Устройство для записи и считывания информации Советский патент 1981 года по МПК G11C11/00 

(54) УСТЮЙСТВО.ДЛЯ ЗАПИСИ И СЧИТЫВАНИЯ ИНФОРМАЦИИ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в вьпнслн тельных маишнах с большим объемрм памят. Известны устройства для записи и считыва ния информации, содержащие носитель шк рмации, блоки записи, стирания и считывания шсформации. В качестве носителей информации в них используются магнитные ленты, диски, электролитические ячейки Г1 2 н{3}. Однако при большом объеме памяти иадеж1юсть таких устройств мала и велики габа жтные размеры. Ншболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержаще носитель информации, шины записи, стирания и считывания информации, причем носитель информмош вьшолнен в виде листа магнитного материала с цилиндрическими магнитными доме нами, на поверхности которого нанесены электроды записи, стирания, считывания и передвижения информации 4. Наде} сность и габариты такого устройства удовлетворяют требования современной вычислительной техники, однако плотность записи информации ограничена размерами цилиндрического магнитного домена (ЦМД), соответст-. вующего единице информации. Цель изобретения - увеличенне информа- . ционной емкостн устройства. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для записи и считывания информации, содержащем носитель информации, щины записи, стирання и считьгаания информации, генератор импульсов, первый инвертор, входы которого соединены с выходами генератора, а первый выход с иганами записи, считывания и стирания, делитель напряжения, первый вход которого соединен со вторым выходом первого йн верторв, элемент задержки, входы которого соединены с выходами делителя напряжения, второй инвертор, входы которого соединены с соответствующими выходами элемента задержки, носитель информации выполнен в виде кюветы прямоугольного сечения из диэлектрического материала, частично заполненной раствором амфифилнческого вещества в полярном растворителе в мнселлярном состоянии с обраггыми цилиндрическими миселлами на противоположных

по высоте внутренних поверхностях которой нанесены две rpjmnbj ортогональных друг другу фиксирующих электродов, соединенных через один в нротивофазе, в промежутках между которылти размещены стираюидне, записывающие и считывающие электроды, подключенные соответственно к шинам стирания, записи и счить вания, а на противоположных по длине внутренних торцах кюветы нанесены передвигающие электроды, первый из которых подключены к второму входу делителя напряжения, а втором - к первому выходу первого инвертора, причем по длине кюветы фиксирующие электроды подключены к соответствующим выходам второго инвертора.

На фиг. 1 показана схема устройства для записи и считывания информации; на фиг. 2 - конфигурация электрического поля, создаваемог фиксирующими электродами; на фиг. 3 - обратная цилиндрическая миселла, образующаяся в растворе амфифилического вещества в полярном растворителе.

Устройство содержит кювету 1 из диэлектрического материала, заполненную частишо раствором 2 амфифилического вещества в воде или в другом полярном растворителе, содержащим обратные цилиндрические миселлы (ОЦМ) 3 (цпя того, чтобы работал весь объем раствора, кювету следует заполнять меньще, чем на 1/3 по длине), на противоположных по длине внутренних торцах которой нанесены передвигающие электроды 4, создающие электрическое поле, перемещающее раствор, а на противоположных по высоте внутренних поверхностях нанесены фиксирующие электроды 5 в виде металлических полос, соединенных через одну в противофазе, создающие неоднородное электрическое поле, фиксирующее положения ОЦМ; в промежутках между фиксирующими электродами помещены стирающие 6, записывающие 7 и считывающие 8 электроды, подключенные к щинам 9 стирания, записи 10 и считывания 11, на верхней поверхности кюветы вблизи ребер имеются отверстия 12 дня сообще1шя с атмосферой. Устройство снабжено генератором 13 импульсов, который через инвертор 14 (Meimioщий полярность выводов генератора 13) присоединен к передвигающим электродам 4 и через делитель 15 напрйжения, элемент 16 задержки и инвертор 17 к фиксирующим электродам 5 Генератор 13 дает импульсы запуска для блоко 9 стирания, записи 10 и считьшания И, котоpbie с соответствующими задержками, создаваемыми в этих блоках, включают их. Местоположения устойчивого состояния ОЦМ в неоднородном электрическом поле, создаваемом фиксирующими электродами 5, отмечены цифрюй 18 (фиг. 2).

ОЦМ (фиг. 3) представляет собой цилиндр из гидрофилических частей молекул амфифилического вещества - голов, изображенных черными кружками, внутри которого, в сердцевине, находится вода или другой полярный растворитель с растворенными в нем ионами. Гидрофобные части амфифилических молекул (гидрокарбонные хвосты), изображенные волнистыми линиями, находятся с наружной стороны

цилиндра. Головы большинства амфифилических молекул представляют собой ионы, например отрицательные. Возникновение и стабильность ОЦМ связаны с тем, что головы стремятся к контакту с водой или с другим полярным

растворителем, а хвосты избегают такого контакта. ОЦМ обьчно ориентируются нормально к стеклянным пластинам, ограничивающим слой раствора.

