JPS598906B2 - 磁気バブル記憶装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気バブル記憶装置に関するものであり、更に
詳しくはアクセスタイムを格段に短縮することができる
磁気バブル記憶装置に関する。

半導体集積回路技術をはじめとする電子技術の著しい発
展に支えられて、電子計算機は急速に小型化し高速度化
さわている。またその信頼度も回路素子のソリッドステ
ート化によつて著しく向上している。さらに電子計算機
の利用が進むにつれて記憶装置の記憶容量も年々増加の
−途を辿つており、記憶に要する単価の低減とアクセス
時間の短縮が強く要望されている。大容量の情報を確実
に記憶保持するためには信頼度の高い不揮発性の大容量
メモリ装置が必要であるが、揮発性の半導体メモリをも
つて実現する。

ことは不可能であり、また、不揮発性ながらも磁気テー
プ装置、磁気ディスク装置などは可動部分を有するとい
う致命的な欠陥を有しており、これも信頼度の面でニー
ズに適合し斤メモリ装置と言い難い。以上のような技術
的背景に鑑みて発明されたのが磁気バブルである。

一軸磁気異方性を有するガーネツトまたはオルソフエラ
イト等の磁性薄板面に垂直に適当な大きさのバイアス磁
界を印加すると円筒状磁区所謂磁気バブルが発生する。

この磁気バプルを利用して情報の蓄積，論理演算等を行
う磁気バブル利用装置は、不揮発性であること、全固体
素子であること、大容量化が可能であること、比較的高
速であること等の理由からこれらの特性を生かした分野
に訃いてその実用化が急速に進められている。

この磁気バブル利用装置Ｖｃ卦いては、磁気バブルの発
生、転送、分割、拡大、検出、消去等の各種機能が必要
とさわる。

さらにはまた磁気バブルを磁性薄板内に卦いて安定に存
在させるためのバイアス磁界印加手段、磁気バブルを磁
性薄板内に｝いて磁性薄板上に形成された磁性体パｌ−
ンの基に移動させるための回転磁界印加手段を必要とす
る。第１図に磁気バブル利用装置に使用される磁気バブ
ルチツプの代表的な構成例を示す。

図示さＴｌｆＣ構成は所謂メジヤ一・マイナーループ構
成と称されるもので、図中１はメジヤーループ．２はマ
イナーループ、３は検出器、４は発生器、５は複製器、
６は消滅器、７はトランスフアゲートを夫々示している
。

尚図Ｖｃ訃いて実線は磁気バブル磁性薄板上に形成され
たバーマロイパｌーンによ稀気バブル転送路、破線は同
じく薄板上に形成さｔた金等からなる導体パターンであ
る。動作は次のようにして行なわれる。先ず書込むべき
情報に応じて発生器４を構成する導体パターンのループ
内にバィアメ磁界を実効的に弱める方向に電流を供給し
て該ループ内に磁気バプルを発生させる。

発生した磁気パプルは、磁性薄板の面内方向に訃いて回
転する駆動磁界によりメジヤーループ１上を転送され各
マイナーループ２の対向する位置に１情報分（例えば１
ワード分）整列さわる。このときトランスフアゲート７
を構成する導体パｌ−ンに電流を供給してメジヤールー
プ１上の磁気バブル群を各マィナーループ２内へ送り込
む。各マイナーループ２内へ送り込まれた磁気バブルは
駆動磁界によシマイナーループ２内を巡回しはじめ情報
の格納が終了する。次に情報の読出すべき各マイナール
ープ２内の磁気バブル群がトランスフアゲート７に対向
する位置に到来した時点で導体パｌ−ンに通電してメジ
ャーループ１上へ転送する。メジヤールーブ上に転送さ
れた磁気バブル列は駆動磁界により順次転送されて複製
器５Ｋ至る。複製器５では到来する磁気バプルを２個に
分割し，１個をバーマロィバノーンに沿つて検出器３へ
他の１個をメジヤーループ１を介して再びマイナールー
プへ送り出す。検出器３は順次到来す樋気バプルを検出
効率を上げるために拡大し例えばこわが到来したことに
よる磁気抵抗素子の電気抵抗変化を電圧の変化として読
出す。尚、読出した後その情報を消去し、新たな別の情
報を書込む場合は、分割後の磁気バブルをメジヤールー
プ上の消滅器６によつて消去するとともに新たな別の情
報を発生器４によ夕書込む。第２図は第１図に示す磁気
パブルチツプを収容するパツケージの構成図である。

