Накопитель для запоминающего устройства Советский патент 1982 года по МПК G11C11/14 

(54) НАКОПИТЕЛЬ ДЛЯ ЗАПОМИНАЮдаГО УСТРОЙСТВА

Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и может быть использовано в запоминающих устройствах, в которых носителями информации являются цилиндрические магнитные домены (ЦМД).

Известен накопитель, содержащий регистры хранения информации, каналы записи и считьтания ЦМД, изготовленные из ферромагнитных аппликаций Т- и С-образной формы, и токопроводящие шины, выполненные в одном слое с ферромагнитными аппликациями. Токопроводящие шины выполняют функции растяжения, переключения и реплицировання ЦМД 1.

Однако устройство обладает недостатком, связанным с малой областью устойчивой работы пе зеключателя-репликатора в режиме переключения ЦМД. Переключение ЦМД возможно только при низких полях смещения (). При больших П для перек.гаочения ЦМД требуется подавать в управляющую шину импульсы тока высокой амплитуды, так как наводимый внешним полем управления () притягивающий домен полюс С-образной аппликации недостаточен, чтобы захватить ЦМД и растянуть его с Т-образной аппликации. В результате этого, даже при выборе оптимального расстояния между С- и Т-образными аппликацняьш, при повыяенном поле Н и, соответственно/ повьшенной амплитуде тока, ЦМД не переключается , а коллапсирует в зоне переключения. Этот недостаток является существенным при работе переключателя-репликатора сов10местно с генератором и датчиком счи- тывания ЦМД, так как общая область устойчивой работы запоминающего устройства резко снижается (почти на 50% по сравнению с другими функцио15нальными элементами). Проходящие по управляющей шине импульсы тока высокой амплитудфл, создавая требуемое магнитное поле для растяжения, переключения и реплнцирования ЦМД,

20 ограничивают (в сторону уменьшения) реальные размеры сечения управляющей шины. Этот недостаток чрезвычайно существенный в устройствах с малыми размерами ЦМД, в ксзторых сечение управляющей.шины не обеспечивает прохождение импульса тока требуемой плотности.

