JPS599109B2 - 磁気バルブ記憶装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、メジヤマイナループ構成の磁気バブル記憶装
置におけるパターン構成に関する。

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
されている。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
の一途を辿つており、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た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
ルブ記憶装置である。

一軸磁気異方性を有するガーネットまたはオルソフェラ
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ルブが発生する。

この磁気バルブを利用して情報の蓄積を行う磁気バルブ
記憶装置は、不揮発性であること、全固体素子であるこ
と、大溶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おいてその
実用化が急速に進められている。

磁気バルブ記憶装置の原理は、バルブの有無を２進情報
の゛１”、゛ｏ”に対応させ、情報の書込み記憶は、バ
ルブ発生器で゛１”、゛ｏ”に応じてバルブを発生（例
えば゛１”のときバルブを発生させる）させ、このバル
ブをシフトレジスタとして働く閉ループに保持させるこ
とで行い、読出しは、閉ループ内のバルブをバルブ検出
器に転送し、所定の時点にバルブが有るか、否かを検出
することにより行なうことである。

このような磁気バルブ記憶装置に必要な機能は、バルブ
の発生器、閉ループを構成する磁性体パターン、検出器
は勿論のこと、バルブを上記磁性体パターン上、或いは
同じく磁性体パターンよりなる転送路上を転送するため
の回転磁界印加手段や、バルブの分割、拡大、消去等を
行なう各機能、更にはバルブを安定に存在させるための
バイアス磁界印加手段等各種の機能を必要とする。

さて、閉ループにバルブの有無で情報を記憶させる方式
には、種々の方法が提案されているが、マイナループと
呼ばれる情報蓄積用の転送閉ループ（以下ｍループと称
す）複数個と、メジヤループと呼ばれる情報読出し書込
み用の転送ループ・（以下Ｍループと称す）とからなる
メジヤマイナループ方式が、周辺回路が簡単、平均アク
セス時間が短かい等の点から現在までに発表されている
バブルメモリ構成の主流を示している。

第１図にメジヤマイナループ構成の磁気ビブル記憶装置
の代表的な例を示す。

図中Ｍはメジヤーループ、ｍはマイナーループ、Ｄは検
出器、Ｇは発生器、Ｒは複製器、Ａは消滅器、Ｔはトラ
ンスフアゲートを夫々示している。

尚図において実線は磁気バルブ磁性薄板上に形成された
パーマロイパターンによる磁気バルブ転送路、破線は同
じく薄板上に形成され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Ｇを構成する導体パターンにバイア
ス磁界を実効的に弱める方向に電流ま供給して磁気バル
ブが発生させる。

発生した磁気バルブは、磁性薄板の面内方向において回
転する駆動磁界によりメジヤーループＭ上を転送され各
マイナーループｍの対向する位置に１情報分（例えば１
ワード分）整列される。このときトランスフアゲートＴ
を構成する導体ペターンに電流を供給してメジヤールー
プＭ上の磁気バブル群を各マイナーループｍ内へ送り込
む。各マイナーループｍ内へ送り込まれた磁気バブルは
駆動磁界によりマイナーループｍ内を巡回しはじめ情報
の格納が終了する。次に情報の読出しは読出すべき各マ
イナーループｍ内の磁気バブル群がトランスフアゲート
Ｔに対向する位置に到来した時点で導体パターンに通電
してメジヤーループＭ上へ転送する、メジヤーループＭ
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Ｒに至る。

複製器Ｒでは到来する磁気バブルを２個に分割し、１個
をパーマロイパターンに沿つて検出器Ｄへ、他の１個を
メジヤーループＭを介して再びマイナーループｍへ送り
出す。検出器Ｄは順次到来する磁気バブルを検出効率を
丁ばるために拡大し例えばこれが到来したことによる磁
気抵抗素子の磁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Ａによつて消去するとともに新たな別の情報を発生
器Ｇにより書込む。本発明は、メジヤマイナループ構成
におけるパターン構成に係るものである。

