DE2804695A1

DE2804695A1 - Magnetblasenspeicheranordnung

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Publication number: DE2804695A1
Application number: DE19782804695
Authority: DE
Inventors: David Michael Lee; Rex Alan Naden; Richard Tully Tarrant
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1977-02-11
Filing date: 1978-02-03
Publication date: 1978-08-17
Also published as: US4159412A; JPS5732434B2; JPS53108735A; GB1594250A

Description

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Dipl.-Chem. Dipl.-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergerstrasse 19

8 München 60

3. Februar 1978 Unser Zeichen; T 3017

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

Magnetblasenspeicheranordnung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetblasenspeicher und insbesondere auf ein Daten-Chip mit einer Sondernebenschleife zum Speichern von Synchronisierungs- und Redundanzdaten.

In den vergangenen Jahren sind große Fortschritte in der
Entwicklung von Einrichtungen für die elektronische Datenverarbeitung gemacht worden, so daß dem Planer von Datenverarbeitungsanlagen heute eine mit hoher Geschwindigkeit arbeitende zuverlässige Hardware zur Verfügung steht. Die in jüngster Zeit entwickelten elektronischen Bauelemente, insbesondere Bauelemente mit integrierten Schaltungen
führen zu einer beträchtlichen Ausweitung der Fähigkeiten moderner elektronischer Datenverarbeitungsanlagen, Daten

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zu verarbeiten. Mit der Zunahme der Verarbeitungsgeschwindigkeit und der Verarbeitungskapazität ist auch der Datenspeicherbedarf gestiegen. Zur Speicherung großer Mengen digitaler Daten bestehen derzeit mehrere unterschiedliche Möglichkeiten, beispielsweise Lochkarten, Lochstreifen, Magnetbänder, Magnettrommeln, Magnetplatten und Magnetkerne. Mit Ausnahme von Magnetkernen und den ihnen entsprechenden Festkörperspeicherausführungen erfordern diese Speicher für den Zugriff auf ein bestimmtes Datenbit eine relativ lange Zeitperiode.

Andrerseits kann bei Direktzugriffspeichern, die mit Magnetkernen und den ihnen entsprechenden Halbleiterbauelementen ausgestattet sind, jedes einzelne im Speicher gespeicherte Bit oder Wort äußerst schnell wiedergewonnen werden, wobei die zum Lesen eines gespeicherten Informationsbits benötigte Zeitdauer nur die für das Arbeiten der elektronischen Schaltungen erforderliche Zeitdauer ist. Die erhöhte Geschwindigkeit führte jedoch auch zu erhöhten Kosten. Bei Betrachtung der oben erörterten Speicher ergibt sich somit, daß die Kosten pro gespeichertem Informationsbit bei den langsamsten Speichervorrichtungen am niedrigsten und bei den schnellsten Speichervorrichtungen am höchsten sind. Es ist daher angestrebt worden, Speicher mit großer Kapazität zu entwickeln, die durch eine große Datenzugriffszeit gekennzeichnet sind, jedoch niedrigere Kosten verursachen, als Magnetkerne und Festkörper-Speichervorrichtungen.

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In diesem Zusammenhang ist in jüngster Zeit einer Art magnetischer Bauelemente, die allgemein als Magnetblasen-Bauelemente bezeichnet werden, beträchtliches Interesse entgegengebracht worden. Diese Bauelemente sind beispielsweise in dem Aufsatz "Application of Orthoferrites to Domain - Wall Devices" in IEEE Transactions on Magnetics, Band MAG - 5, No. 3, 1969, Seiten 544-553 beschrieben. Diese Magnetblasen-Bauelemente haben allgemein eine ebene Gestalt, und sie sind aus Materialien aufgebaut, die leichte Magnetisierungsrichtungen aufweisen, die im wesentlichen senkrecht zur Ebene ihres Aufbaues verlaufen. Magnetische Eigenschaften wie die Magnetisierungsanisotropie, die Koerzitivkraft und die Beweglichkeit sind dabei derart, daß das Bauelement magnetisch gesättigt gehalten werden kann, wobei die Magnetisierung in einer außerhalb der Ebene liegenden Richtung verläuft, und daß kleine örtliche Domänenbereiche aufrechterhalten werden können, deren magnetische Polarisation entgegengesetzt zur allgemeinen Polarisierungsrichtung ausgerichtet ist. Solche örtlichen Bereiche, die allgemein zylindrisch sind, stellen binäre Speicherbits dar. Das Interesse an diesen Bauelementen ist hauptsächlich darin begründet, daß eine hohe Dichte erhalten werden kann und daß die zylindrischen Magnetbereiche die Fähigkeit haben, unabhängig von den Grenzen des magnetischen Materials in der Ebene zu sein, in der sie gebildet sind, so daß sie zur Erzielung verschiedener Datenverarbeitungs-Operationen an beliebige Stellen der Ebene des magnetischen Materials bewegt werden können.

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Auf eine Magnetblase kann dadurch eingewirkt werden, daß ein Strom durch ein an das magnetische Material angrenzendes Leiterbahnmuster geschickt wird oder daß das umgebende Magnetfeld verändert wird. Beispielsweise können die Magnetblasen in dünnen Blättchen mit uniaxialer Anisotropie gebildet werden, bei denen die leichte Magnetisierungsachse senkrecht zur Plättchenebene verläuft; als Materialien kommen dabei Seltene Erd-Ferrite, mit Aluminium und Gallium substituierte Seltene Erd-Eisengranate und amorphe Seltene Erd-Kobalt- oder -Eisenlegierungen in Frage. Da die Magnetblasen so weitertransportiert, gelöscht, verdoppelt und behandelt werden können, daß Datenverarbeitungsoperationen entstehen, wobei ihre Anwesenheit und ihr Fehlen festgestellt werden kann, können die Blasen zur Durchführung der für einen Speicherbetrieb notwendigen Hauptfunktionen benützt werden.

