DE2835871A1

DE2835871A1 - Energieunabhaengiger magnetblasenspeicher

Info

Publication number: DE2835871A1
Application number: DE19782835871
Authority: DE
Inventors: Karl Arnold Belser
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-08-22
Filing date: 1978-08-16
Publication date: 1979-03-08
Also published as: GB1594666A; IT7826102A0; JPS5435641A; IT1110488B; JPS5810795B2; FR2401487B1; US4168535A; FR2401487A1; CA1121052A

Description

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Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N. Y. 10504

bu/ib

Energieunabhängiger Ilagnetblasenspeicher

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, wie sie dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu entnehmen ist.

Beschreibungen von Haupt-/Neberschleifeninagnetblasenspeichern finden sich in den U. S. Patentschriften 3 618 054, 3 838 und 3 999 172. Bei diesen dort beschriebenen Hauptschleifen und Nebenschleifen bestehen äie magnetischen Leitungspfade aus den bekannten T-I-weichmagnetischen Streifenelement-Hustern oder auch aus C-Weichruagnetsegment-Mustern. Die magnetischen Leitungspfade der genannten Art sind auf einer magnetischen üranatschicht aufgebracht. Unter der Einwirkung eines äußeren, sich in Ebene der Magnetschicht drehenden, magnetischen Weiterleitungsfeldes, kurz Dre3nnagnetfeld genannt, lassen sich die ilagnetblasen rund um eine derartige Schleife -weitertransportieren. Die Hauptschleife besitzt eine solche Länge, daß eine größere Anzahl von Nebenschleifen jeweils einer Längsseite zugeordnet werden kann. Die Hauptschleife kann dabei, wie in U. S. Patentschrift 3 618 054 gezeigt, in sich geschlossen sein. Bei einer in sich geschlossenen Hauptschleife gestatten dieser zugeordnete Zweiweg-Magnetblasenweichen die übertragung von Magnetblasen von einer Nebenschleife auf die Hauptschleife und umgekehrt. Hauptschleifen können auch aus einem offenen, magnetischen Leitungspfad bestehen, wie es den U. S. Patentschriften 3 838 407 und 3 999 172 zu entnehmen ist. Bei offener Hauptschleife dient eine Einweg-übertragungsweiche zur übertragung von Magnetblasen vom Schreibkanal der Hauptschleife auf eine Seite der Nebenschleife und eine andere Übertragungsweiche gestattet 24agnetblasen vom anderen Ende der Nebenschleife in

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den Lesekanal der Hauptschleife umzusetzen. In der Nebenschleife gespeicherte Datenbits zirkulieren hierin, bis ein gewünschter Datenblock, bestehend aus je einem Bit in den einzelnen Nebenschleifen, auf die Bitübertragungsstellen gelangt ist. Im Ansprechen auf ein zugeführtes Übertragungssignal wird dann die dort befindliche Information auf den Lesekanal der Hauptschleife umgesetzt, um sie dann an einer Erfassungsstation auszulesen. Die so erfaßte Information oder alternativ auch jede neue Information dient zur Steuerung der Magnetblasenerzeugung, die hierauffolgend längs des Schreibkanals der Hauptschleife auf die Schreibübertragungsweichen geleitet wird.

Die jeweilige, relative Länge der magnetischen Leitungspfade der Haupt- und Nebenschleifen v/erden so ausgelegt, daß die jeweils in den Nebenschleifen nach Umsetzung eines Datenblocks aus den Nebenschleifen in die Hauptschleife auftretende Leerstelle unmittelbar darauf in eine Position gelangt, um ein entsprechendes Datenbit aufnehmen zu können, wenn der Datenblock wieder in die Nebenschleifen zurückversetzt wird. Auf diese Weise lassen sich Daten in den Nebenschleifen auf die Erfassungsstation leiten, um dort ausgelesen und dann wieder zurück in die Nebenschleifen eingespeichert zu werden. Jeder Leseübertragungsoperation folgt nach einer fest vorgegebenen Anzahl von Drehmagnetfeldzyklen eine wirksame Schreibübertragungsoperation. Die Anzahl dieser Drehmagnetfeldzyklen j entspricht der Distanz auf dem magnetischen Leitungspfad längs I der Hauptschleife zwischen Leseübertragungsweiche einer Neben- j schleife und entsprechender Schreibübertragungsweiche der · !betreffenden Nebenschleife. Derartige Maßnahmen sind bei allen Haupt-ZNebenschleifenmagnetblasenspeichern üblich.