上記したように、読出しに際し、ｍループのバブルは一
旦Ｍループに移されるが、非破壊メモリとして用いるた
めには、Ｍループに移されたバブルを再度ｍループに戻
さなければならない。

従来Ｍループ＋＋ｍループのバブルの転送を行なうトラ
ンスフアゲートは第２図のような構成となつている。図
において、実線で示したパターンは、バブルを転送する
ためのもので磁性薄板上に形成されたパーマロイパター
ンで、Ｍループ、ｍループ及びトランスフアゲートを構
成している。

斜線で示したパターンＬは同じく磁性薄板上に形成され
た金等からなる導体パターンであり、この導体に所定の
タイミングで電流を流すことによりトランスフア動作を
行なわせる。なお、各パターン上の番号１〜１３，６′
〜１３′，１〜８，６５〜７１等はバブルの転送を制御
する回転磁界ＨＲの方向が順次変化する場合の位置１又
は１にあるバブルの移動位置を示すもので、回転磁界Ｈ
Ｒの方向を示す番号１〜１３と各パターン上の番号とを
対応させて示している。５まずｍループの位置１にある
バブルをＭループヘトラ）Ｚスフアアウトする場合につ
いて説明する。

バブルは回転磁界ＨＲの回転に伴なつて、パターン上を
位置１，２，３，４，５，６と移動する。

バブルが位置６，６′に到達した際、導体パターンＬに
電流を流すと、これによる磁界（反発磁界）により、バ
ブルは位置７に移動することは出来ず、しかもこの磁界
によりバブルは引伸ばされて位置１，８／・・・１３／
と転送されて行く。

これがトランスフアアウト動作である。５次に、位置１
のバブルをトランスフアアウトせず、ｍループ内を循環
させる場合について説明する。

この場合は、バブルが位置６に到達しても導体ループＬ
には電流を流さない。

従つて回転磁界ＨＲの回転に伴なつてバブルは位置７，
８・・・１３と移動する。以下回転磁界ＨＲの回転に伴
ない次々にｍループ内を移動して行く。６次に、Ｍルー
プの位置１にあるバブルをｍループに転送するトランス
フアインについて説明する。

位置１のバブルは回転磁界ＨＲが１〜５と変化するに伴
ない位置５に移動する。

この時点で導体ループＬに電流を加えると、これによる
磁界により位置６５への移動が阻止されると同時に、バ
ブルは引伸ばさ瓢次いで回転磁界ＨＲの回転に伴なつて
位置６，７８，９，１０，１１，１２，１３とバブルは
移動し、トランスフアインが行なわれる。４最後に位置
１のバブルをトランスフアインせずに、Ｍループ内を循
環させる場合について説明する。

この場合は、バブルが位置５に到達しても、導体ループ
Ｌに電流を加えず、従つてバブルは回転磁界ＨＲの回転
に伴なつて、位置６７８９と移動する。

以下回転磁界ＨＲの回転に伴ない、次々にＭループ内を
移動して行く。第２図のようなトランスフアゲートを用
いたメジヤマイナループ構成では、トランスフアイン、
アウトで１ビツト（１回転磁界）を要するので、メジヤ
ループに転送し、読出したバブルをマイナループの元の
位置に戻すためには、必然的に、ｍループのビツト（回
転磁界ＨＲの予め決められた方向例えば０度におけるバ
ブルの存在し得る位置〕数とＭループのビツト数とは異
なり、常にＭループのビツト数が１ビツト少ないパター
ン構成となつている。

これを第３図により説明する。

第３図では、図を簡単にするため、Ｍループ、ｍループ
、トランスフアゲートＴの各パターンを簡略化し、しか
もトランスフアゲート制御のための導体パターンＬを省
略しているが、実際には各パターンは第２図に示すよう
なパターンである。