Кр(е того, применение импульсов тока выссжой амплитуды увеличивает

30 энергопотребление устройства. Наиболее близким к предлагаемому устро.ству по технической сущности является накопитель, содержащий маг нитоодноосную пленку, на которой расположены регистры хранения инфор мации, магнитосвязанные с каналами считывания и записи информации из ферромагнитных аппликаций У-, Т- и 1-образной формы, а также токопроводяище шины, выполненные в одном слое с ферромагнитными аппликациями и находящиеся в каналах считывания и записи информации. Токопроводящие шины осуществляют ввод информации в регистры хранения (запись) и вывод информации (считывание) 2. Однако указанное устройство обладает следующими недостатками: низ кая область устойчивой работы как продвигающих схем, так и функциональных узлов-переключателей вводавывода ЦМД; большое энергопотребление, связанное с высоким электрическим сопротивлением токопроводящи шин; ограниченность функциональных возможностей переключателей (переключатели могут только переключать ЦМД без реплицирования последних); ограничение размеров сечения токопроводящих шин, связанных с электромиграционной стойкостью материала не дает возможности использовать устройство с ЦМД меньше 2 мкм; отсутствие возможности создания доменного накопителя большой емкости, в связи с высоким сопротивлением токопроводящих шин переключателе ввода-вывода информации. Цель изобретения - повышение надежности и уменьшения потребляемой мощности накопителя. Указанная цель достигается тем, что накопитель содержит в регистрах хранения информации и в каналах счи тывания и эа-зиси информации феррома нитные аппликации С-образной формы, причем ферромагнитные аппликации Собразной формы каналов считывания и записи информации расположены между ферромагнитными аппликациями С-образной формы смежных регистров хранения информации и гальванически связаны с ними токопроводящими шин ми. На фиг.1 (а и б) представлена конструкция предлагаемого накопител на фиг.2-4 (а,б,в,г ид)- этапы пр двиЦения ЦМД и фазовые диаграммы иМ пульсов тока в режиме неразрушающего считывания, разрушающего считЕЛва ния и записи информации соответственно, Предлагаемое устройство выполнен следующим образом. На поверхности магнитоодноосной пленки 1 .(фиг.1 а и б) расположены регистры 2 хранения информации, выполненные из асимметричных шевронов и С-образных аппликаций; общий канал 3 вывода информации; каналы 4 считывания информации; массивные С-образные аппликации каналов 6 считывания 5, расположенные между С-образными аппликациями регистров хранения и, гальванически связанные с 1-образными аппликациями 7, образующими уступ 8; токопроводящая шина 9, гальванически связывающая С-образные аппликации каналов считывания и регистров хранения; канал 10 записи информации, включающий в себя двухсторонние асимметричные С-образные аппликации 11, расположенные между С-образнь1МИ аппликациями регистров хранения 12; токопроводящая шина 13, гальванически, связанная С-образными аппликациями регистров хранения и канала записи. Вектор управляющего поля 14 вращается в плоскости пленки 1 по часовой стрелке. Накопитель работает следующим образом. А. .Режим вывода информации с реплицированием ЦМД (неразрушающее считывание). На фиг.2С1 - Z показано расположение доменов в регистре хранения и в канале считывания ЦМД. При положении вектора управляющего поля , показанном на фиг.2а, информационный домен растягивается по массивной части С-образной аппликации регистра хранения, размещаясь по обе стороны токопроводящей шины. При незначительном дальнеусшем повороте вектора (фиг.2(5) в токопроводящую шину подается короткий (0,2-0,3 мкс) импульс тока с амплитудой. (90-100 мА) такой полярности, при которой один конец информационного домена растягивается вдоль верхней границы токопроводящей шины и захватывается притягивающими полюсами С-образной аппликации канала считывания, а другой - жестко фиксируется сильным магнитным полюсом С-образной аппликации регистра хранения. Причем, притягивающий полюс С-аппликации канала считывания усиливается за счет гальванической связи с токопроводящей шиной, так как при подаче в шину импульса тока растяжения вектор Н,р направлен вдоль шины, на конце которой наводится дополнительный притягивающий полюс. При положении вектора (фиг. 2-) в токопроводящую шину подается короткий (0,1 мкс) импульс тока репликации с амплитудой 120 мА и той же полярности, при которой домен, растянутый между С-образными аппликациями регистра хранения и канала считывания, реплицируется на два домена: один остается в регистре хранения, другой - в канале считьгоания (фиг.21-). На фиг.2 иллюстрируется фазовая диаграмма импульсов тока растяжения и реплицирования домена, поясняющая режим нераз рушающего считывания информации. Б. Режим вывода информации (разрушающее считывание). На фиг.за - г показано расположе ние доменов в регистре хранения ив канале считывания информации. При полодении вектора управляющего поля И дар .3а) в токопрово5дящую шину подается импульс тока длительностью равной половине периода управляющего поля и полярностью,при которой инфор мационный дсялен, находящийся на С-образной аппликации регистра хранения, при дальнейшем вращении вектора Н (фиг.З) растягивается по верхней границе токопроводящей шины и захватывается притягивающими полюсами С-образной аппликации канала считывания. Величина амплитуды импульса тока около 20 мА. При дальнейшем повороте вектора (фиг.З-в) домен, вследствие магнитного барьера, созданного импульсом тока по нижней гра нице шины, не движется по притягивающим полюсам G-образной аппликации регистра хранения, а полностью переходит в канал считывания (фиг.