Die Eigenschaft der Energieunabhängigkeit eines Magnetblasenspeichers, d. h. die Tatsachee, daß Magnetblasen und damit die

!hierin gespeicherte Dateninformation nicht verloren gehen.

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wenn die Betriebsspannung der Funktionseinheit abgeschaltet wird, stellt einen der Hauptvorteile von Magnetblasenfunktionseinheiten gegenüber anderen Speichertechnologien dar. In einem Haupt-/Nebenschleifenspeicher gehen also im allgemeinen keine Daten verloren, wenn die Betriebsspannung abgeschaltet wird. Wenn jedoch hierbei auch die Daten im Speicher nicht verschwinden, läßt sich doch feststellen, daß die relative Lage der Daten im Magnetblasenspeicher hr.erbei nicht beizubehalten ist. Wird so z. B. die Betriebsspannung abgeschaltet, wenn im Hauptspeicher befindliche Daten gerade zum Lesen erfaßt v/erden, dann kann Information ebensogut verschwinden, wie bei Erregung der Schreibübertragungsweichen, um Daten zurück in die Neben·- schleifen einzuschreiben. Mit anderen Worten, bei Betätigung eines Magnetblasenspeichers ist nicht unbedingt damit zu rechnen, daß sich ein Datenblock in der Hauptschleife in Position zur Rückübertragung in die Nebenschleifen befindet. Diese Information wird manchmal als Lese/Schreibzustand oder Hagnetblasenspeicherstatus bezeichnet. Diese Information wird in typischer Weise mit Hilfe eines Zählers auf dem neuesten Stand gehalten, welcher zur Erzielung eines minimalen Aufwands üblicherweise aus einem energieabhängigen Zähler besteht, nämlich von einer gesonderten Spannungsquelle aus betrieben wird. Wenn diese Spannungsquelle ausfällt oder abgeschaltet wird, dann geht natürlich der Zählerstand verloren.

Um diesem Problem zu begegnen, kann die Betriebsspannung solange aufrechterhalten werden, bis die Hauptschleife geleert ist, d. h. bis die Daten in die Nebenschleifen zurückübertragen sind. Diese Lösung ist jedoch insofern aufwendig, als hiermit die Erfordernis für eine energiespeichernde Betriebsspannungsquelle einhergeht; wie z. B. ein Kondensator großer Kapazität oder ein Ferroresonanzkreis.

Um den Magnetblasenspeicherstatus beim Unterbrechen der Betriebsspannung beizubehalten, kann auch so vorgegangen werden

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wie es von Hoffman u. a. im Artikel "Designing a Magnetic Bubble Data Recorder" in "Computer Design", April, 1976, Seiten 99 - 107 beschrieben ist. Hierin dient ein energieunabhängiger Kernspeicher zur Verfolgung des neuesten Speicherstandes beim Magnetblasenspeicher, selbst wenn die Betriebsspannung unterbrochen ist. Wie leicht einzusehen, ist jedoch die Verwendung eines besonderen Kernspeichers in Verbindung mit einem Magnetblasenspeicher von nicht unbeträchtlichem Aufwand, weil deshalb schon allein die Anwendung zweier verschiedener Speichertechnologien vorliegt.

Es besteht daher die Aufgabe der Erfindung darin, ein energieunabhängiges I-Iagnetblasenspeichersystem bei minimalem zusätzlichem Aufwand bereitzustellen, so daß die Daten gespeichert bleiben, selbst wenn die Betriebsspannung öftere unterbrochen wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst, wie es dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 zu entnehmen ist.