図においてＯ印は、Ｍループ、ｍループにおける回転磁
界がＯ度のときのバブルの位置（ビツト位置）、◎印は
同様にトランスフアゲートＴのビツト位置を示す。又、
番号１〜４は回転磁界ＨＲの回転に伴なつて移動するバ
ブルを示し、２〜２４はビツト位置１に存在したバブル
に対応するｍループ内のビツト位置（バブルは存在しな
い）の回転磁界ＨＲの回転に伴なう変化を示す。図示の
通り、Ｍループとｍループのビツト数（ビツト位置数）
は、Ｍループが１０，ｍループが１１とｍループの方が
１ビツト多くなつている。

第３図ａは、正常にトランスフアイン動作が行なわれた
場合、第３図ｂはトランスフアイン動作が正常に行なわ
れなかつた場合を示す。さて、ｍループ内のビツト位置
１に存在するバブルが、Ｍループにトランスフアアウト
された後、再びｍループにトランスフアインされる場合
について説明する。

第３図ａに示すように、ビツト位置１のバブルは回転磁
界ＨＲの回転に伴なつて、２３・・・＠と移動する。

一方バブルがトランスフアアウトされた後のビツト位置
は、２，３，４・・・１２と変化する。回転磁界ＨＲが
方向１３を示したとき、トランスフアイン操作（第２図
の導体ループＬに電流を流す）がなされていれば、バブ
ルは１３の位置に転送される。即ち、ビツト位置１に存
在したバブルは、Ｍループを一周した後、正しく元の位
置に戻される。ところが、第３図ｂに示すようにバブル
が＠の位置に到達したとき、何らかの障害例えば停電等
で導体ループ（第２図参照）に電流が流れなかつた場合
、即ちトランスフアイン操作が行なわれなかつた場合、
回転磁界ＨＲが方向１３を示したとき、バブルは＠の位
置に移動してしまい、Ｍループを循環してしまう。次に
再度バブルが＠の位置に到達しても、Ｍループとｍルー
プのビツト数が異なるため、ｍループのビツト位置は２
２の位置にあり、この時点でトランスフアイン操作が行
なわれてもバブルはｍループのビツト位置２３には転送
できず、１ビツトずれた位置２４に転送されることにな
り、正しく元の位置に戻せない。

従つて、一旦トランスフアインが失敗すると、Ｍループ
のバブルはｍループのビツト数１１と同じ回数だけＭル
ープを循環しなければｍループの元の位置に戻れなくな
る。従つて、正常に動作している場合は問題ないが、一
回トランスフアインを失敗すると、バブルをｍループの
元の位置に戻すのに可成り時間を要し、またそのための
制御が複雑になる欠点があつた。本発明はこれらの問題
点を解決することを目的とするもので、上記問題点が、
トランスフアゲ一卜のイン、アウトに１ビツトを要する
ことに起因する点に着目し、トランスフアゲートのイン
、アウトに際し等価的にビツト数を要しないトランスフ
アゲートによりメジヤループとマイナループとを結合す
ることにより、従来方式のもつ欠点を改良したものであ
る。従つて上記のような停電時等によりトランスフアイ
ンを失敗しても、次のＭループ周回で直ちにトランスフ
アインが行なえるようになり、また制御も簡単になる。

以下本発明を第４図、第５図により詳細に説明する。

第４図は本発明に適用するトランスフアゲートの一例を
示す。

第２図と同様、実線で示したパターンは、バブルを転送
するためのもので磁性薄板上に形成されたパーマロイパ
ターンで、Ｍループ、ｍループ及びトランスフアゲート
を構成している。

斜線で示したパターンＬは同じく磁性薄板上に形成され
た金等からなる導体パターンであり、この導体に所定の
タイミングで電流を流すことによりトランスフア動作を
行なわせる。なお、各パターン上の番号１〜１３，６′
〜１３′，１〜８，６７７５等はバブルの転送をＦｂＩ
卿する回転磁界ＨＲの方向が順次変化する場合の位置１
又は１にあるバブルの移動位置を示すもので回転磁界Ｈ
Ｒの方向を示す番号１〜１３と各パターン上の番号とを
対応させて対応させて示している。