図に訃いて、８は磁気バプルチツプ、９はチツプ搭載ブ
レーン、１０は駆動磁界発生用ＸＹコイル、１１はフエ
ラィトヨ一久 １２はバイアス磁界印加用薄板マグネツ
ト、１３はシールドケースである。駆動磁界発生用ＸＹ
コイルには第３図ａに示す如き９０界位相のずれた三角
波電流が各コイルに印加さわて同図ｂに示すような方形
の回転磁界軌跡を得る。この三角波電流による駆動の特
徴は、駆動回路が簡単なこと、部品点数が少ないこと、
駆動電圧が低くて良いこと、集積化が容易なこと等正弦
波笥流による駆動に比べ種々の長所を備えている。本発
明は上述の磁気バブル記憶装置の、特に従来のものに比
ベアクセスメィムが格段に短縮された磁気バブル記憶装
置に関するものである。第４図，第５図は本発明と比較
するための従来の磁気パプル記憶装置のメモリ構成を示
す図である。図に訃いて、１乃至４は第１図と同様夫々
メジヤーループ，マィナーループ，検出器，発生器を示
し、１′はメジヤ一転送路である。

その他の機能パｌ−ンについては簡単のために省略して
ある。第４図に示す構成に卦いて、チップ容量をＮビツ
トとすると図示の如くマイナーループ２の半周分のビツ
ト容量はベビツト，右端のマイナーループから左端のマ
イナーループまでの全てのマイナーループに対応するメ
ジャーループ１の長さ分のビツト容量はヘビツトで表わ
されるから本構成Ｖｃ卦ける平均アクセスタイムは次式
で表わすことができる。ＴＡｌ＝（／Ｎ＋１Ｖ２）ｔ＝
１．５へ・ｔ１尚上記式に卦いて、ｔは駆動周波数に依
存するバブルの単位距離を移動するに必要な時間であり
、以下の説明に卦いてはｔを定数として説明する。

一方第５図に示す構成は、マィナールーブを２つの群に
分けるとともに夫々の群に対応するメジヤ一転送路１″
を１つの検出器３、卦よび１つの発生器４に接続したも
のである。書込動作は、発生器４より発生する連続のバ
ブル情報列を例えば１ビツト毎に交互に振分け、振分け
られた２つのバブル情報列を夫々メジヤ一転送路１′を
介して分割されたマイナールーブ群へ転送し格納するこ
とで行なう。

読出動作は両マイナーループ群より得られた２つのバブ
ル情報列をメジヤ一転送路「を介して転送し、検出器３
の前段でこの２つのバブル情報列を交互に合流させて検
出器３に導き情報の読出しを行なう。本構成ＶＣ卦ける
平均アクセスタイムは、チツプ容量を第４図と同様Ｎビ
ツトとすると、各マイナーループ２の半周分のビツト容
量は第４図と同じくＦＮビツト、各群に対応して配置さ
れたメジヤ一転送路１′のビツト容量はＩＶ２ビツトで
あるから次の式で表わすことができる。

ＴＡ２＝（ゆ卜ＱＮ／４）ｔ＝１．２５１Ｎ−Ｔ２この
ように第５図に示すメモリ構成によれば、第４図に示す
メモリ構成に比べ幾分の平均アクセスタイムの向上を期
待することができるが、まだ十分とはいえない。

本発明は上述の問題に対処すべく発明されたもので、そ
の目的は平均アクセスタイムをさらに短縮することので
きる全く新規なメモリ構成からなる磁気バブル記憶装置
を実現することにある。

この本発明の目的は、メジヤ一転送路と複数のマイナー
ループを有する磁気バブル記憶装置に訃いて、前記複数
のマイナールーブが複数の独立したマイナーループ群に
分割されて１チツプ内に配置されて訃ｂ、該各マイナー
ルーフ群の各々のマイナーループ両端は該マイナールー
プの基本パメーン周期の少なくとも倍周期のパｌ−ン周
期で形成されたメジヤ←転送路で結合さｊると共に、該
メジヤ一転送路は前記各マイナールーブ詳の前記マイナ
ールーブ両端の一方が書込み用で他方が読出し用で構成
され、前記各マィナールーフ群の書込み用メジヤ一転送
路に少なくとも１個の発生器が接続し且つ読出し用メジ
ヤ一転送路には少なくとも１個の検出器が接続し、且つ
前記各マィナールーブ詳の前記マィナーループ両端の前
記メジャ一転送路との結合部分にはメジヤ一転送路から
マイナーループへのバプル情報書込み或はマィナールー
プからメジヤ一転送路へのバブル情報読出しを果すため
のゲート手段を形成する導体パノーンが前記各メジヤ一
転送路毎に夫々独立して配置され、該導体ループによつ
て前記書込み或は読出し動作を前記各マィナールーブ詳
単位で選択可能としたことを特徴とする磁気バブル記憶
装置とすることにより達成することができる。以下本発
明を図面を用いて詳述する。