In der Literatur sind viele Organisationsstrukturen betriebsfähiger Magnetblasenspeicher beschrieben worden. Die üblichste Speicherorganisation ist dabei die Organisation mit Haupt- und Nebenschleifen, die in der US-PS 3 618 05^ beschrieben ist. Die Speicherorganisation mit Haupt- und Nebenschleifen ist mit ihrer Verwirklichung und ihrer Arbeitsweise bekannt. Diese Speicherorganisation mit Haupt- und Nebenschleifen enthält eine geschlossene Hauptschleife, die typischerweise von einer Anordnung aus Permalloyschaltungen in Form von T-Stäbchen auf einem Plättchen aus Seltene-Erd-Orthoferrit gebildet ist. Die Magnetblasen werden

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längs der Schleife durch die Wirkung eines sich in der Ebene drehenden Magnetfeldes weiterbewegt. Die Hauptschleife ist allgemein länglich ausgebildet, damit längsseits mehrere Nebenschleifen aufgereiht werden können. Zwei-Weg-Übertragungstore gestatten die Übertragung der Magnetblasen aus einer Nebenschleife in die Hauptschleife und aus der Hauptschleife in eine Nebenschleife. Ein weiterer Zugriff auf die Hauptschleife wird mit Hilfe eines Festellungs- und Leseanschlusses und eines eigenen Schreibanschlusses erzielt.

Die oben beschriebene Organisationsform ermöglicht ein synchronisiertes Magnetblasenmuster, da die Weiterbewegung in den Schleifen synchron mit der Drehung des in der Ebene liegenden Magnetfeldes erfolgt. Das bedeutet, daß eine Parallelübertragung von Datenblasen aus mehreren Nebenschleifen gleichzeitig in die Hauptschleifen durchgeführt werden kann. Außerdem können mehrere Daten-Chips, die jeweils eine Hauptschleife und mehrere zugeordnete Nebenschleifen enthalten, zusammen behandelt werden. Es ist üblich, solche Daten-Chips in Reihen anzuordnen und solche Reihen aus Daten-Chips in zeitlich multiplexierten Schichten zu stapeln, damit komplexe Speicherstrukturen erhalten werden, wobei die Datenblasen in allen Schleifen auf allen Chips mit in der Ebene erfolgenden Drehungen synchronisiert sind.

Typischerweise übertragen alle Nebenschleifen im Chip auf Befehl die Magnetblasen parallel aus ihren entspre-

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chenden Stellen in die Hauptschleife. Die Magnetblasen werden dann seriell festgestellt, wenn sie sich an einer Lesestelle vorbeibewegen. An einer Schreibstelle können auch neue Daten eingegeben werden, damit sie an einem geeigneten späteren Zeitpunkt wieder parallel in die Nebenschleifen zurückübertragen werden (wenn die Magnetblasenbewegung in der Hauptschleife die Daten für die Übertragung ausgerichtet hat).

Gleichzeitige Lese/Schreibvorgänge mit Daten in einer Gruppe von miteinander in Beziehung stehenden Hauptschleifen ermöglicht die Behandlung miteinander in Beziehung stehender Magnetblasen als digital oder auf andere Weise codierte Wörter. Zeitlich multiplexierte Gruppen von Daten-Chips ermöglichen das Lesen und Schreiben von Daten im Zeitteilbetrieb, damit eine Gesamtspeicher-Datengeschwindigkeit ermöglicht wird, die größer als die bei der Magnetblasenweiterbewegung in einem einzelnen Chip mögliche Geschwindigkeit ist.

Eine weitere Organisationsstruktur betätigbarer Magnetblasen ist die bekannte Organisation mit Blockkopierung. Diese Organisationsform ist in dem Aufsatz "64K Fast Access Chip Design" in der Zeitschrift AIP Conference Proceedings on Magnetism and Magnetic Materials, No. 29, 1975, Seiten 51-53, beschrieben. Die Organisationsform mit Blockkopierung enthält. Hauptübertragungswege mit offenen Enden, die von einer Anordnung aus Permalloyschaltungen in Form von T-Stabchen auf einem Plättchen aus Seltene-Erd-Orthoferrit

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gebildet ist. Diese Hauptübertragungswege sind neben mehreren Nebenschleifen angeordnet. Das Schreiben von Daten in die Nebenschleifen aus einem Hauptübertragungsweg erfolgt mittels eines Wechselübertragungstöres. Das Übertragen alter Daten in die Hauptübertragungswege erfolgt mittels eines Wechselsignals, das aus einer Steuereinheit empfangen wird, worauf die alten Daten schließlich gelöscht werden. Ein anschließendes Wechselsignal bewirkt die Übertragung neuer Daten in die Nebenschleifen, in denen sie dauerhaft vorhanden bleiben. Zum Lesen von Daten aus den Nebenschleifen müssen bei der Organisationsform mit Blockkopierung die Magnetblasen in eigene Hauptübertragungswege gelesen werden. Ein zwischen den Nebenschleifen und den Hauptübertragungswegen angeordnetes Kopierungstor ermöglicht, daß die gespeicherten Daten in den Nebenschleifen bleiben, während die in den Hauptübertragung sweg ausgelesenen Daten eine kopierte Version der gespeicherten Daten darstellen. Der Hauptunterschied zwischen der Organisationsform mit Blockkopierung und der Organisationsform mit Haupt- und Nebenschleifen besteht darin, daß die in den Nebenschleifen gespeicherten Daten im Verlauf des Lesebetriebs in der Blockkopierungsorganisation in den Nebenschleifen verbleiben, während bei der Organisation mit Haupt- und Nebenschleifen die gespeicherten Daten vollständig in einen Hauptübertragungsweg übertragen werden, bevor die Kopierung zu einem Benutzersystem eriolgt. Da es räumlich-geometrisch nicht möglich ist, die Nebenschleifen so anzuordnen, daß alle Speicherplätze an den Hauptübertragungswegen ausgenutzt werden, ist die