Устройство работает следующим образом.

В начальный момент раствор 2 амфифилического вещества, содержащий ОЦМ 3, находится в левой части кюветы 1, изображенной на фиг. I, так что электроды 6 оказываются в первом ряду ОЦМ. Предварительной обработкой

раствора (например, пропусканием через конденсатор) делают все ОЦМ в целом заряженньЕМИ уже к начальному моменту путем нейтрализации всех или части ионов сердцевины. Они остаются в целом заряженными в течение всей работы устройства. В предлагаемом устройстве ОЦМ выполняют роль подвижнь1х электролитических ячеек. Включение генератора 13 импульсов приводит к подаче напряжения на передвигающие электроды 4, создаваемое между этими

электродами электрическое поле перемещает

раствор вправо: каждый импульс перемешает все ОЦМ на один шаг, равный двойному расстоянию между соседними электродами 5. Фиксация положения ОЦМ при каждом шаге производится неоднородным электрическим полем, создаваемым системой электродов 5 с некоторым запаздь1ванием по отношению к импульсу, подаваемому на электроды 4; запаздывание возникает в результате прохождения импульсом э

элемента 16 задержки. Еакая фиксация необходима, поскольку после записи все ОЦМ имеют различные по величине заряды и перемещаются с различными скоростями передвигающим полем. На электроды 5 подается лишь часть

напряжения генератора, снимаемого с делители 15 напряжения. Сразу с подачей импульса на электроды 4 включается блок 9 стирания, который путем подачи напряжения на электроды 6 нейтрализует все ионы в сердцевине ОЦМ. Блок

10 записи включается после исчезновения напряжения, связанного с предыдущим импульсом, на электродах 5. Этот блок, подавая на электроды 7 напряжение, противоположное напряжению, подаваемому блоком 9, стирания, создает

вновь определенное количество ионов в сердцевине путем электролиза электродов: количество ионов пропорционально записываемой цифре. В устройстве осуществляется многоканальная запись Блок 11 считывания может производить считывание информации либо регистрацией поля заряда ОЦМ, либо регистрацией тока, проходящего через ОЦМ. После использования всех ОЦМ инвертордм 14 меняется направление поля, создаваемого электродами 4 и раствор перемещается обратно в исходное положение, при этом инвертором 17 фиксирующее поле сохраняется прежним.

Преимуществом предлагаемого устройства по сравнению с другими устройствами для запи си и считывания информации является, прежде всего, большая плотность записи информации, Так, в наилучцшх по этому свойству устройствах, использующих ЦМД, достигается плотность записи информации 10 бит/см . Поскольку диаметр ОЦМ (10 см) значительно меньше диаметра ЦМД, то в предлагаемом устройстве можно получить плотность записи информации порядка 10 бит/см . Управле1гие носителем информации с ЦМД производится с помощью магнитных полей. В устройстве вместо магш1тных полей используются электрические, что значительно упрощает конструкцию. Использова1ше изобретения позволяет создавать устройства памяти емкостью до 10 бит в физических

объемах меньших 1 см .

Формула изобретения

Устройство для записи и считьшания информации, содержащее носитель информации, шины записи, стирания и считывания информации, генератор импульсов, первый инвертор, входы которого соединены с выходами генератора, а первый выход с цшнами записи, считывания и

стирания, делитель напряжения, первый вход которого соединен со вторым выходом первого/ инвертора, элемент задержки, входы которого соединены с выходами делителя напряжения, второй инвертор, входы которого соединены с соответствующими выходами элемента задержки, отличающе.еся тем, что, с целью увеличения, информационной емкости устройства, носитель информации выполнен в виде кюветы прямоугольного сечения из диэлектрического материала, частично заполненной раствором амфйфнлического вещества в полярном растворителе, в миселлярном состоянии с обратными цияиндричесжими миселлами на противоположных по высоте внутренних поверхностях которой нанесены две группы ортогональных друг другу фиксирующих электродов, соединенных через один в противофазе, в промежутках между которыми размещены стирающие, записывающие, записывающие и считывающие электроды, подключенные соответственно к шинам стирания, записи и считывашш, а на противоположных по длине внутренних торцах кюветы нанесены передвигающие электроды первый из которых подключен к второмувходу делителя напряжения, а второй - к первому выходу первого инвертора, причем крайние по длиие кюветы фиксирующие электроды подключены к соответствующим выходам второго инвертораИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

4.Патент США N 3460116, кл. 340-174, публик. 1969 (прототип).