Зг). фазовая диаграмма импульсов тока. объясняющая работу устройства в режиме переключения, иллюстрируется на фиг.3d. В. Режим ввода информации (запись ila фиг.4 а -I показано расположе ние доменов в канале записи и в регистре хранения информации. Запись информации в регистры хранения произ водится аналогично режиму Б, описанному вьвие. При положении вектора H (фиг.4а) в токопроводящую шину подается импульс тока длительностью равной половине периода управляющего по ля и амплитудой равной 20 мА. Домен, находящийся на С-образной аппликации канала записи, растягивается по верх ней границе токопроводящей шины (фиг.4йГ) и захватывается притяги вающим полюсом С-образной аппликации регистра хранения. При этом положеНИИ вектора Н, на С-образной аппли кации регистра хранения создается до полнительный магнитный полюс от шины который увеличивает благоприятные успов«я перехода домена на зтот полюс. Магнитный барьер по нижней границе шины, созданный импульсом тока, препятствует продвижению домена по притягивающим полюсам С-образной аппликсщии канала записи,вследствие этого, домен полностью переходит в регистр хранения при дальнейшем пово роте (фиг.4,г). На фиг.4д показана фазовая диаг .рамма импульсов тока, объясняющая работу устройства в режиме записи. Следует отметить тот факт, что величины импульсов тока, приведенные в разделах А, Б и В, соответствуют устройствам,выполненным на магнитооднорсной пленке кальций-германиевого граната с ЦМД размером 2 мкм полем коллапса % 160-170 Э и намагниченностью насыщения 41СМ 300-320 Гс. Таким образом, в предлагаемом накопителе осуществляется повышение надежности устройства за счет расширения области устойчивой работы переключателя ввода и переключателярепликатора вывода ЦМД; уменьшение энергопотребления устройства за счет использования дополнительных массивных С-образных аппликаций в каналах считывания и записи информации, гальванически связанных токопроводящей шиной с С-образными аппликациями регистров хранения информации. С-образные аппликации, имеющие большую массу и большие геометрические размеры, связанные между собой коротк.ими шинами, естественно уменьшают электрическое сопротивление токопроводящих шин цепи в целом приблизи- ; тельно в 2-3 раза по сравнению с токопроводящими шинами в известном накопителе . Область устойчивой работы доменного накопителя расширяется в режимах записи и считывания информации на 3040%. Это достигается следующими средствами. Во-первых, элементы переключения регистров хранения, каналов зёшиси и считывания - С-образные аппликации размещены друг от друга на значительном расстоянии, равном четырем периодам канала продвижения ЦМД, позволяющим увеличить геометрические размеры С-образных аппликаций без какого-либо взаимовлияния друг на друга и, тем самым, усилить притягивающие полюса аппликасций при различных поворотах вектора упргшляющего поля. Во-вторых, при низких полях сме{цения домены не растягиваются на соседние аппликации из-за отталкивающего домен полиса, наводимого полем Нм на уступах 1-образных аппликаций (см. фиг.1 поз.8) каналов считывания ЦМД и за счет сильных полюсов массивных аппликаций. Й-третьих, растяжение ЦМД по верхним границам токопроводящих шин в канале записи и считывания ЦМД производится непосредственно по шинам, которые являются магнитными и собою создают дополнительные полюса. Уменьшение потребляемой мощности заявляемого накопителя осуществляется следующими средствами; во-первых, значительное снижение электрического сопротивления токопроводящих шин пврек/5Ч)чагелей. ввода-вывода информа ции уменьшает напряжение источника питания переключателей; во-вторых, растяжение доменов производится вдол края магнитной шины, которая дополнительно создает притягивающие полюса, в результате чего, уменьшается амплитуда управляющего импульса тока требуемого для растяжения доменов; в-третьих, при гальванической связи с помощью токопроводящей шины С-образных аппликаций регистров хранения и С-образных аппликаций каналов считывания информации образуются токопроводящие петли, усиливающие магнит ное поле от импульса тока, позволяющие на 60% снизить амплитуду управля юьщх импульсов тока, как в режиме пе реключения, так и в режиме реплициро вания ЦМД. Кроме того, токопрсводящие шины, выполненные в одном слое с ферромаг нитными аппликациями, не требуют при изготовлении доменного накопителя трудоемкой операции совмещения токо проводящего и магнитного слоев. При изготовлении доменного накопителя ем кости с ЦМД размером даже 2 мкм, совмещение двух слоев с допуском 1:0,5 мкм по всей площади чипа является весьма сложной задачей. А для доменных накопителей с ЦМД размером 1 мкм совмещение двух слоев с требуемым допуском ±0,25мкм В настоящее время является еще нерешенной задачей. Поэтому предлагаемый накопитель,-выполненный в одном слое пермаллоя, может быть успешно использован с материалами феррит-гранатов, имеющих ЦМД размерами 0,5-1 мкм. Использование предлагаемого устройства дает значительный экономический эффект. Во-первых,при прочих равных условиях, энергетические затраты на управляющие импульсы тока в .переключателях ввода и вывода информации на 60% меньше, чем у известных устройств. Во-вторых, расши ренная область устойчивой работы пе реключателей ввода и вывода информации повышает надежность запоминающего устройства в целом. В-третьих, изготовление доменного накопителя одним уровнем маскирования, значительно упрощающим технологию его изготовления, повьлшает выход годных приборов и, следовательно, удешевляет стоимость запоминающего устройства. В-четверты5, возможность использования накопителя феррит-гранатов, имеющих ЦМД размерами 0,51 мкм, повышает емкость накопителя и значительно снижает стоимость хранения одного бита информации. Формула изобретения Накопитель для запоминающего устройства, содержащий магнитоодноосную пленку, на которой расположены регистры хранения информации, магнитосвязанные с каналами считывания и записи информации из ферромагнитных аппликаций У-, т- и 1-образной форм, а также токопроводящие шины, выполненные в одном слое с ферромагнитными аппликациями и расположенные в каналах считывания и записи информации, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности накопителя и уменьшения потребляемой мощности, он содержит в регистрах хранения информации и каналах считывания и записи информации ферромагнитные аппликации С-образной формы, причем ферромагнитные аппликации Собразной формы каналов считывания и записи информации расположены между , ферромагнитными аппликациями С-образной формы смежных регистров хранения информации и гальванически связаны с ними токопроводящими шинами . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.IEEE Trans.on Magnetics ,1978, Vol,MAG-l4, No 5,p.218. 2. IEEE Trans, on Magnetics, 1978, Vol. MAG-14, ,No 2, p.46 (прототип) .

фаг. f fa)

а