Логический элемент И-Исключающее ИЛИ Советский патент 1983 года по МПК H03K19/168 G11C11/14 

- Изобретение относится к вычислительной технике и может найти пр1менение при построении операционных устройств на основе магнитоодноосных материалов с цилиндрическими магнитными домена-s

ми ШМД). .

Известен логический элемент, содержащий слой магнитоосного материала с ШИД, на поверхности которого расположены магнитосвязанные входные и выход- 10 ные каналы, продвижения ЦМД, выполненные из Т и 1-образных ферромагнитных аппликаций l .

Недостатком данного логического элемента является низкая надежность рабо- 15 ты.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является логический элемент И-ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, который содержит слой магнитоодноосного мате- 20 риала с ШЧД, на поверхности которого расположены первый и второй входные каналы продвижения ЦМД, первый, второй и третий выходные каналы продвижения ЦМД, соединенные соответственно с 25 функииональнымя выходами И, .ИСКЛЮ- ЧАЮЩЕЕ ИЛИ и И логического элемента, причем первый и. второй входные каналы продвижения ИЛИ соединены отводными каналами продвижения ЦМД соответ- ЗО ственно с первым и третьим выходными .каналами продвижения ЦМД, а каналами предпочтительного продвижения ЦМД со вторым выходным каналом продвижения ЦМД 2 .,35

Недостаток известного логического элемента заключается в низкой надежности вследствие того, что .при взаимодействии домеш удаляются друг от друга по отводным каналам продвижения ЦМД, д в результате чего сила их взаимодействия существенно снижается и один из взаимодействующих доменов может попадать в канал предпочтительного продвижения НМД, искажая результат на выхо- дах логического элемента.

Целью изобретения является повьщгение надежности логического элемента И-ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Поставленная цель достигается тем, то логический элемент И-ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, содержащий слой магнитоодносного материала, на поверхности которого расположены входные и вькодные каналы продвижения ЦМД, а также отводной55

анал продвижения ЦМД и канал предпочтительного продвижения ЦМД, взаимовязанные с первым входным каналом

продвижения ЦМД, содержит управляющую проводниковую шину и две динамические ловушки ЦМД, разделенные участком магнитоодноосного материала с разрушенным поверхностным слоем, магнитосвязанные одна с другой и с управляющей проводниковой шиной, причем второй входной канал продвижения ЦМД взаимосвязан с каналом предпочтительного продвижения ЦМД и с отводным каналом продвижения ЦМД, первая динамическая ловушка соединена с каналом предпочтительного продвижения ЦМД и

взаимосвязана с первьм и вторым выходньюли каналами продвижения ЦМД, вторая динамическая ловушка ЦМД соединен с отводным каналом продвижения ЦМД и взаимосвязана с третьим выходным каналом продвижения ЦМД, а второй и третий выходные каналы продвижения ЦМД магнтосвязаны с управляющей проводниковой шиной.

На чертеже приведена принципиальная схема предложенного элемента.

Логический элемент И-ЙСКЛЮЧАЮШЕЕ ИЛИ содержит слой магнитоодноосного материала 1 с ЦМД 2, на поверхности которого расположены первый 3 и второй 4 входные каналы продвижения ЦМД, первый 5, второй 6 и третий 7 выходные каналы продвижения ЦМД, соединенные соответственно с функциональными выходами И ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и И логического элемента, первая 8 и вторая 9 динамические ловушки ЦМД, разделенные участком магнитоодноосного материала 10 с разрушенным поверхностным слоем и магнитосвязанные друг с другом и управляющей проводниковой шиной 11, причем первый 3 и второй 4 входные каналы продвижения ЦМД соединены с первой 8 и второй 9 динамическими ловушками ЦМД соответственно каналом 12 предпочтительного продвижения ЦМД и отводным каналом 13- продвижения ЦМД, первый 5 и второй 6 выходные каналы продвижения ЦМД взаимосвязаны с первой динамической ловушкой ЦМД 8, третий выходной канал 7 взаимосвязан со второй динамической ловушкой ЦМД 9, а второй 6 и третий 7 выходные каналы продвижения ЦМД магнитосвязаны с управляющей проводниковой шиной 11.

Цифрами Х-1У обозначены позиции, занимаемые ЦМД во время работы элемента.

Предложенный логический элемент работает следующим образом.

ЦМД вхоцных логических переменных, процвигаюшиеся по первому 3 и второму. 4 вхоаным каналам процвижения ЦМД, поступают в позицию Г , откуда по кана« лу 12 предпочтительного продвижения ЦМД домен попадает в первую динамическую ловуЛку 8 ЦМД, если она свободна, , или по отводному каналу, 13 продвижения ЦМД - во вторую динамическую ловушку 9 ЦМД, в противном случае.10

Рассмотрим дальнейшую работу логического элемента в случае, когда на входы его поступает только один домен, т.е. занята только первая динамическая ловушка 8 НМЛ .При подаче управляющего 15 сигнала положительной полярности в шину 11 в момент времени, когда вектор управляюшего поля направлен внрз (по

.чертежу), домен, находящейся в первой динамической ловушке 7 ЦМД, занимает .20 положение у верхнего края динамичеркой ловушки, стремясь попасть внутрь узкого . участка.петли управляющей проводниковой шины, не остается в первой динамической ловушКе ЦМД, так как.путь ему прег- 25 раж дает участок магнитоодноосного материала 1О с разрушенным поверхностным слоем. Управляющий сигнал снимается через 0,5 периода (за период принимается один оборот вектора управляюще-зо го поля вокруг оси). После подачи управляющего сигнала отрицательной полярности в шину 11 еще через 0,25 периода

домен из первой динамической ловушки ЦМД выводится во второй выходной канал 6 про,, двиясения ЦМД 1, в позицию II , реализуя на его вьтходе единичное значение функции ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ.

