DE2835128C2 - Magnetblasendomänenvorrichtung mit integriertem Puffer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich aiii Magnetblasendomänenvorrichtungen gemäß dsm O;.?evbegriff des Anspruchs 1.

Pufferspeicher werden in der Computerspeicherhierarchie verwendet um den Datenfluß zwischen dem Massenspeicher und dem Hauptspeicher des Computers zu verbessern. Erfahrungsgemäß ist es wahrscheinlich, daß ein Block von Daten, nachdem er einmal aufgerufen wurde, kurz danach wieder aufgerufen wird. Dadurch, daß man die zuletzt aufgerufenen Datenblöcke in einem Pufferspeicher hält wird die durchschnittliche Datenflußrate stark vergrößert da der Puffer innerhalb einer wesentlich kürzeren Zeit als der Massenspeicher arbeitet Ein Massenspeicher gehört normalerweise zur magnetischen Aufzeichnungsbauart d. h. es handelt sich beispielsweise um Platten, Trommeln u. dgl. Der Puffer weist andererseits Speicher aus Halbleitern oder Magnetkernen auf.

Die Magnetblasendomänentechnologie kann bei den Massenspeichern Verwendung finden, wobei die Domänentechnologie anders als dir. magnetische Aufzeichnungstechnik sehr flexibel hinsichtlich der Manipulation der Daten innerhalb der Blasenchips ist. Blasendomänen können zwischen unterschiedlichen Speicherspuren geschaltet werden und die Umordnung von Daten kann ohne weiteres durchgeführt werden. Diese Merkmale machen es möglich, Blasenspeicher oder Domänenspeicher mit unterschiedlicher Kapazität und Zugriffszeit auszubilden. Anders ausgedrückt kann eine integrierte Speicherhierarchie unter Verwendung der Magnetbla-

sendomänentechnologie vorgesehen werden.

Es wurden bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um die Datenumordnung innerhalb des Blasenchip zu erreichen. Eine solche Möglichkeit wird von C Tung u.a. in »Bubble Ladder for Information s Processing«, IEEE Transaction on Magnetics, VoL Mag. 11, Nr. 5, SepL 1975, Seite 463, beschrieben. In dieser Literaturstelle ->ird eine sogenannte Blasenleher verwendet, die aus einer großen Speicherschleife besteht, die selektiv in zwei oder mehr Unterschleifen durch die Verwendung von Kreuzungsschaltern unterteilt werden kann. Auf diese Weise kann die Datenordnung durch richtige Steuerung der Arbeitsweise der Schalter bezüglich der Information in der Schleife erreicht werden.

Ferner beschreibt Bonyhard u. a. in »Dynamic Data Reallocation in Bubble Memories«, BSTJ, Bd. 52, S. 307 (1973), die Verwendung einer neuen Schaltungsform. Bei dieser Version kann ein Bit (Blase) eingesetzt oder entfernt werden, ohne einen Spalt in der Speichsrschlei- 2Q fe zu lassen als eine Funktion der Richtung des Feldsinnes der Drehung. Der Bjasendomänenaustausch und somit die Umordnung von Daten kann dadurch ausgeführt werden.

In US-PS 37 01 132 ist von Bonyhard u.a. die dynamische Umordnung von Information bei Serienspeicheranordriungen beschrieben, und zwar insbesondere ein Blasendomänenmassenspeicher der Hanpt/Neben-Schleifenkonfiguration; die Umordnung von gespeicherter Information abhängig vom kürzlichen Gebrauch der Information ist dabei möglich.

US-PS 37 37 882 beschreibt die Verwendung von geschlossenen Pfaden, die zum Zwecke eines Auslesevorgangs eine Blase enthalten. Wenn man beispielsweise die in einem Kanal enthaltene Information auslesen will, so wird ein Schalter betätigt, um den Zirkulationsweg im Speicherkanal zu ändern. Die umlaufenden Blasen laufen dann längs einem neuen Weg, auf welche Weise sie naha genug an einen Auslesekanal kommen, um eine Abstoßkraft auf die in dem geschlossenen Pfad *> befindlichen Blasen auszuüben. Dies führt schließlich dazu, daß die im am weitesten links gelegenen Pfad befindliche Blase in den Detektor abgegeben wird.

Es sind jedoch alternative Verfahren zur Umordnung von Blasenaomäneninformation für eine verbesserte *⁵ Betriebsweise des Speichers erwünscht. Zudem ist es zweckmäßig, Schaltungskomponenten vorzusehen, die die Leistungsfähigkeit dieser Vorrichtungsart verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Magnetblaseiidomänenvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs derart auszubilden, daß sowohl die Übertragung einer Blase von einem Fortpflanzungspfad zu einem anderen Fortpflanzungspfad möglich ist, gleichzeitig aber die Blase für eine ^ss vorgeschriebene Anzahl von Zyklen in einem Pufferzustand gehalten werden kann, um sodann die Übertragung der Blase zum anderen Fortpflanzungspfad zu bewirken. Auf diese Weise kann irgendeine beliebig innerhalb einer Speicherschleife angeordnete Blase zu ^ω irgendeinem beliebigen PIaU in einer Speicherschleife übertragen werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Magnetblascnvorrichilling gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs d\C Maßnahmen des Kennzei- chens dieses Anspruchs vo.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den UnteransDrüchen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten dtr Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen . anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig.2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig.3 und 4 Blasendomänenspeichersysteme unter Verwendung der Vorrichtungen gemäß F i g. 1 und 2.