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Blasenbewegungsgeschwindigkeit in den jeweiligen Nebenschleifen größer als die am Detektor mögliche Geschwindigkeit. Zur Überwindung dieser räumlich-geometrischen Einschränkung werden die Hauptübertragungswege in der Organisationsform mit Blockkopierung am Ausgang zum Lesen der Nebenschleifen zusammengeführt. Indem ein Hauptübertragungsweg im Vergleich zu einem weiteren Hauptübertragungsweg um eine Position kurzer gemacht wird, kann eine Zusammenführung der zwei Übertragungswege in der Weise erzielt werden, daß ein Übertragungsweg die im anderen übertragungsweg vorhandenen Leerstellen ausfüllt. Das Ergebnis der Zusammenführung ist die Verdoppelung der Datenausgabegeschwindigkeit aus den Nebenschleifen zum Detektor, so daß diese Geschwindigkeit gleich der Geschwindigkeit in den Nebenschleifen gemacht wird.

Falls nicht spezielle Vorkehrungen getroffen sind, muß sowohl bei der Organisationsform mit Blockkopierung als auch bei der Organisationsform mit Haupt- und Nebenschleifen jede Schleife in jedem Chip des Systems fehlerfrei sein, damit das System zufriedenstellend arbeitet. Da Chips ganze Gruppen von Registern enthalten, würde ein Fehler in einer der Nebenschleifen das Entfernen des ganzen Chips erfordern. Es sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden, damit die Verwendung von Magnetblasen-Chips ermöglicht wird, auch wenn eine oder mehrere ihrer Nebenschleifen fehlerhaft sind. Beispiele finden sich in der USA-Patentschrift 3 908 und in dem Aufsatz "Fault-Tolerant Memory Organization: Impact on Chip Yield and System Cost" in IEEE Trans-

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actions on Magnetics, September 1974. Bei diesen Verfahren werden zum Speichern der Orte fehlerhafter Schleifen eigene Magnetblasen-Chips benutzt. Ein weiteres Beispiel für eine Möglichkeit zur Überwindung dieses Nachteils ist in der Patentanmeldung P 26 30 950.2 beschrieben. Die dort beschriebene Möglichkeit ist ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung eines Systems, bei dem Datenchips mit fehlerhaften Nebenschleifen benutzt werden. Dabei wird ein Halbleiter-Dauerspeicher, beispielsweise ein programmierbarer Festspeicher, dazu benutzt, Daten zu speichern, die die relativen Positionen fehlerhafter Nebenschleifen in Bezug zueinander kennzeichnen. Diese Daten werden dazu benutzt, eine Logikschaltung so zu steuern, daß eine beispielsweise zur Abspeicherung in die Nebenschleifen zu übertragende Datenblasenfolge zwischengeschaltete Leerstellen entsprechend den fehlerhaften Nebenschleifenstellen enthält. Diese Möglichkeit ist besonders zur Speicherung von Redundanzdaten günstig, die fehlerhafte Schleifen in einer Reihe von Magnetblasen-Datenchips in einem Magnetblasen-Speichersystem bezeichnen. Eine weitere Verbesserung dieser Möglichkeit ist in der USA-Patentanmeldung SN 752 947 vom 17. Dezember 1976 beschrieben.

Diese Weiterbildung ermöglicht die Abspeicherung der Redundanzdaten in einem löschbaren Halbleiter-Dnuerspeicher, damit das Ersetzen von Magnetblasen-Datenchips erleichtert wird, ohne daß das gesamte Feld der Redundanzdaten für alle Datenchips innerhalb eines Magnetblasen-Speichersystems erforderlich ist.

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Ein weiteres Problem, das sich bei der Ausübung eines Zugriffs auf gespeicherte Daten aus einem Magnetblasen-Speichersystem ergibt, ist das Erfordernis, jederzeit Kenntnis über den Ort spezieller Daten innerhalb der Nebenschleifen zu haben. Damit diese Daten lokalisiert werden können, ist es notwendig zu wissen, wann die absolute Eingabe- oder Ausgabeadresse in der Nebenschleife und die Seitenadresse in der die Daten enthaltenen Nebenschleife zusammentreffen. Die Nebenschleife ist in eine Anzahl von Positionen aufgeteilt, die Magnetblasen aufrechterhalten und speichern können, wobei diese Positionen gleich den absoluten Adressen der Nebenschleife sind. Eine Eigenschaft des Magnetblasen-Bauelements ist es jedoch, Magnetblasen einzeln durch alle Positionen der Nebenschleife zu bewegen; jede Magnetblase weist somit eine Seitenadresse auf, die sie beibehält, wenn sie sich durch jede absolute Adresse weiterbewegt. Die dem Wechselübertragungstör am nächsten liegende absolute Adresse kann als die absolute Eingabeadresse bezeichnet werden, während die dem Kopierung stör am nächsten liegende absolute Adresse als absolute Ausgabeadresse bezeichnet werden kann. Wenn ein Benutzer einen speziellen Datenabschnitt verlangt, muß der Benutzer zum Lesen dieses Datenabschnitts auch bei Kenntnis der Seitenadresse der Daten auch wissen, bei welcher absoluten Adresse sich der Datenabschnitt befindet, so daß ein Steuersignal diese Seite zur entsprechenden absoluten Adresse bewegen kann.