Dem Haupt-ZNebenschleifeniaagnetblasenspeicher gemäß der Erfindung ist also ein Schieberegister zugeordnet, um anzuzeigen, wenn sich ein Datenblock in der Hauptschleife in einer Positionsfolge befindet, die eine Übertragung des Datenblocks in die betreffenden Nebenschleifen gestattet. Die Länge zwischen Schieberegister-Schreibweiche und Schieberegistererfassungstation entspricht der Magnetblasenweiterleitungsverzögerung längs der Hauptschleife zwischen Leseweiche für eine spezielle Nebenschleife und der Schreibweiche der gleichen Nebenschleife. Wird ein Datenblock von einer Nebenschleife in den Hauptschleifenlesekanal übertragen, dann wird außerdem eine Magnetblase in das Schieberegister eingeführt. Diese Magnetblase wandert dann längs des Schieberegisters weiter, während der Datenblock rund um die Hauptschleife und über die Datenerfassungsstationen zirkuliert.

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Die im Schieberegister weiterwandernde Magnetblase erreicht schließlich die Schieberegistererfassungsstation gleichzeitig, wenn der Datenblock auf die verschiedenen Schreibübertragungsweichen -stellen gelangt, wobei sich dann jedes Datenbit des Datenblocks in der Position zur Rückübertragung in die jeweilige Uebenschleife befindet, von der aus es ursprünglich in die Hauptschleife versetzt worden ist. Wenn die Schieberegistererfassungsstation besagte Magnetblase abfühlt, dann veranlaßt das hierdurch ausgelöste Signal, daß der sich in der Hauptschleife befindende Datenblock in die Nebenschleifen rückübertragen wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anschließend anhand einer Ausführungsbeispiel sbeSchreibung mit Hilfe der unten aufgeführten Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt in schematischer Weise, ein Haupt-/Nebenschleifenmagnetblasenspeichersystem gemäß der Erfindung.

Bei einer Spannungsunterbrechung in einem Magnetblasenspeichersystem wird die Magnetblasenweiterleitung jeweils am Ende des Stromzykluses angehalten, indem das Drehmagnetfeld verschwindet und zur erneuten Aufnahme der Magnetblasenweiterleitung danach wieder auftritt. In der Zeichnung ist schematisch ein Magnetblasenspeichersystem 10 auf einer Magnetschicht 12, die aus einem geeigneten Material, wie z. B. Granat besteht, schematisch dargestellt. Das Magnetblasenspeichersystem 10 enthält einen Hauptschleifenschreibkanal ;und einen Hauptschleifenlesekanal 16. Ein Magnetblasengenerator 18 zur Einschreibung von Daten befindet sich an einem Ende des Schreibkanals 14, wo hingegen ein Magnetblasenvernichter 20 dem anderen Ende zugeordnet ist. Längs des Haupt-

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schleifenschreibkanals 14 verteilt befinden sich Magnetblasenübertragungsweichen 22A, 22B, 22C und 22D ebenso wie noch weitere hier nicht gezeigte Schreibübertragungsweichen. Die Schreibübertragungsv/eichen 22A, 22B, 22C und 22D dienen zur Übertragung von Daten aus dem Hauptschleifenschreibkanal in die Nebenschleifen 24A, 24C und 24D sowie den weiteren hier nicht gezeigten Nebenschleifen. Die Dateninformation wird dabei in den Nebenschleifen in an sich bekannter Weise gespeichert. An den Enden der Nebenschleifen 24A bis 24D befinden sich die Leseübertragungsweichen 26A, 26B, 26C und 26D, die zur Übertragung von Magnetblasen von der jeweiligen Nebenschleife in den Hauptschleifenlesekanal 16 dienen. Die Magnetblasen werden längs des Hauptschleifenlesekanals 16 auf die Magnetblasenerfassungsstation 28 weitergeleitet, um so die gespeicherte Information auszulesen. Anschließend werden dann die Magnetblasen im Magnetblasenvernichter 30 vernichtet. Sowie jedes Datenbit von der Magnetblasenerfassungsstation erfaßt ist, wird der Magnetblasengenerator 18 betätigt, um gewissermaßen dieses Bit zu kopieren und auf den Schreibkanal 14 zu übertragen, oder andererseits auch um das in der Erfassungsstation erfaßte Bit durch ein neues Datenbit zu ersetzen. Der neue oder kopierte Datenblock wird auf die Weichen 22A, 22B, 22C und 22D übertragen, um dann in die Nebenschleifen zurückversetzt zu werden.