Fig.1 zeigt einen Übertragungs-Halte-Obertragungsschalter 100, der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung bildet Der Schalter 100 kann als ein Tandemoder Leeriaufschalter bezeichnet werden und weist grundsätzlich Chevron-Spalten 1 und 3 zusammen mit einer Scheibe 2 auf. Die Elemente 1, 2 und 3 werden typischerweise aus Permalloy auf einem (nicht gezeigten) plattenförmigen Magnetblasendomänenmaterial hergestellt, wie dies bekannt ist. Die CV^vron-Spalten 1 und 3 weisen jeweils 3 Chevroa-EieniCflti». auf, obwohl auch andere Zahlen verwendet werden können. Die Scheitel der Chevrons sind aufeinander zu und zur Scheibe 2 hin gerichtet, die zwischen den Chevron-Spalten angeordnet ist. Elemente 4 bis 9 und 4/4 bis 9A stellen Teile der Fortpflanzungspfade dar, mit denen der Übertragungsschalter 100 in Verbindung steht. Zudem sind Leiter Cl und CI angeordnet, um den Übertragungsschalter mit Steuersignalen zu beliefern. Jeder der Leiter Ci und CI weist einen relativ breiten Leiterteil auf, der den anderen Teil der Verrichtung nicht beeinflußt, und die Leiter weisen ferner einen relativ schmalen Teil benachbart zu den Scheiteln der Chevron-Spalten 1 bzw. 3 auf. Die Leiter unterstützen die Übertragung der Magnetblasendomänen durch den Schalter.

An dieser Stelle sei auf den Artikel »Progress in AH-Permalloy Bubble Control Functions« von T. J. Nelson, AIP Conference Proceedings, Nr. 18, Teil 5, S. 95—99 (1974) hingewiesen. Diese Veröffentlichung beschreibt ein ganz aus Permalloy bestehendes Übertragungs-Gate mit einem Paar von entgegengesetzt gerichteten Chevron-Spalten, die nut einem Leiter verbunden sind, der die Scheitel jedes der Chevrons verbindet Die ein einziges Niveau aufweisende Vorrichtung der eben genannten Nelson-Veröffentlichung beschreibt die Arbeitsweise dieser Vorrichtung. Die Nelson-Vorrichtung ist entweder zur Übertragung oder der Verdoppelung von Signalen von einer Chevron-Spalte zur anderen infolge des Anlegens eines Steuersignals an den einzelnen Steuerleiter in der Lage. Unter Bezugnahme auf die F t g. 1 sei angenommen, daß sicJ* Blasen durch die entsprechenden Pfade 4,5,6 usw. und auch durch AA, SA, 6A usw. fortpflanzen, und zwar in üblicher Weise unter Steuerung des Drehfeldes Hr. Somit bilden die Chevron-Spalten 1 und 3 Teile der entsprechenden Fortpflanzungspfade. Die Blasen in den entsprechenden Pfaden pflanzen sich in den durch die Pfeile A bzw. B vorgr jchlagenen Richtungen fort

Wenn eine Blase von einem Pfad zum anderen übertragen werden soll, so läuft die sich durch den einen oder anderen Pfad fortpflanzende Blase, beispielsweise durch den mit A bezeichneten Pfad, von den Elementen 4, 5, 6 und 7 zum rechten Ende der Chevrons in Chevron-Spalte 3. W^nn sich das Feld Hn von der 0°-Positon zur 90°-Position verdreht, so hat die Blase die Tendenz, sich zu den Scheiteln der Chevrons in Spalte 3 hin zu bewegen. Bei annähernd der 90°-Position von Hr wird jedoch ein geeignetes

Steuersignal an den Leiter C2 geliefert, um ein Blockierfeld bezüglich Chevron Spalte 3 zu liefern. Auf diese Weise wird die Blase an den rechten Enden der Spalte 3 hinsichtlich des Erreichens der Scheitel blockiert. Das am Kondensator C2 erzeugte Feld veranlaßt jedoch die weitere Dehnung der Blase von Chevron-Spalte 3 zur Scheibe 2. Wenn das Feld Hr die Rotation fortsetzt, so wird die Blase zu Scheibe 2 übertragen. Wenn das Feld Hr annähernd die 270° -Position erreicht, so wird das Signal an Leiter 6 2 beendet. Zu diesem Zeitpunkt ist der Pol an Scheibe 2 hinreichend stark, um die Blase von der Chevron-Spalte 3 anzuziehen, wobei die Blase nunmehr durch Scheibe 2 »eingefangen« ist und infolge des Feldes Hr darum herum zirkuliert. Die Blase ist nunmehr von Chevron-Spalte 3 übertragen, wodurch ein »Raum« durch die Elemente 8,9 usw. übertragen ist.

Nimmt man an, daB keine weiteren Signale an die Leiter geliefert werden, so pflanzt sich die Blase nunmehr um den Umfang der Scheibe 2 herum synchron mit dem Feld Hr fort. In gleicher Weise setzen andere längs der durch Pfeile A und B angedeuteten Pfade sich fortpflanzende Blasen die Fortpflanzung infolge des Feldes Hr fort. Man erkennt somit, daß eine einzelne Blase aus der Blasenfolge in Pfad A entfernt wurde und auf Scheibe 2 »gespeichert« wurde. Die Blase auf der Scheibe 2 setzt die Rotation darum herum bei NichtVorhandensein irgendeiner weiteren Aktivität fort. In ähnlicher Weise kann eine Blase von der Chevron-Spalte 3 in Pfad A auf Scheibe 2 verdoppelt werden. Die Verdopplung wird durch das entsprechende Signal an Leiter C2 erreicht. Das Signal besteht aus einem Doppelstromimpuls. Der erste Impuls wird dann angelegt, wenn das Treiberfeld Hr die 90°-Position erreicht. Die Polarität des Impulses ist derart gewählt, daß sich die Blase zwischen Chevron-Spalte 3 und Scheibe 2 dehnt Wenn das Feld W*sich weiter verdreht, so streckt sich die Blase diagonal zwischen diesen zwei Elementen, bis bei annähernd der 270°-Position ein zweiter Stromimpuls angelegt wird, um den Blasenstreifen in zwei Teile zu zerschneiden. Der eine Teil setzt die Fortpflanzung in Pfad A wie die ursprüngliche Bi'ase fort, und der zweite Teil rotiert um die Scheibe 2 synchron mit dem Antriebs- oder Treiberfeld Hr.