第６図は本発明にか＼る磁気バブル記憶装置のメモリ構
成の一実施例である。

図に卦いて、１′、卦よび３，４は夫々メジヤ一転送路
、３は検出器、４は発生器を示し、２″は第４図、第５
図におけるマィナーループ２の半周分のビツト容量ヘビ
ツトのさ？半分のビツト容ＳｙＮ／２ビツトからなるマ
イナーループである。

１４乃至１７は、各マイナーループ２′とメジヤ一転送
路間に配置された導体パターンである。

本構成によれば、マイナーループを２つの群に分割する
とともにさらに各分割された群のマイナーループは、そ
の夫々のビツト容量を第５図のそれの半分で構成してい
る。従つてマイナーループ数は第５図に卦ける分割され
た１つのマイナールーブ群のループ数の倍で構成される
。故に１つのマイナールーブ群の各マイナーループに対
向して設けられるメジヤ一転送路１′のビツト容量は第
５図の示すメジヤ一転送路１″のそれに比べ２倍のビツ
ト容量、すなわちへビツトとなる。従つて本本式による
平均アクセスｌイムは次式で表わすことができる。

ＴＡ３＝（へ／２→へ／２）ｔ→〜・Ｔ３この式から明
らかなように前記１式で示す第４図の平均アクセスｌイ
ム、および前記２式で示す第５図の平均アクセスノィム
よりさらに短縮された平均アクセスタイムを有するメモ
リ構成を実現することができる。

尚、本方式の書込，読出動作は、各マイナーループ毎に
独立して設けられた４本の導体パノーン１４乃至１７に
より一方のマイナールーブ群のみを有効とし他方のマイ
ナーループ群を夫々検出器３、発生器４から切り離す如
く制御することで行なわれる。すなわち図に｝いて左側
に位置するマイナールーフ群を有効とし、右側のマィナ
ールーフ群を非選択状態にするには次のような制衝奢行
なう。書込みの場合、発生器４からのバプル情報列は左
右両マイナールーブ群のメジャ一転送路１″に転送され
る。この時導体パターン１５に電流を供給すると左側の
メジヤ一転送路１′上にあるバプル情報列が左側のマィ
ナールーブ詳の各マイナーループにトランスフア・イン
される。この時右側のメジヤ一転送路１″上にあるバブ
ル情報列は図示しないガイドレールに排出される。読出
しの場合は導体パターン１４に通電することで左側のマ
イナーループの各マイナーループ土のバブル情報列をメ
ジヤ一転送路１″を介して検出器３に導いて読出す。

導体パターンの制御は、図示されていないが、アドレス
選択回路の出力によう制御される外部制御回路によつて
行なわれる。第７図は本発明にか＼る磁気バブル記憶装
置のメモリ構成の他の実施例である。尚図中の畢号は、
第６図のものをそのまま援用し、また１″はマイナール
ープ２″を構成する基本パメーン周期の２倍のパｌ−ン
周期で構成されたメジヤ一転送路である。本方式は本質
的には第６図と同様のメモリ構成を採用して卦り、また
書込，読出動作についても第６図と同様であるのでこ＼
ではその説明を省略する。本方式の第６図と異なるとこ
ろは、メジヤ一転送路１７をマイナーループ２″を構成
している基本パメーン周期の倍の周期を有する転送パｌ
−ンで構成した点である。本方式によればチツブ容量を
上述の各メモリ構成と同様Ｎピツトとすれば、マイナー
ルーブ２″の半周分のビツト容量は第６図のものと同じ
く／Ｎ／２ビツト，一方メジヤ一転送路１″のビツト容
量は、基本パターンの倍周期の転送パターンを採用して
いることから第６図のそれの半分、すなわちへ／２ビツ
トである。