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Eine bevorzugte Magnetblasen-Speicherstruktur nach der Erfindung enthält einen Blockkopierungs-Datenchip mit mehreren Nebenschleifen und wenigstens einem Hauptübertragung sweg neben den Nebenschleifen an deren beiden Enden. Zwischen den Nebenschleifen und einem mit einem Blasengenerator und einer Blasenlöschvorrichtung verbundenen ersten Hauptübertragungsweg ist ein Wechselübertragungstor zum Austauschen neuer Magnetblasen mit den in den Nebenschleifen gespeicherten alten Magnetblasen angeordnet. Ein Kopierungstor ist zwischen den mehreren Nebenschleifen und einem zweiten Hauptübertragung sweg angeordnet, damit aus den Nebenschleifen Magnetblasen in den Hauptübertragungsweg gelesen werden können, der wirkungsmäßig an eineai Magnetblasendetektor zum Feststellen der Anwesenheit oder der Abwesenheit einer Magnetblase angeschlossen ist. Eine der mehreren Nebenschleifen ist von diesen getrennt und der Speicherung eines Synchronisierungsmusters und einer Redundanzschleifenübersicht zugewiesen. Die Redundanzschleifenübersicht bezeichnet alle fehlerhaften Nebenschleifen auf dem Datenchip. Das Synchronisierungsmuster ist ein vorbestimmtes Muster aus Magnetblasen, das bei der Erkennung durch ein Steuersystem einen Synchronisierungspunkt ergibt, der Daten in jeder Nebenschleife als Daten einer festen Adresse anerkennt. Ein Zugriff auf diese speziell zugewiesene Nebenschleife kann nur mittels besonderer Einrichtungen über ein getrenntes WechselÜbertragungstor erfolgen, das die Nebenschleife bei einer Zerstörung durch einen Benutzer des Datenchips schützt.

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Damit das Lesen der speziell zugewiesenen Nebenschleife erleichtert wird, können eigene Leseeinrichtungen in Form von Kopierungsstiften benutzt werden. Die in der speziell zugewiesenen Schleife gespeicherten Daten werden in Schieberegister auf einem Steuer-Chip gelesen und dazu benutzt, eine Logikschaltung zu steuern, die den Zugriff auf fehlerhafte Nebenschleifen verhindert und dem Benutzer die Möglichkeit gibt, Magnetblasen an jedem speziellen Ort in jeder Nebenschleife zu lesen und zu schreiben.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei Nebenschleifengruppen vorhanden, die jeweils an den beiden Enden mit Hauptübertragungswegen verbunden sind. Zwischen den Nebenschleifengruppen und den jeweils zugehörigen Hauptübertragungswegen ist ein Wechselübertragungstor angebracht, und auch ein Kopierungstor befindet sich zwischen jeder Nebenschleifengruppe und dem zugehörigen Hauptübertragungsweg. Die speziell zugewiesene Nebenschleife zum Speichern der Synohronisierungsmuster und der Redundanzschleifenübersichten ist angrenzend an eine Nebenschleifengruppe angebracht, und sie speichert Daten, die sich auf alle Nebenschleifen auf dem Datenchip beziehen. Der erfindungsgemäße Datenchip, der die Organisationsform mit Blockkopierung enthält und eine speziell zugewiesene Nebenschleife zum Speichern von Synchronisierungs- und Redundanzdaten aufweist, verbessert das Verhalten der Magnetblasenstruktur bei der Synchronisierung der Adressen der Nebenschleifen auf dem Datenchip durch Bezeichnung

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der Neb en s chi ei fen, die fehlerhaft sind und keine Magnetblasen weiterbewegen können. Aufgrund der Speicherung der Redundanzschleifenübersicht auf dem Datenchip in einer speziell zugewiesenen Nebenschleife sind eigene Dauerspeicher zum Speichern von Redundanzdaten nicht mehr erforderlich.

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

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Datenchips in der Organisationsform mit Blockkopierung in einem Magnetblasenspeicher nach der Erfindung,

Figur 2 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der .Anordnung von Figur 1,

Figur 3 ein Blockschaltbild eines Steuersystems zur Verwirklichung des Magnetblasenspeichers von Figur 1,

Figur 4 ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Anwendung eines Direktzugriff Speichers, der zur Steuerung mehrerer Magnetblasenvorrichtungen zum Steuersystem von Figur 3 hinzugefügt ist, und

Figur 5 eine schematische Darstellung des Datenchips von Figur 1, der so abgewandelt ist, daß er eine eigene Lesevorrichtung für die speziell zugewiesene Schleife enthält.