Um die Blase auf Scheibe 2 zu verwenden, wird nunmehr ein Steuersignal an die Leiter C1 und/oder C2 geliefert. Wenn ein Signal an den Leiter Ci geliefert wird, so wird das Signal bei ungefähr dem 90°-Wirikel von Hr geliefert, um den um Scheibe 2 rotierenden Impuls zu blockieren. Wiederum blockiert das durch den Strom auf Leiter Π gelieferte Feld die Blase auf der Scheibe 2 auf der rechten Seite des Leiters Ci. Die Blase transferiert zur Chevron-Spalte 1, wenn das Feld Hr annähernd die 270°-Position erreicht in diesem Beispiel erzeugt dann das magnetische Feld Hr Pole an den Elementen SA, 9/4 usw., um die Blase von der Chevron-Spalte 1 durch den Rest des durch Pfeil B angedeuteten Fortpflanzungspfades fortzupflanzen.

Obwohl die Fortpflanzung vom Pfad A zum Pfad B über Scheibe 2 beschrieben wurde, kann doch die Fortpflanzung in jeder Richtung erfolgen. Zudem ist es möglich, Blasen von einem Pfad zum anderen im wesentlichen gleichzeitig zu übertragen oder auszutauschen.

in Fig.2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel verwendet der Schalter 101 die als »Halbscheiben-« oder »Spitzhacken-« Elemente bezeichneten Elemente.

Somit ist die Scheibe 22 zwischen zwei Elementen ähnlich den oben beschriebenen angeordnet. Beispielsweise ist das Element 21 als ein sogenanntes »Spitzhacken«-Element dargestellt. Andererseits ist das Element 23 als ein Halbscheibenelement gezeigt. Ein langgestreckter Balkenteil 23,4 ist mit gestricheltem Umriß dargestellt, um den Umriß eines weiteren Spitzhackenelements anzudeuten. Typischerweise sieht im Ausführungsbeispiel der F i g. 2 das Halbscheibeneleo ment 23 den geeigneten Betrieb vor. Die Scheibe 22 kann zusammen mit einem Paar von Halbscheiben, einem Paar von Spitzhacken oder einer Kombination von beiden verwendet werden. Die Leiter C21 und C22 sind längs den Linien der Leiter C1 und CT. der F i g. I vorgesehen.

Blasen pflanzen sich durch die Pfeile Al oder B2 angedeuteten Pfade in üblicher Weise bei Nichtvorhandensein von an entweder Leiter C21 oder C22 angelegten Signalen fort Die durch Pfad A 2 sich fortzupflanzenden Blasen pflanzen sich über die Elemente 24, 25, 26, 23, 28, 29 usw. fort. In ähnlicher Weise pflanzen sich die längs Pfad B 2 fortpflanzenden Blasen von Element 24/4 zu den Elementen 25A, 26A, 21, 28/4 bis 29/4 usw. fort. Die Formen der Elemente 26, 2' 26/4, 28 und 28/4 sind für optimalen Betrieb zweckmäßig, aber nicht erforderlich.

Wie unter Bezugnahme auf Fig. I beschrieben, wird beim Ap'?gen eines Steuersignals an Leiter C21 eine Blase von Element 21 zur Scheibe 22 oder umgekehrt übertragen. Ebenfalls gestattet das Anlegen des Signals an Leiter C22 die Übertragung einer Blase von Scheibe 22 zum Element 23 und umgekehrt. Infolgedessen kann eine Blase von entweder Element 21 oder Element 23 zu Scheibe 22 übertragen und darauf gespeichert werden. Die zur Scheibe 22 übertragene Blase setzt die Rotation um den Umfang derselben fort, und zwar infolge des Rotationsfeldes Hr, bis ein geeigneter Übergang infolge eines Steuersignals auf Leitern C21 oder C22 bewirkt wird.

•w Zusammenfassend sehen die Fig. 1 und 2 Schalter vor, welche eine Blase von einer ersten Spur (Speicherung) übertragen oder verdoppeln, die Blase für irgendeine Anzahl von Zyklen von Hr halten und sodann zu einer zweiten Spur (l/O-Spur) übertragen. Eine in dem Chevron- oder Halbscheibenelement angeordnete Blase dann zur Scheibe übertragen oder verdoppelt werden, und zwar durch Anlegen eines geeigneten Stromimpulses oder geeigneter Stromimpulse an den Steuerleiter. Diese Art von Schaltoperationen wird allgemein in der o.g. Nelson-Druckschrift beschrieben.

Die Blase verbleibt nach ihrer Übertragung auf der Scheibe und zirkuliert um diese herum für irgendeine Anzahl von Zyklen von Hr. Die Übertragung der Blase von der Scheibe zum anderen Chevron-Spalten- (oder Halbscheiben-) Element kann durch Anlegen des entsprechenden Stromimpulses an den anderen Steuerleiter erreicht werden. Die zweite Übertragung kann einen Zyklus nach der ersten Übertragung durchgeführt werden. Auf diese Weise ist der Schalter in der Lage, eine Blase von irgendeiner willkürlichen Position in der ersten Spur auch zu irgendeiner anderen willkürlichen Position in der zweiten Spur in der kürzestmöglichen Zeit zu übertragen, und zwar unter Auschluß der Umkehr des Treiberfelddrehsinns. Ferner kann die Blase auch zu der ersten Spur an einer unterschiedlichen Stelle im Blasenstrom zurückgeführt werden, wobei auf diese Weise eine Umordnung erreicht werden kann.