図より明らかなように、第２図の従来のトランスフアゲ
ートとの相違はｍループよりＭループヘバブルがトラン
スフアアウトされる位置（図の１１うが第２図に比べて
１ビツト分バブルの転送方向にずれている点である。こ
のためトランスフアアウトされるバブルは従来より１ビ
ツト分前方に出されるため、従来のトランスフアイン、
アウトの際に要する１ビツト分を相殺し、バブルトラン
スフアイン、アウトに際し、等価的にビツト数を要しな
いようにできる。

以下動作を説明する。５まずｍループの位置１にあるバ
ブルをＭループヘトランスフアアウトする場合について
説明する。

バブルは回転磁界ＨＲの回転に伴なつて、パターン上を
位置１，２，３，４，５，６と移動する。

バブルが位置６，ｅに到達した際、導体パターンＬに電
流を流すと、これによる磁界（反発磁界）により、バブ
ルは位置７に移動することは出来ず、しかもこの磁界に
よりバブルは引伸ばされて位置１，８ｔ・・１３と転送
されて行く。

これがトラツスフアアウト動作である。５次に、位置１
のバブルをトランスフアアウトせず、ｍループ内を循環
させる場合について説明する。

この場合は、バブルが位置６に到達しても導体ループ，
には電流を流さない。

従つて回転磁界ＨＲの回転に伴なつてバブルは位置７，
８・・・１３と移動する。以下回転磁界ＨＲの回転に伴
ない次々にｍループ内を移動して行く。６次に、Ｍルー
プの位置１にあるバブルをｍループに転送するトランス
フアインについて説明する。

位置１のバブルは回転磁界ＨＲが１〜５と変化するに伴
ない位置５に移動する。

この時点で導体ループＬに電流を加えると、これによる
磁界により位置６５への移動が阻止されると同時に、バ
ブルは引伸ばされ、次いで回転磁界ＨＲの回転に伴なつ
て位置６，７８，９，１０，１１，１２，１３とバブル
は移動し、トランスフアインが行なわれる。４最後に位
置１のバブルをトランスフアインせずにＭループ内を循
環させる場合について説明する。

この場合は、バブルが位置５に到達しても、導体ループ
Ｌに電流を加えず、従つてバブルは回転磁界｛Ｒの回転
に伴なつて位置６（バＤ′９′と移動する。

以下回転磁界ＨＲの回転に伴ない、次々にＭループ内を
移動して行く。第５図は本発明の実施例で第４図のトラ
ンスフアゲートを用いた場合のメジヤマイナループ構成
の例である。

第３図と同様、図を簡単にするため、Ｍループ、ｍルー
プ、トランスフアゲートＴの各パターンを簡略化し、し
かもトランスフアゲート制御のための導体パターンＬを
省略しているが、実際には各パターンは第４図に示すよ
うなパターンである。

図において○印は、Ｍループ、ｍループにおける回転磁
界がＯ度のときのバブルの位置（ビツト位置）、◎印は
同様にトランスフアゲートＴのビツト位置を示す。又番
号１〜Ｏは回転磁界ＨＲの回転に伴なつて移動するバブ
ルを示し、Ｚ〜２４はビツト位置１に存在したバブルに
対応するｍループ内のビツト位置（バブルは存在しない
）の回転磁界ＨＲの回転に伴なう変化を示す。第５図の
場合、第３図の従来例と違つて、Ｍループとｍループの
ビツト数（ビツト位置数）は同様の１１となつている。

