 32 der Fig. 1) zurückgestellt werden. Hierbei wird die BIcchlinie 28 in ihre ursprüngliche Position innerhalb des Speicherabschnittes 24 (F i g. 1) zurückgebracht

In der F i g. 5 ist der Verlauf weiterer Signale über der Zeit dargestellt, die während des Betriebes des Detektors 8 der F i g. 1 auftreten. Der Treiber 50 legt in diesem Fall an der Treibleitung 38 einen bipolaren ϊ Wechselstrom zum Aufbau von Treibfeldern Ht in der harten Achse als Treibsignale an, wodurch der Querschwellenwand 20 vom linken Rand des Speicherabschnittes 24 bis zum rechten Rand der Schleife 36 sowohl ein nach oben gerichtetes Treibfeld + Ht als

ίο auch eiii nach unten gerichtetes Treibfeld -Ht (gemeinsam in der harten Achse) aufgekoppelt werden. Diese Vorgänge haben mit dem, der in Verbindung mit der F i g. 4 erläutert wurde, etwas Ähnlichkeit, aber die Übertragungs- und Löschvorgänge folgen unmittelbar aufeinander, so daß die Blochlinie 28 ständig zwischen ihrer ursprünglichen Position im Speicherabschnitt 24 (Fig. 1) und ihrer anderen Position innerhalb der Schleife 36 (F i g. 4) hin und her bewegt wird. Bei der Anwendung eines einzigen Treibfeldes /Vr m der harten

2» Achse, durch einen Gleichstromimpuls der Fig. 3 hervorgerufen, können die Informationen viel schneller ausgelesen werden, während die zahlreichen, durch einen Wechselstrom in der harten Achse bewirkten Treibfelder ± Ht ein Wechselstromsignal in der

2-5 Leseleitung induzieren, das von einem abgestimmten Leseverstärker mit niedrigem Rauschpegel wahrgenommen werden kann. Bei diesem Abtastverfahren mit einem bipolaren Wechselstrom wird in der als Leseleitung wirkenden Schleife 36 die Spannung

-jj induziert, die vom Leseverstärker 54 als das dargestellte, integrierte Signal gemäß der Fig. 5 weitergleitet wird. Bei den beiden Leseoperationen der F i g. 3 und 5 wird infolge des Durchlaufes der Blochlinie 28 unter dem Abschnitt 36c innerhalb der als Leseleitung wirksamen Schleife 36 ein Signal induziert, das den Informationszustand des Speicherabschnittes 24 anzeigt.

Aus der F i g. 6 geht eine andere Ausführungsform der 8förmigen Schleife hervor, die als Leseleitung 58 aus Kupfer aus paarweise zusammengehörigen Stücken 58a, 586 und 58c, 58c/(l. Kreis) und 58f, 58^und 58c/, 58e (2. Kreis) zusammengesetzt ist. Die Anfertigung dieser Ausführungsform ist einfacher als die der Fig. 1, weil nur ein Zyklus der Filmaufbringung und ein Arbeitsgang mit Licht für den Aufdruck der Leseleitung 58 erforderlich sind. Es entfällt außerdem eine isolierende Schicht, die ja im Bereich der Abschnitte 36c/und 36g- in der Fig. 1 benötigt wird, während bei der S-Form gemäß der Fig.6 keine Überquerungen vorhanden sind, so daß die Leseleitung 58 ein aus einem ätück bestehendes Leiterelement sein kann. Da die Ausführungsform der F i g. 1 wegen der Überquerungen des Leitungsverlaufes in zwei Teilen oder Schritten hergestellt werden muß, bedarf es einer sorgfältigen Ausrichtung, einer zweistufigen Aufbringung und eines Ätzzyklus, wobei die isolierende Schicht, die die beiden Schleifen des 8förmigen Verlaufes am Überquerungspunkt trennt, sorgfältig mit Hilfe eines Schirmes niedergeschlagen oder abgeätzt werden muß.

Die Eigenschaften der geänderten Ausführungsform gemäß der Fig.6 hinsichtlich der Ausschaltung von Stör- und Rauschsignalen entsprechen wegen der Symmetrie der Konstruktionen denen der Ausführungsform gemäß der F i g. 1. Jedoch tritt ein geringer Verlust an Wirksamkeit beim Löschvorgang ein, was auf das Fehlen des Überquerungspunktes zurückzuführen ist, wenn die Querschwellenwand bezüglich der Längsachse

der Leseleitung 58 versetzt ist. In dieser Hinsicht ist die 8förmige Konstruktion nach der Fig. 1 lageunempfindlicher als die S-förmige Konstruktion nach der F i g. 6.