In F i g. 3 ist ein eine Magnetblasendomänenspeichervorrichtung oder ein System dargestellt, wclche(s) die gepufferte Nebenschleifen-Organisation verwendet. Die Magnetspeichel vorrichtung weist eine Vielzahl von Speicherschleifen 1-L bis M-Lund auch 1-/? bis M-/? auf. Die Gesamtzahl der vorhandenen Schleifen kann irgendeine gewünschte Zahl sein, wobei das Minimum zwei ScV-iifen ist und eine mit L und die andere mit R (einem Su?fix) gekennzeichnet ist. Das Suffix bezieht sich in dieser Beschreibung auf die linke oder rechte Seite des Speichers, wie gezeigt.

Jede der Speicherschleifen weist einen geeigneten Fortpflanzungspfad oder eine Spur, gebildet aus irgendwelchen geeigneten Fortpflanzungspfadvorrichtungen, auf. Das heißt, die Fortpflanzungspfade können geeignete Blasendomänenvorrichtungsstrukturen aufweisen, wie beispielsweise Chevrons, T-Stäbe, H-Stäbe, I-Stäbe (oder -Balken) usw. sowie auch Kombinationen daraus. Darüber hinaus kann jede Speicherschleife nrier Pufferschleife eine Vielzahl von in Wechselwirkung stehenden Schleifen oder Pfaden aufweisen.

Jede der Speicherschleifen ist mit einem Übertragungsschalter 19 oder 20 gekoppelt. Die Übertragungsschalter 19 oder 20 sind »Spitzhackenw-Schalter oder irgendwelche anderen bekannten aktiven Übertragungs-Schalter. Die Übertragungsschalter 19 oder 20 sind mit Schreib/Lösch-Schleifen 12 bzw. 13 gekoppelt. Die Schreib/Lösch-Schleifen 12 und 13 können mit irgendeinem geeigneten Ablauf, wie beispielsweise einer Schutzschiene 14, verbunden sein. Der Einschluß der Sch· tzschiene 14 ist nicht wesentlich, sieht aber eine verbesserte Anordnung vor. Die Übertragungsschalter 19 und 20 sind (wenn notwendig) mit einem gemeinsamen Leiter 15 verbunden, der zum Empfang des Übertragungssignals TR1 von der entsprechenden Signalquelle angeschaltet ist.

Zudem können Schreib/Lösch-Schleifen 12 und 13 mit geeigneten Generatoren Gl bzw. (72 verbunden sein. Die Generatoren GX und Gl können durch irgendwelche geeigneten Generatoren gebildet sein, wie beispielsweise bekannte Schleifengeneratoren, ohne aber darauf beschränkt zu sein. Bei dieser Anordnung können die Schleifen 12 und 13 verwendet werden, um Information in Speicherschleifen XL bis ML und XR bis MR über Übertragungsschalter 19 bzw. 20 einzuschreiben. Wie im folgenden beschrieben, sieht diese Anordnung ein alternatives Eingangssystem für die Speichervorrichtung vor.

Die Übertragungs/Verdoppelungs-Schalter 17 und 18 sind mit Zugriffsschleifen 10 bzw. 11 gekoppelt. Zugriff-(Übertragungs-) Schleife 11 weist einen geeigneten Generator GX' von geeigneter Form, wie beispielsweise einen Schleifengenerator auf. Ein gleichartiger Generator G 2' ist mit der Zugnffsschleife 10 verbunden. Obwohl die Leiterschleifen der Generatoren G Γ und G 2' separat angeschlossen dargestellt sind, so können sie doch auch in Serie miteinander geschaltet sein und derart angeordnet sein, daß sie ein gemeinsames Signal von einer geeigneten Blasen-Quelle empfangen können.

Die Enden der Zugriffsschleifen 10 und 11 sind mit Detektoren DX bzw. D 2 verbunden. Die Detektoren DX und D 2 sind schematisch dargestellt und können irgendeine geeignete Bauart des bekannten Streck-Detektors sein. Die Detektoren DX und D 2 sind vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, miteinander in einem gemeinsamen (nicht gezeigten) Brückennetzwerk geschaltet, in dem die volle Datenausgangsgröße der Speichervorrichtung gewonnen wird.

Bei dem speziellen hier beschriebenen System ist es wichtig, daß die Anordnung zwischen den entsprechenden Generatoren und Detektoren vorgesehen ist. Es ist klar, daß der Generator auf der einen Seite der Vorrichtung, beispielsweise Generator G 2' eine Periode dichter zu den zugehörigen Schaltern 18 angeordnet ist, als der andere Generator, beispielsweise GX' gegenüber dem zugehörigen Schalter 17 angeordnet ist.

in Zudem ist der Detektor auf der zuerst genannten Seite, in diesem Fall der Detektor D 2, um eine Periode weiter von den zugehörigen Schaltern, beispielsweise den Schaltern 18, weg als der Detektor auf der anderen Seite, nämlich der Detektor D 1 bezüglich der Schalter ii 17. Natürlich können auch andere Detektorschemata oder -anordnungen verwendet werden.

Ebenfalls verbunden mit den Transferschaltern 17 und 18 sind Pufferschleifen BX-LB2-L... BXR, B 2- R usw. Es ist eine Pufferschleife mit jeder Speicherschleife in der Speichervorrichtung verbunden. Diese Pufferschleifen können irgendeine Anzahl und Form von Vorrichtungsstrukturen aufweisen, wie beispielsweise Chevrons, T-Stangen, Η-Stangen usw., und zwar in der gleichen Weise wie die Speicherschleifen. Zwischen jede Pufferschleife und die zugehörige Speicherschleife ist ein Übertragungsschalter 100 geschaltet. Der Übertragungsschalter 100 ist von der in Fig. 1 gezeigten Bauart. Natürlich kann auch der Schalter 101, wie er in F i g. 2 gezeigt ist, anstelle des Schalters 100 in F i g. 3 Verwendung finden. Der Übertragungsschalter 100 ist mit Leitern T und TR 2 assoziiert. Durch entsprechendes Anlegen der Signale an die Leiter, die die Gegenstücke der Leiter Cl undC2(C21 oderC22) der vorgehenden Beschreibung sind, kann die Arbeits-

weise der Übertragungsschalter gesteuert werden.