In Figur 1 ist eine Magnetblasen-Speicheranordnung 10 mit der Organisationsform mit Blockkopierung darge-

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stellt. In dem in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel erzeugen zwei über Stifte 12 und 14 in Serie geschaltete Generatoren 13 und 15 Magnetblasen. Die Generatoren 13 und 15 sind mit HauptUbertragungswegen 18 und 20 verbunden, die mehrere Positionen aufweisen, die Magnetblasen aufrechterhalten können. Magnetblasen werden von einem sich in der Ebene drehenden Magnetfeld in der Übertragungsrichtung 22 weitertransportiert, wenn sie sich erst einmal in den Hauptübertragungswegen 18 und 20 befinden.

Angrenzend an die Hauptübertragungswege 18 und 20 sind mehrere gleiche Nebenschleifen angeordnet, die in zwei Abschnitte 24 und 26 unterteilt sind; jeder Abschnitt enthält dabei mehrere Nebenschleifen. Als Beispiel sei angegeben, daß die Abschnitte 24 und 26 jeweils 69 Nebenschleifen enthalten. Die Anzahl und die Größe der Nebenschleifen hängen von der für einen speziellen Anwendungsfall benötigten Chip-Kapazität ab. Die Nebenschleifenabschnitte 24 und 26 sind angrenzend an die Hauptübertragungswege 18 und 20 in rechtem Winkel angeordnet, und sie sind über eine Übertragungsleitung 28 miteinander verbunden, die seriell angeschlossene Wechselübertragungstore für jede Nebenschleife enthält.

Über Stifte 30 und 32 wird an die Übertragungsleitung ein Übertragungsimpuls angelegt, der zur Folge hat, daß die Magnetblasen oder fehlende Magnetblasen in den Hauptübertragung swegen 18 und 20 mit alten Daten ausgetauscht werden, die in den Nebenschleifenabschnitten 24 und 26

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gespeichert sind. Bei einem Zyklus des sich in der Ebene drehenden Magnetfeldes werden die alten Daten in den Nebenschleifenabschnitten 24 und 26 zu ihren zugehörigen Hauptübertragungswegen 18 und 20 übertragen und dann einer Löschspur 34 zugeführt, die in Form eines Permanentmagnets ausgebildet sein kann, der eine von der Polarität der Magnetblasen verschiedene Polarität aufweist, so daß er die Magnetblasen absorbiert. Bei einem anschließenden Zyklus des Magnetfeldes oder im Verlauf des letzten Abschnitts des gleichen Zyklus werden die neuen Daten aus den zugehörigen Hauptübertragungswegen 18 und 20 in die Nebenschleifen der Nebenschleifenabschnitte 24 und 26 eingegeben.

Angrenzend an die Nebenschleifenabschnitte 24 und 26 sind gegenüber den Hauptübertragungswegen 18 und 20 weitere Hauptübertragungswege 36 und 38 angeordnet. Die Hauptübertragungswege 36 und 38 sind über eine Kopierungsleitung 40, die eine Reihe von Kopierungstoren enthält, mit den Nebenschleifenabschnitten 24 und 26 verbunden. Ein Übertragungsimpuls an den Stiften 42 und 44 hat zur Folge, daß die der Kopierungsleitung 40 in den Nebenschleifenabschnitten 24 und 26 am nächsten liegenden Magnetblasen gestreckt und in zwei Blasen geteilt werden; eine der Blasen wird dabei in den zugehörigen Hauptübertragungsweg 36 oder 38 übertragen. Die Hauptübertragungswege 36 und 38 vereinigen sich in einem Hauptübertragungsweg 46, der die Magnetblasen in serieller Weise einem Aktivdetektor 48 zuführt.

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Der Aktivdetektor 48 bestätigt die Anwesenheit oder die Abwesenheit einer Magnetblase, während der Blinddetektor 50 vom Drehfeldfluß verursachte Störungen beseitigt. Das rotierende Feld wirkt in der gleichen Weise auf den Aktivdetektor 48 und auf den Blinddetektor 50, so daß sich die vom Drehfeld verursachten Signale aufheben, während ein eindeutiges Signal zurückbleibt, das von einer am Aktivdetektor erscheinenden Magnetblase verursacht wird und dann festgestellt und mit Hilfe der Stifte 52 und 54 abgegeben werden kann.

Eine an den Nebenschleifenabschnitt 26 angrenzende Nebenschleife 56 ist der Speicherung von Synchronisierungsdaten und von Daten einer Redundanzschleifenübersicht zugewiesen. Diese speziell zugewiesene Schleife 56 kann nur Daten empfangen, die von Schaltungsvorrichtungen geschrieben werden, die an den die Wechselübertragungsleitung 60 impulsförmig ansteuernden Stift 58 angeschlossen sind. Durch eine Einschränkung dieser speziellen Schaltungsvorrichtungen wird verhindert, daß neue Daten in die Nebenschleife 56 geschrieben werden und daß alte Daten nach außen geführt werden, die in der Löschspur 34 absorbiert wurden. Auf diese Weise kann das Synchronisierungsmuster und die Redundanzschleifenübersicht von einem unwissenden Benutzer nicht zerstört werden.

Das Synchronisierungsmuster besteht aus einer Folge von Magnetblasen oder aus fehlenden Magnetblasen (Leerstellen), die ein Muster bilden, das bei Erkennung durch

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einen (anschließend noch zu beschreibenden) Steuer-Chip einen Synchronisierungszustand bestätigt, bei dem sich in den Nebenschleifenabschnitten 24 und 26 gespeicherte Daten bei einer bekannten Adresse in den jeweils zugehörigen Nebenschleifen befinden. Das Synchronisierungsmuster kann auch zusätzliche Informationen enthalten, beispielsweise die Nebenschleifengröße (Bit-Kapazität), Chip-Schreibschutzinformationen und die Chip-Seriennummer. Die in der Nebenschleife gespeicherte Redundanzschleifenübersicht besteht ebenfalls aus einer Folge von Magnetblasen und Leerstellen, die betriebsfähige Nebenschleifen und nicht betriebsfähige oder fehlerhafte Nebenschleifen repräsentieren, die Magnetblasen nicht weitertransportieren können.