第５図ａは、正常にトランスフアイン動作が行なわれた
場合、第５図ｂはトランスフアイン動作が正常に行なわ
れなかつた場合を示す。

さて、ｍループ内のビツト位置１に存在するバブルがＭ
ループにトランスフアアウトされた後、再びｍループに
トランスフアインされる場合について説明する。

第５図ａに示すように、ビツト位置１のバブルは回転磁
界ＨＲの回転に伴なつて、２３・・・＠と移動する。

一方バブルがトランスフアアウトされた後のビツト位置
は、２，３，４・・・１２と変化する。

回転磁界ＨＲが方向１３を示したとき、トランスフアイ
ン操作（第４図の導体ループＬに電流を流す）がなされ
ていれば、バブルは１３の位置に転送される。即ち、ビ
ツト位置１に存在したバブルはＭループを一周した後、
正しく元の位置に戻される。

一方、第５図ｂに示すように、バブルが＠の位置に到達
したとき、何らかの障害例えば停電等で導体ループ（第
２図参照）に電流が流れなかつた場合、即ちトランスフ
アイン操作が行なわれなかつた場合、回転磁界ＨＲが方
向１３を示しても、バブルは◎の位置に移動してしまい
、Ｍループを循環してしまう。次に再度バブルが４の位
置に到達すると、Ｍループとｍループのビツト数は第３
図と異なり、同数のためｍループのビツト位置も２３の
位置にありこの時点で再度トランスフアイン操作が行な
われるとバブルはｍループのビツト位置２４に転送され
る。

従つて、一旦トランスフアインを失敗しても、Ｍループ
のバブルは一回のＭループ周回だけで直ちにｍループの
所定のビツト位置にトランスフアインすることができる
。

以上の様に、バブルのトランスフアイン、アウトに際し
、等価的にビツト数を要しないトランスフアゲートでメ
ジヤループとマイナループとを結合することによりトラ
ンスフアイン失敗後復帰が、従来に比べて格段に速くな
り、当然その制御も簡単になる。

なお、第５図の例では、ｍループとＭループのビツト数
を同一にした例であるが、同一記憶容量でも１ワードの
ビツト数を増やしたい場合も考えられる。

この場合は、ｍループの数（これが１ワードのビツト数
となる）が増え、従つてＭループのビツト数が増加する
。

勿論ｍループのビツト数は減少する。又、同一記憶容量
でもワード数を増やしたいケースも考えられる。

この場合はｍループのビツト数は増えるが、逆にｍルー
プの数は減少し、従つてＭループのビツト数も減少する
。

この二つのケースでは、勿論ｍループとＭループのビツ
ト数を同一にすることは出来ないが、この場合でも本発
明ではＭループのビツト数ａ（！：ｍループのビツト数
ｂをａ：ｂ＝ｎ：１又は１：ｎ（ｎは正の整数）の関係
に選ぶことにより、トランスフアイン失敗後の復帰はＭ
ループの周回１回もしくはｎ回で行なえ、従来方式の如
く、ｍループのビツト数だけ周回しなければならないこ
とはない。なお、本発明に適用するトランスフアゲート
としては第４図のものに限定されるものではなく、例え
ばトランスフアインを従来方式（第２図）に比べて１ビ
ツト分前の位置から行ない、トランスフアアウトのビツ
ト位置を従来（第２図）と同じにすることも可能であり
、又、パターンの形状もＴ−１パターン等第４図の形状
に限られるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図はメジヤマイナループ構成の磁気バブル記憶装置
の概念図、第２図は従来のトランスフアゲート、第３図
は従来のトランスフアインを説明するための図、第４図
は本発明に適用するトランスフアゲートの例、第５図は
本発明の実施例のトランスフアイン動作を説明するため
の図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ メジヤマイナループ構成の磁気バルブ記憶装置にお
   いて、メジヤループとマイナループとが、バルブのトラ
   ンスファインおよびトランスファアウトに際し等価的に
   ビット数を必要としないトランスファゲートにより結合
   されていることを特徴とする磁気バルブ記憶装置。