Der grundsätzliche Betrieb des Speichers folgt der Standardroutine. Beispielsweise sei anfangs angenommen, daß die Speichervorrichtung gelöscht ist. Um eine Blase zu erzeugen, werden die Magnetfelder Hb und Hr

■»ο in den entsprechenden Richtungen angelegt. Ein Signal wird durch die Generatorquelle an den Generatorleiter angelegt. Wenn dieses Signal zur entsprechenden Zeit angelegt wird, so wird der Aufbau einer Blase in jeder der Zugriffsschleifen 10 und 11 als Ergebnis der Operationen an den Generatoren G Γ und G 2' oder in Schreib/Lösch-Schleifen 12 und 13 als Ergebnis der Operation der Generatoren G X und G 2 hervorgerufen. Unter dem Einfluß der angelegten Felder pflanzen sich die Blasen längs der Schleifen 10 und 11 (oder

so Schreib/Lösch-Schleifen 12 und 13) in üblicher Weise fort Um die Speicherblasen in entsprechenden Speicnerschleifen zu speichern, wird ein Signal an Leitung 16 durch Quelle TR 3 angelegt, was die Verdoppelungs/Übertragungs-Schalter 17, 18 aktiviert Umgekehrt kann ein Signal an Leitung 15 durch die Quelle 77? 1 angelegt werden, um die Verdoppelungs/ Übertragungs-Schalter 19 und 20 zu aktivieren. Wenn die Aufspaltlösung verwendet wird, so wird eine der Blasen in die entsprechende Speicherschleife übertra-

gen. Diese Übertragung erfolgt direkt (Pfad 12) oder über Pufferschleifen B X -L usw. Die zweite Blase pflanzt sich durch die Zugriffsschleife fort und heraus aus der aktiven Vorrichtungsfläche durch den Schutzschienendetektor. Auf diese Weise wird eine sowohl in die Zugriffsschleifen 10 als auch 11 (oder 12 und 13) eingeschriebene Anzahl von Daten-Bits = iV, in die Speicherschleifen, jeweils 1 Bit, eingeschrieben. Auf diese Weise wird das erste Bit zur Speicherschleife X-L,

das zweite Bit in die Schleife \-R, und das dritte Bit in die Schleife 2-L usw. übertragen.

Zum Lesen der in die Speicherschleifen eingespeicherten Daten werden die Blasen um die Speicherschleifen unter dem Einfluß der angelegten Magnetfelder fortgepflanzt. Ein Teil der in den Speicherschleifen gespeicherten Daten kann durch die Tandemschaker verdoppelt uf'd in die Pufferschleifen übertragen werden. Zur entsprechenden Zeit wird das richtige Signal durch Quelle TR 3 an Leiter 16 geliefert, um die Schalter 17 und 18 einzuschalten, um Blasen von den Speicherschleifen zu den entsprechenden Zugriffsschleifen 10 oder 11 und sodann zu den Detektoren DX bzw. D 2 zu verdoppeln. Zudem werden durch das Anlegen des entsprechenden Signals an den Leiter 15 durch Quelle TR 1 Übertragungsschalter 19 und 20 aktiviert, und somit werden die Inhalte der Speicherschleifen zu den Löschschleifen 12 und 13 übertragen und fortgepflanzt zu Führungsschiene 14, wo die Blasen verdünnt oder vernichtet werden.

Unter Verwendung der speziellen Anordnung von Generatoren und Detektoren bezüglich der Schalter wird eine verbesserte Arbeitsweise der Vorrichtung erreicht. Die Haupt/Neben-Schleifenorganisation (und deren Abwandlungen) besteht grundsätzlich aus einer Gruppe von mit dichtem Abstand angeordneten Wiedereintritts-Speicherschleifen (Neben-Schleifen). Jede Speicherschleife, z. B. X-L, ist an einem Ende (oder beiden) durch einen Schalter, beispielsweise Schalter 17, abgeschlossen (Übertragung, Verdopplung). Diese Schalter verbinden die Nebenschleifen mit der oder den Hauptschleife(n), welche Blasen zu und von Ausgangsund Eingangsanschlüssen der Vorrichtung liefern. Um ein Pufferschema vorzusehen, wird eine kleine Pufferschleife, beispielsweise Schleife BX-L, als Zwischenelement zwischen jeder Nebenschleife, beispielsweise Schleife 1-L, und der zugehörigen Zugriffsschleife 10 verwendet, wie dies schematisch in Fig.3 gezeigt ist Die Neben-(Speicher-) Schleifen sind mit den Pufferschleifen durch Tandemschalter, wie die oben beschriebenen, verbunden. Die Funktion der Tandemschalter besteht darin, die Blase aus der Nebenschleife heraus zu übertragen oder zu verdoppeln, und zwar zur zugehörigen Scheibe, um sodann die Blase von der Scheibe zur Pufferschleife zu übertragen. Die Pufferschleife ihrerseits ist mit der Zugriffsschleife über Schalter 17 verbunden.

Die Organisation gemäß F i g. 3 weist die Spaltfeldorganisation von U. S. Patent 40 75 611 auf, die nicht nur die dort beschriebenen Vorteile besitzt, sondern auch die minimale Blockgröße um einen Faktor 2 reduziert. Dies bedeutet natürlich eine Verbesserung bei der Zugriffszeit zu irgendeinem Teil der Daten (Bit-Zugriffszeit).