Zur Beschreibung der Wirkungsweise der Magnetblasen-Speicheranordnung sei nun auf die Figuren 2 und 3 Bezug genommen. Die Magnetblasen-Speicheranordnung von Figur 3 enthält eine Magnetblasenvorrichtung 102, beispielsweise eine Vorrichtung wie die Magnetblasenvorrichtung 10 von Figur 1. Das Benutzersystem 104, das von der Magnetblasenvorrichtung 102 Gebrauch macht, kann ein Mikroprozessor sein, wie er von der Firma Texas Instruments Incorporated, Dallas, Texas mit der Modellbezeichnung 9900 vertrieben wird. Das Benutzersystem 104 kennt beim Einschalten lediglich die Informationsseite, jedoch nicht die absolute Adresse der Seite innerhalb der Nebenschleife. Die AblaufSteuereinheit 108 steuert den Zugriff auf verschiedene Register, und sie liefert an die Magnetblasenvorrichtung 102 Informationen darüber, welche

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Funktion ausgeführt werden soll. Beim Einschalten bestätigt die AblaufSteuereinheit 108, daß sie mit einem "kalten" Chip befaßt ist, und sie beginnt eine Initialisierung nach Figur 2.

Der erste Schritt der Initialisierung der Magnetblasenvorrichtung ist entsprechend dem Zeitdiagramm von Figur 2 der Blasenschiebestart (BSS) 200, der den Beginn der Weiterbewegung der Blasen in den Nebenschleifen und der unmittelbaren Kopierung der Magnetblasen in die entsprechenden Übertragungswege darstellt. Bei dem Blasenkopierungsvorgang zählt der Hauptspur-Schiebezähler 110 in Figur 3 in Abwärtsrichtung die übrigen Positionen, die die Magnetblase durchlaufen muß, bevor sie am Detektor ankommt. Wenn diese letzte Position erreicht ist, sendet der Schiebezähler 110 ein Signal zur AblaufSteuereinheit 108, die ihrerseits eine Meldung an die Ausgangstreibereinheit 126 abgibt, damit der Detektor aktiviert wird.

Im SynchronisierungsüberSichtsregister 116 ist ein Synchronisierungsmuster gespeichert. Beim Lesen der Daten aus den Nebenschleifen werden die Daten der Nebenschleife 56 nur durch das Datenregister 116 geschoben, bis eine Musterübereinstimmung gefunden wird. Wie im Zeitdiagramm von Figur 2 dargestellt ist, wird nach dem Lesen des letzten Bits des Synchronisierungsmusters 202 und dem Schieben durch das Register 116 ein Synchronisierungsimpuls 204 an den Seitenpositionszähler 122 von Figur 3 geliefert. In diesem Zeitpunkt weis der Seitenpositionszähler 122, daß die Seite 0

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und die absolute Adresse O die gleiche Position in der Nebenschleife einnehmen. Diese Information und die Information über die Größe der Nebenschleifen oder die
Chip-Kapazität ermöglichen dem Zähler 122, mit den
sich weiterbewegenden Magnetblasen im Takt zu bleiben, bis sich die geforderte Datenseite an der Ausgabekopierposition befindet. Das Feldtaktsignal 123 veranlaßt den Zähler 122, jede Felddrehung und jede Seitenbewegung zu zählen.

Das Schleifenübersichtsregister 118 empfängt aus dem
Synchronisierungsübersichtsregister 116 von Figur 3
ein Speichersignal 117» und es beginnt, Datenbits bis
zur Anzahl der Nebenschleifen im System anzunehmen, beispielsweise bis zu den 138 Nebenschleifen von Figur 1. Die im Register 118 gespeicherten Daten werden dazu benutzt, fehlerhafte Nebenschleifen der Magnetblasenvorrichtung 102 während anschließender Lese- und Schreibvorgänge zu maskieren. Beispielsweise kann ein Bit mit dem Wert "Eins" eine einwandfreie Schleife repräsentieren, und ein Bit mit dem Wert "Null" kann eine fehlerhafte Schleife repräsentieren.

Nach Beendigung der in Figur 2 dargestellten Initialisierung sr outine, bei der die Magnetblasenvorrichtung durch Kopieren und Feststellen von Magnetblasen bis zur Abspeicherung des Synchronisierungsmusters 202 und der Redundanzschleifenübersieht 206 in den Registern 116
und 118 von Figur 3 gelesen wird, beginnt der normale
Anwenderbetrieb. Die vom Benutzersystem 104 gewünschte Datenseite wird vom Steuerorgan 106 zu einem Seitenwählregister'120 übertragen. Der Seitenpositions zähler