Es ist wichtig zu erkennen, daß das Datenauslesen aus der Haupt-/Nebenschleifenanordnung jeweils vor einer Schreiboperation erfolgen muß. Das ergibt sich schon daraus, daß es unter keinen Umständen vorkommen darf, neu hinzukommende Magnetblasen mit bereits in Nebenschleifen befindlichen Magnetblasen zu vermengen. Beim Auslesen von Daten ist zunächst eine Leerstelle an der jeweiligen Stelle zu verzeichnen.

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Gemäß der Erfindung ist weiterhin ein Schieberegister 32 den Leseübertragungsweichen 26A bis 26D der Nebenschieifen 24A bis 24D zugeordnet, was natürlich auch für die hier nicht gezeigten Leseübertragungsweichen und Nebenschleifen gilt. Der Schieberegisterausgang dient zur Anzeige dafür, ob sich ein . Datenblock in der Hauptschleife in einer derartigen Position im Schreibkanal· 14 bei den Weichen 22A bis 22D befindet, daß er in die Nebenschleifen 24A bis 24D übertragen werden kann. Das Schieberegister 32 enthält einen ilagnetblasengenerator zur Erzeugung einer kontinuierlichen Ilagnetblasenfolge, eine ilagnetblasenübertragungsweiche 36 zum Einschreiben von Information, einen llagnetblasenvernichter 44 zur Zerstörung unbenutzter Magnetblasen, eine Magnetblasenerfassungsstation 38 zum Ausiesen von Daten und einen Magnetblasenvernichter 40 ebenfalls zur Zerstörung unbenutzter Hagnetblasen. Ein elektrischer Leitungszug 42 ist zwischen den Anschlüssen 44 und vorgesehen und über die Schieberegisterweiche 36 und die llebenschleifenleseübertragungsweichen 26Δ bis 26D 3ov/ie der v/eiteren hier nicht gezeigten Leseübertragungsweichen geführt. Eine Magnetblase wird aber die Magnatblasenweiche 36 jedesmal dann, wenn der elektrische Leitungszug 42 die NebenschleifenlGseübertragungsweichen auslöst, in das Schieberegister 32 codiert oder übertragen.

Jedesmal dann, wenn eine Magnetblase von der Schieberegistererfassungsstation 38 erfaßt wird, werden die Hauptschleifen- ;schreibübertragungsweichen 22A bis 22D ausgelöst, um Magnet-,blasen in die Nebenschleifen 24A bis 24D zu übertragen. Das !Schieberegister 32 trägt einer fest vorgegebenen Verzögerung, !bedingt durch die Zyklusanzahl· zwischen Lese- und Schreibiübertragungsieitungserregungen, Rechnung. Die Länge des jSchieberegister 32, zwischen einschiießiich Magnetbiasenweiche 36 und Schieberegistererfassungsstation 38, ist dabei gieich der Länge des magnetischen Leitungspfades iängs des Hauptschleif enlesekanal·s 16 von Leseübertragungsweiche irgend einer Nebenschleife, z. B. 26A, und längs dem Hauptschleifenschreib-

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kanal 14 bis zur entsprechenden Schreibübertragungsweichenposition z. B. 22A für die betreffende Nebenschleife, im vorliegenden Falle also 24Λ.