Die möglichen Betriebsarten der gepufferten Nebenschleifenorganisation sind zahlreich. Beispielsweise können Datenblocks aus den Nebenschleifen in die Pufferschleifen übertragen oder verdoppelt werdea In diesem Fall werden die Blasen aus der Pufferschleife während des Lesens herausverdoppelt und nur dann herausübertragen, wenn ein Datenblock der älteste im Puffer wird und dc-ch einen neuen Block ersetzt wird. Natürlich hat der herausübertragene Block noch immer seine Verdoppelung in den Speicherschleifen. Die individuellen Blasen können zu und aus den geschlossenen Ziigriffsschieifer. verdoppelt oder übertragen werden. Wenn die Blasen aus der Speicherschleife in die Pufferschleife verdoppelt werden, erfolgt keine Datenumordnung innerhalb der Speicherschleifen. Das Löschen und Schreiben kann durch die Pufferschleife oder durch andere Sätze von Schaltern erfolgen, die die andere Seite der Speicherschleifen mit den Schreib/ Lösch-Schleifen verbinden.

Wenn in einem typischen Betriebsfall ein Block von Daten aufgerufen wird, so erfolgt eine Suche durch die (nicht gezeigte) zugehörige Steueielektronik, um festzustellen, ob dieser Block eine Verdopplung in den Pufferschleifen besitzt oder nicht. Wenn die Verdopplung in den Pufferschleifen vorhanden ist, so werden die Blasen einfach heraus zur Hauptschleife verdoppelt und zum Detektor mit einer durchschnittlichen Blockzugriffszeit von

Y_B =

übertragen. Dabei ist nib die Größe der Pufferschleite und /j</ der Abstand zwischen der ersten Pufferschleife, beispielsweise Schleife Bi-U und dem Detektor, d.h.

Detektorverzögerung.

Wenn der Datenblock nur in der Speicherschleife (d. h. nicht in der Pufferschleife) existiert, so wird der Block aus Blasen in Tandemschalter 100 verdoppelt und dort gehalten. Auch wird der älteste Datenblock in den

Pufferschleifen gelöscht, und zwar durch die Übertragung der Blasen heraus zur Hauptschleife. Diese Operationen können in irgendeiner Reihenfolge oder gleichzeitig erfolgen. Der vakante Block wird um die Pufferschleifen herum möglicherweise mehrere Male fortgepflanzt, und zwar abhängig davon, wie lange der neue Datenblock in den Speicherschleifen läuft, um die Tandemschalter zu erreichen. Wenn der vakante Block die Tandemschalter erreicht, so wird der neue Block von den leerlaufenden Scheiben in den Schaltern 100 übertragen. Die Blasen sind sodann halbwegs um die Pufferschleife zu den Übertragungs/Verdoppelungs-Schaitern fortgepflanzt, wo sie aus der Hauptschleife heraus verdoppelt werden. Der neue Block wird nunmehr im Puffer und auch den Speicherschleifen gespeichert, und es kann wiederum der Zugriff in einer relativ kurzen Zeit, verglichen mit der Zeit zum Lauf um die Nebenschleife, erfolgen. Die durchschnittliche Zugriffszeit für einen nicht im Puffer gespeicherten Block ist die folgende:

dabei ist n, die Anzahl der Bits in jeder Speicherschleife, üb die Anzahl der Bits in jeder Pufferschleife und m der Abstand (Bitzählerstand) zwischen dem ersten Schalter in Leseschleife und Detektor.
Aus '

mit Anahe 1 und ti^n,, erkennt man, daß die Zagriäsztit wesentlich kürzer ist als

was die Zugriffszeit in einer nicht gepufferten Organisation ist.

Die Zugriffszeit zu einem Bit ist gleich der durrh3c!inittlichjn Zugriffszeit für einen Block plus der Hälfte der Anzahl der Bits in einem Block (für aufeinanderfolgende Bit-Blöcke). In der gezeigten Organisation bedeutet dies

Jh. T

da die Blockgröße für ein quadratisches Chip -?£ ist. Die

Zugriffszeit zu irgendeinem Teil der Daten kann durch die Länge des Blocks bestimmt sein. Um dies zu vermeiden, kann die Blockgröße noch weiter durch Verwendung höherer Ordnungen des Parallel-Multiplexens reduziert worden; beispielsweise kann das Chip in 4 Unterfelder unterteilt und die Blockgröße um einen weiteren Faktor von 2 vermindert sein.

F i g. 4 zeigt die Hauptschleifenpufferorganisation einer Blasendomänenspeichervorrichtung. Bei diesem Ausführungsbei&piel tragen die den Elementen der F i g. 3 gleichungen Elemente die gleichen Bezugszeichen, wobei aber eine 4 vorangestellt ist. Wiederum ist eine Vielzahl von Speicherschleifen 41 L, 42- L bis AM-L und auch 41-/?, 42-/? bis AM-R vorgesehen. Ein Ende der Speicherschleifen ist mit der Schreib/Lösch-Schleife 412 oder 413 über Übertragungs/Verdoppelungs-Schalter 419 bzw. 420 verbunden. Die Schleifen 412 und 413 weisen einen Generator G 41 oder G 42 auf. Zudem ist jede der Schleifen 412 und 413 mit Schutzschiene 414 verbunden. Die Obertragungs/Verdoppelungsschalter 419 und 420 werden selektiv durch Anlegen von Signal TRAi an Leitung 415 betätigt.

Am anderen Ende ist jede der Speicherschleifen mit einem der Verdoppelungsschalter 417 oder 418 verbunden, die selektiv durch das Anlegen des Replikationssignals R längs Leitung 416 gesteuert sind. Jeder der Verdoppelungsschalter 417 ist ebenfalls mit Hauptschleife AML gekoppelt, wohingegen die Verdoppelungsschalter 418 mit Hauptschleife AMR verbunden sind. Dieser Haupt/Neben-Schleifenbetrieb ist ähnlich wie beim Stand der Technik. Die Generatoren G41' und G 42' sind mit den Hauptschleifen 4 ML bzw. AMR verbunden. Diese Generatoren sind wahlweise Anordnungen im Hinblick auf die Schreib/Lösch-Schleifen 412 und 413. Das heißt. Generatoren G41' und G 42' können anstelle oder zusätzlich zu Generatoren G 41 und G 42 verwendet werden.