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122 befindet sich beim Synchronisierungsimpuls 204 auf dem Stand "Null", und er zählt die Blasenpositionen, bis das Komparatorregister 124 meldet, daß die Seitenposition des Zählers 122 der gewünschten Datenseite, die im Seitenwählregister 120 gespeichert ist, äquivalent ist. Das Vorhandensein einer Eingabe mit Chip-Kapazität, d.h. mit der Schleifengröße, ermöglicht dem Seitenpositionszähler 122, automatisch auf den Stand "Null" zurückzukehren, nachdem die letzte Position erreicht worden ist. Das Komparatorregister 124 meldet dann der AblaufSteuereinheit 108, daß die gewünschte Seite zum Lesen oder zum Schreiben zur Verfügung steht. Wenn sich die absolute Adresse 0 und die Seite 0 an der Kopierposition befinden würden und der Benutzer das Schreiben einer neuen Seite 0 wünschte, dann würde der Zähler 122 schrittweise zu der zum Erreichen des Wechselübertragungstores erforderlichen Zahl zählen, wobei diese Information nach der Kenntnis der Schleifengröße berechnet wird. Die Ablaufsteuereinheit 108 gibt dann eine Meldung an die Ausgabesteuereinheit 126 ab, die angibt, welche Betriebsart der Chip anwenden wird, was bedeutet, daß das Wechselübertragungstor oder das Kopiertor aktiviert wird. Nach dem Kopiervorgang zählt der Zähler erneut die bis zum Detektor verbleibenden Positionen, und er aktiviert den Detektor, indem eine Meldung an die AblaufSteuereinheit 108 abgegeben wird, die ihrerseits eine Meldung an die Ausgabeansteuereinheit 126 abgibt.

Die Daten aus der Magnetblasenvorrichtung 102 werden

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dann Datenpuffern 112 und 114 zugeführt, auf die ein Zugriff vom Benutzersystem 104 ausgeübt wird. Bei einem Schreibvorgang in die Magnetblasenvorrichtung wiederholt das Benutzersystem 104 den Seitenbefehl, wie beschrieben wurde, und es speichert die in die Nebenschleifen zu schreibenden Daten in den Datenpuffern 112 und 114 ab.

In der Magnetblasen-Speicheranordnung von Figur 3 macht das Benutzersystem 104 nur von einer Magnetblasen-Speichervorrichtung 102 Gebrauch. Zur Vergrößerung der Kapazität einer solchen Speicheranordnung muß die Anzahl der Magnetblasen-Speichervorrichtungen vergrößert werden. In Figur 4 ist die Anwendung mehrerer Magnetblasen-Speichervorrichtungen 302 dargestellt; außerdem ist veranschaulicht, wie das Synchronisierungsmuster und die Redundanzdaten aus einer speziell zugewiesenen Nebenschleife, beispielsweise der Nebenschleife 56 von Figur 1, gespeichert werden können.

Die Hinzufügung eines nichtpermanenten Direktzugriffsspeichers 304 in Figur 4 zur Speicheranordnung 100 von Figur 3 ermöglicht dem Benutzer, die Redundanzübersichten aller Magnetblasen-Speichervorrichtungen 302 zu speichern. Die Initialisierungsroutine läuft in der gleichen Weise ab, wie oben für die Anordnung mit einem Datenchip beschrieben wurde, wobei sie jedoch nacheinander für jeden Datenchip durchgeführt wird. Die Redundanzübersichten werden im Direktzugriffsspeicher 304 sequentiell zusammen mit der letzten Seitenposition für jeden Datenchip abgespeichert, auf

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die ein Zugriff ausgeübt wird. Das Benutzersystem kann dann einen Zugriff auf Informationen aus den Magnetblasen-Speichervorrichtungen 302 ausüben, indem es eine Chip-Nummer und eine Seiten-Nummer für einen Zugriff auf eine entsprechende Redundanzübersicht angibt, die dann in das Register 118 gelesen wird. Die Ausgabeansteuereinheit 126 (nach Figur 3) löst dann den Betrieb am entsprechenden Daten-Chip aus, wie von der AblaufSteuereinheit 108 von Figur befohlen wird.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Figur 5 dargestellt, wo die Magnetblasen-Speicheranordnung von Figur 1 so abgewandelt ist, daß sich eine Möglichkeit zum Lesen der in der Synchronisierungs- und Redundanzschleife 56 gespeicherten Daten ergibt, ohne daß die gesamte Anordnung der Nebenschleifenabschnitte 24 und 26 gelesen wird. Die Synchronisierungs- und Redundanzschleife 56 wird unter Verwendung der Stifte R₁, 44 und R,, 62 getrennt gelesen. Der Rest der Nebenschleifenabschnitte 24 und 26 wird unter Verwendung der Stifte R₂, 42 und R^, 64 gelesen.

Die Erfindung ist hier im Zusammenhang mit speziellen Ausführungsbeispielen beschrieben worden, doch ist für den Fachmann erkennbar, daß im Rahmen der Erfindung ohne weiteres Abwandlungen und Änderungen möglich sind,

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Patentansprüche

v) Magnetblasenspeicheranordnung,gekennzeichnet durch wenigstens eine dünne Magnetschicht, die Magnetblasen aufrecht erhalten kann, Speicherpositionen für die Magnetblasen auf der Magnetschicht, eine Übertragungsvorrichtung zum Übertragen von Magnetblasen von einer Speicherposition zu einer anderen und eine Sonderfläche auf der Schicht, die der Speicherung von Synchronisierungs-und Redundanz-Daten zugeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine mit den Speicherpositionen verbundene und den Übertragungsvorrichtungen zugeordnete Detektorvorrichtung zum Feststellen der Anwesenheit oder der Abwesenheit der Magnetblasen.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Sonderfläche gespeicherten Daten von einer zweiten Übertragungsvorrichtung adressiert werden.