Если на выход .логического элемента поступают одновременно два домена, т.е. заняты обе динамические ловушки ЦМД, то при подаче управляющего сигнала положительной полярности в щину 11, а момент времени, когда вектор управляюmdfo поля направлен вниз (см. чертеж), домен, находящийся во агорой динамической ловушке 9 ЦМД, растягивается внутри, узкого участка петли шины 11 в полосовой домен, одна, из границ которого ает находиться у края участка магнито- ;50 одноосного материала 10 с разрушенным Г поверхностным слоем. При этом домен, находящийся в первой динамической ло- вушке 8 ЦМД и испытывающий воздействие полосового домена, смешается к пози- 55 цииШ первого выходного канала 5 продви:жения ЦМД. После снятия управляющего {сигнала через 0,5 .такта указанный цомеН)

поступает в зону действия отталкивающего полюса первой динамической ловушки 8 ЦМД и притягивающего полюса ап- пликации первого выходного канала в позиции 111,откуда он попадает в первый выходной канал, реализуя на его выходе единичное значение функции И. Еше через 0,25 такта в управляющую проводниковую шину подается управляющий сигнал отрицательной полярности, который вызывает вывод домена из второй динами- ческой ловушки 9 в третий выходной канал 7, в позицию У , реализуя на его выходе единичное значение функции И.

Положительный эффект в предложенном элементе, заключающийся в повьпиении его надежности, достигается за счет введения в структуру логического элемента динамических ловушек ЦМД, разделенных участком магнитоодноосного матери-. ала с разрушенным поверхностным слоем . и магнитосвязанных с проводниковой шиной. G целью сокращения расстояния между ЦМД при взаимодействии указанный участок следует выполнять минималыным по ширине. Он может быть получен, например, путем травления магнитоодноосного материала в зоне, прилегакщей К первой динамической ловушке-со стороны второй динамической ловушки, и является границей для продвижения доменов из одной динамической ловушки в другую при подаче управляющего сигнала положительной полярности в управляющую проводниковую шину. Этим исключается .возмож- ность растяжения домена, находяшегося в первой динамической ловушке ЦМД, а также возможность попадания домена, растянутого в узком уча,стке управляющей проводниковой шины, под одноименные полюса динамических ловушек с последующей его репликацией.. Управляющая проводниковая шина выполнена таким образом, что узким уча-

стком образуемой ею петли охвачены вторая динамическая ловушка и зона между динамическими ловушками, и .при подаче в нее управляюшего сигнала положительной полярности растягивается

толькодомен, находящийся во второй динамической ловущке, размер которого увеличивается в соответствии с величиной узкого участка петли управляющей проводниковой шины.

Взаимодействие доменов в предложенном логическом элементе сводится к следующему. Домен, находящийся в nef |Вой динамической ловушке ЦМД, смещается под действием растянутого домена.

находящегося во второй аинамическбй ловушке ЦМД, ко входу первого выходного канала и удерживается в этом положении до момента возникновения на фе{ ромапштной аппликации первой цинамической ловушки полюса, отталкивающего рассматриваемьй домен к соответствующей ферромагнитной аппликации третьего выходного канала, на которой в это время возникает притягивающий полюс, что и определяет переход домена в третий выходной канал.

В предложенном логическом элементе И-ИСК Л ЮЧАКШШЕ ИЛИ взаимодействуют два домена, один из которых в момент взаимодействия увеличивают в размере и сближают с другим. Это

обуславливает- сохранение подвижности .последнего и возрастание силы магнитостатического отталкивания между доменами, величина которой прямо пропорциональна четвертой степени диаметра взаимодействующих цоменов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Указанное возрастание силы магнитостатического отталкивания обеспечивает не непосредственный переход цомена в выходной канал, а уцержа.ние его в определенной позиции, из которой домен однозначно переходит в выходной канал при изменении направления вектора управляющего поля, что повышает надежность предложенного логического элемента.

ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ ИИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, содержащий слой магнитоодноосного материала, на поверхности которого расположены входные и вь1ходные каналы продвижения аилиндрических магнитных доменов, а также отводной канал .продвижения цилиндрических магнитных доменов и канал предпочт. тельного продвижения цилиндрических Marw нитных доменов, взаимосвязанные с первым входным каналом продвижения цилиндрических магнитных доменов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности логического элемента путем увеличения силы магнитостагического взаимодействия цилиндрических магнитных доменов, он содержит управляющую проводниковую шину и две динамические ловушки цилиндрических магнитных доменов, разделенные участ ком магнитооднооосного материала с разрушенным поверхностным слоем, магнитосвязанные одна с другой и с управляющей проводниковой шиной, причем второй входной канал продвижения цилинд..рических магнитных доменов взаимо-. связан с каналом предпочтительного продвижения цилиндрических магнитных доменов и с отводным каналом продвижения цилиндрических магнитных доме нов, первая динамическая ловушка цилиндрических магнитных доментов соединена i с каналом предпочтительного продвижения .цилиндрических магнитных доменов и (Л взаимосвязана с первым и вторым вы- ходными каналами продвижения цилиндричесйих магнитных доменов, вторая динамическая ловушка цилиндрических магнит ных доменов соединена с отводным каналом продвюкения цилиндрических магнич - ных доменов и взаимосвязана с третьим выходным каналом продвижения цилиндри4 ческих магнитных доменов, а второй и ; третий выходные каналы продвижения Х цилиндрических магнитных доменов магниND тосвязаны с управляющей проводниковой :л шиной.