Pufferschleifen ABL und ABR sind benachbart zu Hauptschleifen AML bzw. AMR vorgesehen. Tandemschalter 100 liegen zwischen jedem der verbundenen Pufferpaare und Hauptschleifen.

Der Tandemschalter 100 kann einer der Schalter 100 bzw. 101, gezeigt und beschrieben unter Bezugnahme auf die F; g. 1 und 2, sein. Die Tandemschalter 100 werden durch das selektive Anlegen von Signalen 77? 42 und TA zur Steuerung von deren Betrieb gesteuert Passive Verdoppler 410 und 411 sind mit jeder der Pufferschleifen ABL bzw. ABR verbunden. Die Informationsfortpflanzung um die Pufferschleifen herum wird durch den zugehörigen Verdoppler verdoppelt und an den zugehörigen Detektor D 41 bzw. D 4z geliefert Zudem sind wahlweise Generatoren G 4i" u/:d G 42" als mit den Pufferschleifen verbunden dargestellt Diese Generatoren kennen zusätzlich oder ansteile der anderen zuvor beschriebenen Generators verwendet werden.

Die Pufferung wird durch Einsetzen einer kleinen Pufferschleife zwischen dem Detektor und der zugehörigen Hauptschleife vorgesehen. Eine geschlossene Zugriffsschleife (beispielsweise AMR, AML) wird verwendet, da der Zugriff von unterschiedlichen Blöcken die Fortpflanzung vuii Blasen um die Hauptschleifc herum umfaßt. Es kann sein, daß die Datenrückführung zur Speicherschleife nicht notwendig ist. üs können jedoch, wenn gewünscht, Verdopplungsschalter zwisehen den Speicherschleifen und der Hauptschleifc verwendet werden. Die Informationsseiten werden zugriffsmäßig zur Hauptschleife gebracht, und zwar entweder in der Form von aufeinanderfolgenden Bits durch Verdoppelung oder Übertragung von Blasen in

zwei aufeinanderfolgenden Zyklen oder durch Übertragung von nur einer Blase von jeder Speicherschleife und unter Verwendung von zwei Hauptschleifen zur Erzeugung eines aufeinanderfolgenden Bit-Zugriffs (ähnlich der Split-Field-(Spaltfeldorganisation), die

2C unter Bezugnahme auf F i g. 3 beschrieben wurde.

Um die Kauptschleife vollständig zu benutzen, erfolgt der Zugriff zu einer Hälfte der Seite in einem Schritt. Der Block wird halb um die Hauptschleife herum fortgepflanzt, bis die 77/?-Schalter gelöscht sind, und die andere Hälfte der Seite wird herausverdoppelt.

Es sind wiederum zahlreiche Betriebsarten diese.. Chip möglich. Der typischste Betrieb besteht jedoch darin, daß die Blasen aus den Nebenschleifen heraus in die Hauptschleifen verdoppelt werden. Die Blasen werden sodann aus der Hauptschleife heraus zu den Pufferschleifen übertragen. Das Löschen und Schreiben neuer Daten erfolgt am anderen Ende der Speicherschleifen durch die Übertragungsschalter, welche die Speicherschleife mit den Schreib/Lösch-Spuren verbinden. Bei der Feststellung oder Detektion werden Blasen aus der Pufferscheibe zum Detektor durch einen passiven Verdoppler verdoppelt. Zur Erzeugung großer Informationsblocks kann es zweckmäßig sein, nstociJI Chips (der in F i g. 4 vorgeschlagenen Art) parallel anzuordnen.

Somit wird bei einem typischen Betrieb des Chips, wenn sich der erforderliche Datenblock bereits im Puffer befindet, der Zugriff vorgenommen durch Fortpflanzung der Blasen, bis der verdoppelte Block den

Detektor erreicht. Die durchschnittliche Zugriffszeit Y_A für einen bereits im Puffer befindlichen B^v· ck ist folgende

dabei ist π/, die Zahl oder die Bits in der Pufferschleife, wobei /7rf die Detektorverzögerung gemessen von der Tandemschalterposition ist

Wenn sich der erforderliche Block in der Hauptschleife befindet so wird der älteste Block im Puffer als erstes durch den Tandemschalter zu seiner ursprünglichen Position in der Hauptschleife zurückgebracht Sodann wird der neue Block ebenfalls durch den Tandemschalter in die Leerstelle transferiert die durch den neu in den Puffer gebrachten Block übriggelassen wurde, und sodann erfolgt die Verdoppelung in den Detektor wie oben erläutert Die durchschnittliche Zugriffszeit für ein derartiges Verfahren ist folgende:

-N_m+nj>.

Dabei ist N_m die Bit-Kapazität der Hauptschleife. Für einen in «jon Nebenschleifen gespeicherten Block wird die durchschnittliche Zugriffszeit weiter vergrö-

Y= f

ßert um ·& (die Hälfte der Nebenschleifengröße).

Nimmt man die Wahrscheinlichkeit, daß der erforderliche Block sich im Puffer, Hauptschleife und Nebenschleifen befindet, mit A4, h_m fi_s, (b_b+fi_m+Aj=I) an, so ist die durchschnittliche Zugriffszeit die folgende:

Wenn h_m< 1 ist, so erkennt man, daß die durchschnittliehe Zugriffszeit wesentlich kurzer ist als die der nichtgepufferten Organisation. Es ist ebenfalls zu bemerken, daß man nur zwei Zyklen zum Zugriff eines Blocks benötigt So ist die durchschnittliche Zugriffszeit zu irgendeinem Teil der Daten Y+1, d. h. grundsätzlich diegleWiewiedieBiockzugrittszeit Y.