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4. Magnetblasenspeicheranordnung, gekennzeichnet durch eine Magnetmaterialschicht, die Magnetblasen aufrecht erhalten kann und in ersten und zweiten, mit offenem Ende ausgestatteten Hauptübertragungswegen organisiert ist, die in wirkungsmässiger Zuordnung angrenzend an eine Nebenschleifengruppe zum Speichern der Magnetblasen angeordnet sind, eine an die ersten Hauptübertragungswege angeschlossene Magnetblasenerzeugungsvorrichtung, eine Übertragungsvorrichtung zum Bewegen der Magnetblasen von den ersten Hauptübertragungswegen zu der Nebenschleifengruppe, eine Wiederholungsvorrichtung zwischen der Nebenschleifengruppe und den zweiten Hauptübertragungswegen zum Übertragen von Magnetblasen aus den Nebenschleifen in die zweiten Hauptübertragungswege, eine mit den zweiten Hauptübertragungswegen verbundene und diesen wirkungsmässig zugeordnete Detektorvorrichtung zum Feststellen der Anwesenheit von Magnetblasen und eine angrenzend an die Nebenschleifen angebrachte Sondernebenschleife zum Speichern von Synchronisierungs- und Redundanzdaten.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierungsdaten aus einer vorbestimmten Folge von Magnetblasen bestehen.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Redundanzdaten aus einer vorbestimmten Folge von Magnetblasen zum Auffinden fehlerhafter Nebenschleifen bestehen.

7. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

ein Schreibzugriff auf die Sondernebenschleife mittels einer eigenen zweiten Übertragungsvorrichtung durchgeführt wird.

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8. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lesezugriff auf die Sondernebenschleife mittels einer eigenen zweiten Wiederholungsvorrichtung ausgeführt wird.

9. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine zweite Gruppe von Nebenschleifen, die parallel im Abstand von der ersten Gruppe von Nebenschleifen angebracht ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nebenschleifengruppen jeweils neben einem ersten Hauptübertragungsweg angeordnet sind, mit dem Generatorvorrichtungen verbunden sind.

11. Anordnung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Nebenschleifengruppen jeweils rechtwinklig neben dem zweiten Hauptübertragungsweg angeordnet sind.

12. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zweiten Hauptübertragungswege zum Transportieren von Magnetblasen zu der Detektorvorrichtung zu einem Weg zusammenführen.

13. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorvorrichtung zum Feststellen von Magnetblasen eine aktive Detektorvorrichtung zum Feststellen von Magnetblasen und eine Blinddetektorvorrichtung zum Löschen von durch das Drehmagnetfeld verursachtem Rauschen enthält.

14. Anordnung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine mit den ersten Hauptausbreitungswegen verbundene Löschvorrichtung zum Zerstören von Magnetblasen.

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15. .Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschvorrichtung einen Permanentmagnet aufweist, dessen Polarität der Polarität der Magnetblasen entgegengesetzt ist.

16. Magnetblasenspeicheranordnung , gekennzeichnet durch einen Daten-Chip mit einer dünnen, zur Erzeugung von Magnetblasen geeigneten Magnetschicht, die in ersten und zweiten offene Enden aufweisenden Hauptübertragungswegen organisiert ist, die zum Speichern der Magnetblasen angrenzend an eine Gruppe von Nebenschleifen angeordnet und diesen wirkungsmässig zugeordnet sind, eine Übertragungsvorrichtung zum Bewegen der Magnetblasen aus den ersten Hauptübertragungswegen in die Nebenschleifengruppe, eine zwischen der Nebenschleifengruppe und dem zweiten Hauptübertragungsweg angeordnete Wiederholungsvorrichtung zum Übertragen von Magnetblasen aus den Nebenschleifen in den zweiten Hauptübertragungsweg, eine mit dem zweiten Hauptübertragungsweg verbundene und diesem wirkungsmässig zugeordnete Detektorvorrichtung zum Feststellen der Anwesenheit von Magnetblasen, eine parallel zu der Nebenschleifengruppe angeordnete Sondernebenschleife zum Speichern von Synchronisierungs- und Redundanzdaten, und eine Steuervorrichtung zum Weiterbewegen erster und zweiter Magnetblasen längs jedes Hauptübertragung swegs und längs der Nebenschleifen mit einer ausgewählten Taktfrequenz und zum Steuern der Übertragung von Magnetblasen zwischen den Nebenschleifen und dem ersten und zweiten Hauptübertragungsweg..

17. Anordnung nach Anspruch 16,dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung folgende Baueinheiten enthält: einen mit dem Daten-Chip verbundenen Synchronisierungs-

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datenspeicher, einen mit dem Daten-Chip verbundenen Redundanzdatenspeicher, eine Zählvorrichtung zur Abgabe eines Signals zur Verfolgung des Orts der in der Nebenschleifengruppe gespeicherten Daten, eine Folgezeitsteuervorrichtung zur Abgabe von Signalen an den Daten-Chip, die Betriebsarten angeben, und einen Datenpuffer zum Speichern von dem Daten-Chip entnommenen Daten für die Anwendung durch eine Datenverarbe itungse inhe it.

18. Anordnung nach Anspruch 17» gekennzeichnet durch eine Taktvorrichtung zur Abgabe eines Signals an den Daten-Chip zur Initialisierung des Redundanzdatenspeichers.

19. Anordnung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß der Synchronisierungsdatenspeicher und der Redundanzdatenspeicher Schieberegister enthält.

20. Anordnung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch mehrere Daten-Chips.

21. Anordnung nach Anspruch 20 ., gekennzeichnet durch einen mit den mehreren Daten-Chips und der Steuervorrichtung verbundene nichtpermanente Speichervorrichtung.

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