Das durch eine Magnetfeldquelle 50 bereitgestellte Vormagnetisierungsfeld gewährleistet die gewünschte Magnstblasenabmeßung, während die Drehmagnetfeldquelle 46 zur Erzeugung eines, sich in Schichtebene drehenüen .-iagnetfeldes für die synchrone Weiterleitung der Ilagnetblasen längs der Schleifen und der magnetischen Leitungsnfade, wie beschrieben, vorgesehen ist. Eine Steuereinheit 48 führt die übliche Funktion zur Steuerung der Drehmagnetfeidweichen, der Magnetblasengeneratoren, der 2lagnetblasenerfassungsstationen und der ilagnetblasenvernichter, v/ie es ebenfalls an sich bekannt ist, durch.

Die Magnetschicht 12 ist vorzugsweise Teil eines einzigen Chips, so daß bei der Erfindung sov/ohl das Speichersysten 10, als auch das Schieberegister 32 ebenfalls ain Bestandteil hiervon sind. In einem anderen Ausführungsbeispiel könnte z. B. auch das Schieberegister 32 auf einem anderen Chip untergebracht sein. In der beiliegenden Zeichnung wird zwar davon ausgegangen, d;iß das Schieberegister 32 einem einzigen Magnetblasenspeicher system 10 zugeordnet ist, aber es kann auch gemäß der Erfindung ein Schieberegister mehreren Magnetblasenspeicliersystemen zugeordnet werden.

In einer beispielsweisen Ausführung der Erfindung besteht ein Haupt-ZNebenschleifenmagnetblasenspeichersystem aus 180 Nebenschleifen. Jede Nebenschleife, einschließlich der jeweils zugeordneten I-lagnetblasenweiche 26, besitzt eine Länge, die zur Speicherung von 512 Inforinationsbits reicht. Die Länge der Hauptschleife länge des Lesekanals 16 von der ttebenschleifenübertragungsweiche 26 z. B. 2GC über die Magnetblasenerfassungsstation 23 und längs des Hauptschleifenechreibkanals 14 zwischen Magnetblasengenerator 13 bis zur Schreibübertragungsweiche 22 z. B. 22C entspricht 255 Infor-

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mationsbits. Die Länge des Schieberegisters 32 von einschließlich Magnetblasenweiche 36 bis einschließlich Magnetblasenerfassungsstaion 38 beträgt ebenfalls 255 Informationsbits.

Wenn die Informationsbits aus den Nebenschleifen 24A bis 24D in den Lesekanal 16 übertragen sind, dann wird eine Magnetblase über die Magnetblasenweiche 36 auf das Anzeigeschieberegister 32 übertragen. Sowie die Magnetblasen durch die Magnetblasenerfassungsstation 28 erfaßt sind, wird entsprechende Information durch den Magnetblasengenerator 18 erzeugt und in den Schreibkanal 14 übertragen. Mittlerweile erreicht der von den Nebenschleifenübertragungsweichen 26A bis 26D übertragene .Magnetblasenblock die Schreibübertragungsweichen 22A bis 22D. Die Magnetblase des AnzeigeSchieberegisters 32 wird dann durch die Magnetblasenerfassungsstation 38 erfaßt. Sobald sie erfaßt ist, wird der Informationsblock mittels der übertragungsweichen 22A bis 22D in die Nebenschleifen zurückübertragen. Selbst wenn das Magnetblasenspeichersystem gemäß der Erfindung aufeinanderfolgenden Betriebsspannungsunterbrechungen unterworfen wird, gehen keine Daten im Schieberegister verloren. Da keine der im Schieberegister enthaltene Daten verloren gehen, wenn die Magnetblase von der Magnetblasenerfassungsstation 38 erfaßt wird, gibt das Anzeigeschieberegister an, daß sich ein Datenblock in der Hauptschleife in Positionen befindet, um in die Nebenschleifen übertragen werden zu können.