Es wurde somit ein neuer Tandem-Schalter und die zugehörige Chip-Organisation beschrieben, die die Übertragung einer Blase von irgendeiner Position in einer Speicherschleife zu irgendeiner anderen willkürfichen Position in einer Pufferschleife gestattet. Diese Art eines Transfers gestattet die Neuanordnung von Daten τι der kurzestmöglichen Zeit, mit Ausschluß der Umkehr der Rotationsrichtung des Treiberfeldes. Es wurde gezeigt, daß die Anwendung des integrierten Pufferschemas innerhalb entweder der Nebenschieifen oder der Hauptschleifen erfolgen kann. Die Haupt- Schleifenintegration bietet die kürzeste Zugriffszeit auf Kosten höheren Leistungsverbrauchs. Die Neben- oder Minor-Schleifenintegration gestattet einen niedrigeren Leistungsverbrauch, hat aber eine etwas höhere ZugriffszeiL Obwohl dies nicht im einzelnen beschrieben wurde, sei bemerkt, daß das parallele Multiplexen der in den Fig.3 und 4 gezeigten Schaltungen eine weitere Modifikation bildet, was die minimale Blockgröße weiter reduziert und infolgedessen die Zugriffszeit zu einem Teil der in den Speicherschleifen gespeicherten Daten.

Die Beschreibung soll nicht einschränkend aufgefaßt werden. Dem Fachmann sind Abwandhingen der beschriebenen Formen möglich. Beispielsweise können die Nebenschleifen in jeder der Systemformen aus einer Vielzahl kleiner miteinander verbundener Schleifen bestehen.

Hierzu 2 31att Zeichnungen

Claims (16)

Patentansprüche:

1. Magnetblasendomänen vorrichtung mit einer Blasendomänenführungsstruktur zur Bildung von mindestens zwei unabhängigen Fortpflanzungspfaden für die Fortpflanzung der Domänen, und mit einem zwischen benachbarten Fortpflanzungspfaden angeordneten Rezirkulationsmuster, dadurch gekennzeichnet, ·' daß das Rezirkulationsmuster durch ein gesondertes einziges Scheibenelement (2; 22) gebildet ist, und daß jedem der Fortpflanzungspfade und dem Scheibenelement (2; 22) Leiter (Cl, C2; C21, C22) zugeordnet sind, um selektiv die Übertragung von Magnetblasendomänen zwischen benachbarten Fortpflanzungspfaden und dem Scheibenelement (2; 22) in jeder Richtung zu bewirken.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Scheibenelement (2; 22) nur eine Magnetblas«idomäne zu einem Zeitpunkt verarbeitet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Fortpflanzungspfade durch Spalten (1, 3) aus Chevron- Elementen gebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die benachbarten Fortpflanzungspfade mindestens ein Halbscheibenelement (23) aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergeheiden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die benachbarten Fortpflanzungspfade mindestens ein Spitzhackenelement (21) aufweisen.

6. Vorrichtung nach eiaem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Leiter zwei gesonderte Leiter (Cl, C2; C21, C22) aufweisen, wobei jeder der gesonderten Leiter dem Scheibenelement (2; 22) und einem der benachbarten Fortpflanzungsmuster zugeordnet ist

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Leiter und jedes der Fortpflanzungsmi·- ster auf einem gesonderten Niveau ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die zwei Fortpflanzungspfade eine Speicherschleife bzw. Pufferschleife sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach so Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Speicherschleifen (1-L bis M-L; i-R bis M-R) und eine Vielzahl von Pufferschleifen (BX-L bis BM-L; B t'R bis BM-R), die jeweils miteinander gekoppelt sind, wobei ein Ausgabezugriffspfad (10, 11) mit jeder der Pufferschleifen gekoppelt ist

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine selektiv mit jeder der Speicherschleifen (1-L bis M-L, l'Äbis M-R)gekoppelte Eingabevorrichtung.

11= Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherschleifen (X-L bis M-L; X-Rbis M-R)ma die Pufferschleifen (BX-L bis BM-L;BX-RbK BM-R)selektiv über entsprechende Scheibenelemente (2; 22) in Serie geschaltet sind, um Parallelausgänge zu dem Ausgabezugriffspfad (10, 11) vorzusehen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß die Pufferschleifen (B X-L bis BM-L; Bi-R bis BM-R) eine geringere Kapazität besitzen als die Speicherschleifen (1-L(I-Z-bis M-L; UR bis M-R) und derart angeordnet sind, daß sie Information speichern, die ein Duplikat eines Teils der Information in der Speicherschleife ist wodurch ohne weiteres der Zugriff zur Information über die Pufferschleife erreicht wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch Ί2, dadurch gekennzeichnet daß die in der Pufferschleite [B X-L bis BM-L; B X-R bis BM-R) gespeicherte Information ohne weiteres mit der Information in der Speicherschleife (i-L bis M-L; 1-Ä bis M-R) austauschbar ist wodurch die zuletzt dem Zugriff unterworfene Information in der Speicherschleife gehalten wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die zwei Fortpflanzungspfade eine Hauptzugriffsschleife (4ML, AMR) bzw. eine Pufferschleife (4BL, 4BR) sind, wobei eine Vielzahl von Speicherschleifen (41-L bis 4Af-L; 41-Ä bis AM-R) selektiv mit der Hauptzugriffsschleife (4ML, AMR) gekoppelt sind.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß die Hauptzugriffsschleife (4AfL, AMR) Information parallel von den Speicherschleifen (41-L bis AM-L; AX-R bis AM-R) erhält und daß die Pufferschieile (45L, ABR) Information in Serie von der Hauptzugriffsschleife (4AfL, AMR) empfängt

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Quelle zur Lieferung von Steuersignalen an die Leiter (Cl, C2; C21, C22) zur Steuerung der Übertragung der Magnetblasendomänen.