従つて本方式の平均アクセスタイムはＴＡ４＝（へ／２
−Ｓ／Ｎ／４）ｔ＝］へ・Ｔ４なる式で表わされる。

上記４式から、本方式はさらにアクセスｌイムの短縮さ
れたメモリ構成を実現したものであることを容易に理解
することができる。

第８図は第７図中に訃いて一点鎖線で囲む領域を拡大し
て示す実線のパターン例である。

尚図中の番号は第７図のものをそのまま援用している。
図では基本パ．ターンをハーフディスクタイプのバーマ
ロイパメ・−ンで、トランスフアゲートパｌーンをビツ
クアツクスメイプのパーマロイパターンとへアピン導体
パターンの組合せで夫々構成している例を示す。図から
れかるようにメジヤ一転送路１〃を構成するパーマロイ
パターン周期は、マィナーループ２′のパーマロイパｌ
−ン周期の２倍の周期となつている。尚第６図，第７図
に示す各実施例について上述の説明では４本の導体パタ
ーンが夫々独立に配置され、各部制御回路によつて夫々
独立に動作するよう制御されるものについて説明したが
、別の方法として例えば導体パ汐一ンの１４−１６，卦
よび１５−１７相互を接続して２本の導体バｌ−ンとし
、マイナールーブ群の夫々のゲート部分（第８図中Ｇで
示す領域）におけるヘアピン導体パノーン訃よびパーマ
ロイパｌ−ンからなるトランスフアゲートをマイナール
ーブ群毎に異なる位相で動作するように配置し、駆動磁
界の位相タイミングを適宜選択することにより所望のマ
イナールーブ群のみを有効とすることも可能である。

また第７図に示す実施例をさらに発展させて、マイナー
ループをさらに２分割する一万メジヤ一転送路をマィナ
ーループを構成する基本パターン周期の４倍のパｌ−ン
周期を有する転送パターンで構成することにより、さら
に平均アクセスｌイムの短縮をはかることができる。

このときの平均アクセスタイムは ＴＡ５＝（へ／４＋へ／４）ｔ＝Σへ・Ｔ５となること
は上述の説明から容易に推考できるものであわ、ここで
は特に詳しい説明は要しないであろう。

以上説明したように本発明によれば、磁気バブル記憶装
置のアクセスノィムを飛躍的に向上することができる。

特に本発明は磁気バブル記憶装置が大容量化され集積度
が向上するにつれクローズアツプされるアクセスｌイム
の短縮という問題を解決できるものであり、周辺回路の
制約で駆動周波数を上げることが難しくなつている現状
から考えても本発明の効果は絶大であり、今後の磁気バ
ブルメモリの発展に寄与するところは非常に大きい

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気バブルチツプの代表的な構成例を示す図、
第２図はパツケージの構成を示す図、第３図は駆動電流
波形卦よび駆動磁界軌跡を説明するための図、第４図，
第５図は従来の磁気バブル記憶装置のメモリ構成を示す
図、第６図は本発明にかかる磁気バブル記憶装置のメモ
リ構成の一実施何な示す図、第７図は本発明にか＼る磁
気バプル記憶装置のメモリ構成の他の実施例を示す図、
第８図は本発明の磁気バブル記憶装置のゲート部分に適
用されるパターン例を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ メジャー転送路と複数のマイナーループを有する磁
   気バブル記憶装置において、前記複数のマイナーループ
   が複数の独立したマイナーループ群に分割されて１チッ
   プ内に配置されており、該各マイナーループ群の各々の
   マイナーループ両端は該マイナーループの基本パターン
   周期の少なくとも倍周期のパターン周期で形成されたメ
   ジャー転送路で結合されると共に、該メジャー転送路は
   前記各マイナーループ群の前記マイナーループ両端の一
   方が書込み用で他方が読出し用で構成され、前記各マイ
   ナーループ群の書込み用メジャー転送路に少なくとも１
   個の発生器が接続し且つ読出し用メジャー転送路には少
   なくとも１個の検出器が接続し、且つ前記各マイナール
   ープ群の前記マイナーループ両端の前記メジャー転送路
   との結合部分にはメジャー転送路からマイナーループへ
   のバブル情報書込み或はマイナーループからメジャー転
   送路へのバブル情報読出しを果すためのゲート手段を形
   成する導体パターンが前記各メジャー転送路毎に夫々独
   立して配置され、該導体ループによつて前記書込み或は
   読出し動作を前記各マイナーループ群単位で選択可能と
   したことを特徴とする磁気バブル記憶装置。 ２ 前記導体ループは前記各マイナーループ群の書込み
   用導体パターン同士或は読出し用導体パターン同士接続
   し、該読出し用導体パターン或は書込み用導体パターン
   に駆動磁界が特定位相のとき通電されて特定された所望
   のマイナーループ群のみを選択することを特徴とした特
   許請求の範囲第１項記載の磁気バブル記載装置。