Beim ersten Einschalten der Betriebsspannung nach einer Spannungsunterbrechung besteht die Möglichkeit, daß sich noch Daten von einer vorangegangen Operation weiterhin im Lesekanal befinden. Diese Daten müssen aus dem Lesekanal herausgeschoben werden, bevor die Leseübertragungsleitung elektrisch ausgelöst wird, um neue Daten aus den Nebenschleif eil heraus übertragen zu können. Deshalb besteht der erste Teil der Betriebswiederaufnahme darin, den Magnetblasenspeicher mit einer solchen Impuls-Anzahl zu takten, die der Anzahl

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von Weiterleitungsverzögerungen zwischen Magnetblasenweiche 26A und Lesekanalteil entspricht, der der Magnetblasenweiche 26D benachbart ist. Im Anschluß an diese Entleerung
des Lesekanals stellt die Ausnutzung des Anzeigeschieberegisterausgangs zur Steuerung der elektrischen Leitungszuges für
die Schreibübertragungsoperation sicher, daß jedwede, sich anfänglich im Lesekanal befindenden Daten automatisch hinsichtlich ihrer genauen Lage in den Nebenschleifen wieder eingestellt werden.

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Claims

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PATENTANSPRÜ CHE

(1 . Haupt-Zl-Iebenschleifeiunagnehblasenspeicher bestehend aus mehreren Umlaufspeichern zur energieunabhängigen Betriebsweise, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Umlauf speichern ein Anzeigeschieberegister angeordnet ist, das zur Anzeige eines Datenblocks in der flauptschleife dient, wenn sich dieser in einei Ausgabeposition zur Übertragung in die einzelnen Nebenscaleifen befindet.
2. /mordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verarbeitung von durch Auftreiben und nicht Auftreten von riagnetblasen gekennzeichneten Datenbits, die Ilauptschleife eine Anzahl von SchreLbwuiehen aufweist, um Daten in die Hebenschleifen zu übertragen, den ilebr>r.~ schleifen Leaeweichen zugeordnet sind, um Daten fallweise in die Hauptschleife zu übertragen und daß eine, am Eingang des Anzeige:ichieberegistf;rs vorgesenene, Dateneingabev/eiche der Nebenschleifen-Lesev/eiche zu gleichzeitiger Betätigung zugeordnet ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anzeigeschieberegister eine Datenbit-erfassungsstation zur Anzeige von sich in der Position zur Übertragung in die Ilebenschleifen befindenden Datenblocks in der Hauptschleife angeordnet ist.
4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bir. 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenbiterfassungsstation der Hauptschleif en-Schreiüv/eiche zugeordnet ist, so daß bei Erregung der Datenbiterfassungsstation baim Auftreten einer Magnetblase die Schreibweiche zur Übertragung der Datenbits in die Nebenschleifen auslösbar ist.

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5. Anordnung ρ ach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetblo.r;em--Ritc-rleitun'rjverzügeruiK< zwischen Dateneingabe-^ iche des Anzeig^schieberocristsrn und Anzeignschieberegister-DatenHiterfa^sungsstatioa der Verzögerungszeit lungs der Haupt.schleife der Zeitspanne entspricnt, die sich für eine ilagnetbl asenübertraguiKj zwischen erster Mebenschloifcn-Leseweiche und Hauotschleifen-Sclireib-reiche far die betreffende lie.oenschleife ergibt.
G. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekannzeichnet, daß dem Anzeige ichieberegister ein Macnp.tblasengensrator zugeordnet ist.
7. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gshannzeichnet, dn'.\ die Anzeigojehiebereaister-Schreibweicbe und dio betreffende Nebenschleifen-Schr-Jib'/eiclie nittsls eines gernein.-sainen Treibers auslösiiar ist.
8. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bin 7, dadurch gekennzeichnet, d£iß ein der Anzeigenchiebereqister-SchreLbv/eichG urul der betreffenden NebonschleiEnn- Leseweiche gemeinsamer elektrischer Leitungszug beide Bauelemente aerieill beaufschlagt.
9. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis B, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigeschieberegister und der Haupt-ZNebenschleifenmagnetblasenspeicher auf dem gleichen Magnetblasenchip angeordnet sind.

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