Zusammenfassend betrachtet, wird ein eine Querschwelle und Blochlinie benutzender ischiebespeicher, von dem die ein Bit definierende Blochlinie längs der Quersrhwellenwand in einen Speicherabschnitt bitseriell eirijjeschoben wird, mit einer Störsignale ausschal-

tendefi, 8förmigen, an der Querschwellenwand verteilten Leseleitung benutzt in der ein Treibfeld Hr'm der harten Achse hervorgerufen wird, das die vorhandene, ein Bit definierende Blochlinie äüs dem Speicherabschnilt heraus in die eine Schlinge der Leseleitung verschiebt, wodurch in ihrer Schleife ein Signal induziert wird, das dieses Bit anzeigt.

Hier/u 4 LSkitl Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 15 20

1. Digitaler Schiebespeicher aus einem ferromagnetischen Film von uniaxialer Anisotropie, bei dessen Dicke von 100 bis 300 A eine Querschwellenwand ausgebildet ist, in der die binären Einsen in Form invertierter Neelwandabschnitte speicherbar sind, die an ihrem einen Ende von einer Querschwelle und an ihrem anderen Ende von einer Blochlinie begrenzt sind, aus einem leitenden Band und aus einer Treibleitung, zwischen denen der Film eingeschoben ist, und die miteinander derart zusammenwirken, daß von Treibstromsignalen bewirkte Magnetfelder die invertierten Neelwandabschnitte längs der Querschwellenwand stufenweise weiterschieben, wobei die Treibleitung aus mehreren hintereinander angeordneten Abschnitten zusammengesetzt ist, die längs der Querschwellenwand im zugeordneten Bereich des Filmes eine Speicherzelle bilden, die einen Obertragungs- und Speicherbereich aufweist, zwischen denen eine derartige Kopplung besteht, daß bei einer Erregung durch den Treibstrom in der Ebene des Filmes zugehörige lokalisierte Magnetfelder zueinander antiparallel und senkrecht zur Ebene des Filmes >s aufgebaut werden, nach dem deutschen Patent 25 35 371, dadurch gekennzeichnet, daß auf der einen Breitseite des Filmes (14) unter F.inschaltung eines Zwischenraumes zu einem Abschnitt der Treibleitung (16), an dem in der j₍₎ Querschwel¹ "nwand (20) die Blochlinie (28) speicherbar ist, eine sich auf beiden Seiten der Querschweilenwand (20) erstr eckende und auf diese ausgerichtete, schleifenlör.nige Leseleitung (36; 58) und auf der anderen Breh„eite eine weitere r> Treibleitung (38) angebracht sind, die sich, auf die Querschwellenwand (20) ausgerichtet, von der Querschwelle (26) über zumindest die erste nahezu geschlossene Schleife (36a bis 36c/; 58a bis 58c) hinaus ausdehnt, daß über die weitere Treibleitung .₎₍ι (38) dem ihr zugeordneten Abschnitt der Querschwellenwand (20) ein Treibfeid (Ht) von solcher Stärke und Richtung in der harten Achse aufprägbar ist, daß die Blochlinie (28) in die erste Schleife (36a bis 36c/; 58a bis 58c) der Leseleitung (36; 58) hinein 4-, verschoben wird, und daß zur Abtastung der Verschiebung an den beiden Enden der Leseleitung (36; 58) ein Leseverstärker (54) angeschlossen ist.

2. Schiebespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifenförmige Leselei- -,0 tung (36) zwei Schleifen (36a bis 36c/und 36ebis 36Λ) nach Art einer annähernd in der und symmetrisch zur Querschwellenwand (20) liegenden Acht aufweist, wobei der Leseverstärker (54) an einer Unterbrechung angeschlossen ist, die an dem der -,-, ersten Treibleitung (16) abgewendeten Ende der zweiten Schleife(36ebis 36Λ)ausgebildet ist.

3. Schiebespeicher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schleifenförmige Leitung (58) aus zwei Schleifen (58a bis 58c und 58c/ bis 58/) _w) nach Art eines annähernd in der und symmetrisch zur Querschwellenwand (20) liegenden S besteht, wobei der Leseverstärker (54) an den aus dem Bereich der Weileren Treibleitung (38) herausgeführten, offenen Enden der Leseleiiung (58) angeschlos- ^, sen ist

4. Schiebespeicher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß über die weitere Treibleitung (38) dem ihr zugeordneten Abschnitt der Querschwellenwand ein Treibfeld (Η'τπ) von solcher Stärke in der entgegengesetzten Richtung in der harten Achse aufprägbar ist, daß die Blochlinie (28) in ihre ursprüngliche Lage im Speicherbereich (24) zurückkehrt.