Накопитель для запоминающего устройства

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнз

Соцналнстнческнх

Ресйублнк

«»947909 (б1) Дополнительное к ает. сеид-еу (22) Заявлено 301280 (21) 3228589/18-24 с присоединением заявки Ио— (23) ПриоритетОпубликовано 300782. Бюллетень Но 28

Дата олублмковання описания 300782

{54{М К з

G ll С ll/14

Государстееииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий

{53) УДК 681. 327. 66 (088.8) (72) Авторь изобретения

В. И. Сергеев и А.И. Холопкин (71) Заявитель (54) НАКОПИТЕЛЬ ДЛЯ ЗАПОМИНАКМЧЕГО УСТРОЙСТВА

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

Известен накопитель, содержащий регистры хранения информации, каналы записи и считывания ЦМД, изготовленные иэ ферромагнитных аппликаций Т- и С-образной формы, и токопроводящие шины, выполненные в одном слое с ферромагнитными аппликациями ° Токопроводящие шины выполняют функции растяжения, переключения и реплицирования ЦМД (1).

Однако устройство обладает недостатком, связанным с малой областью устойчивой работы переключателя-репликатора в режиме переключения ЦМД.

Переключение ЦМД возможно только при низких полях смещения (Нс,). При больших Н для переключения ЦМД требуется подавать в управляющую шину импульсы тока высокой амплитуды, так как наводимый внешним полем управления (И,) притягивающий домен полюс С-образной аппликации недостаточен, чтобы эахватить ЦМД и растянуть его с Т-образной аппликации ° В результате этого, даме при выборе оптимального расстояния между С- и Т-образными аппликациями, при повышенном поле Нс„„и, соответственно повышенной амплитуде тока, ЦМД не переключается, а коллапсирует в зоне переключения. Этот недостаток является существенным при

10 работе переключателя-репликатора совместно с генератором и датчиком считывания ЦМД, так как общая область устойчивой работы запоминающего устройства резко снижается (почти на

50% по сравнению с другими функциональными элементами). Проходящие по управляющей шине импульсы тока высокой амплитуды, создавая требуемое магнитное поле для растяжения, переключения и реплицирования ЦМД, ограничивают (в сторону уменьшения) реальные размеры сечения управляющей шинн. Этот недостаток черезвычайно существенный в устройствах с малюии размерами ЦМД, в которых сечение управляющей шины не обеспечивает прохождение импульса тока требуемой плотности.

Кроме того, применение импульсов тока высокой амплитуды увеличивает энергопотребление устройства.

947909

Наиболее близким к предлагаемому устро™ству по технической сущности является накопитель, содержащий маг нитоодноосную пленку, на которой расположены регистры хранения информации, магнитосвязанные с каналами считывания и записи информации иэ ферромагнитных аппликаций У-, Т- и

Х-образной формы, а также токопроводящие шины, выполненные в одном слое с ферромагнитными аппликациями 10 и находящиеся в каналах считывания и записи информации, Токопроводящие шины осуществляют ввод информации в регистры хранения (запись) и вывод информации (считывание) (2) . 15

Однако указанное устройство обладает следующими недостатками: ниэ— кая область устойчивой работы как продвигающих схем, так и функциональных узлов-переключателей ввода- 70 вывода ЦМД; большое энергопотребление, связанное с высоким электрическим сопротивлением токопроводящих шин; ограниченность функциональных возможностей переключателей (пере — 25 ключатели 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 воэможности создания доменного накопителя большой емкосТИ, В СВЯЗИ С ВЫСОКИМ СОПРОТИВЛЕНИем токопроводящих шин переключателей 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 считывания и записи информации ферромагнитные аппликации С-образной формы, причем ферромагнитные аппликации Собразной формы каналов считывания и записи информации расположены между ферромагнитными аппликациями С вЂ образной формы смежных регистров хранения информации и гальванически 50 связаны с ними токопроводящими шинами.

На фиг.1 (а и б) представлена конструкция предлагаемого накопителя; на фиг.2-4 (а,б,в,г и д) — этапы про55 движения ЦМД и фазовые диаграммы импульсов тока в режиме неразрушающе— го считывания, разрушающего считывания и записи информации соответст— венно.

Предлагаемое устройство выполнено следующим образом.

На поверхности магнитоодноосной пленки 1 .(фиг. 1 а и б) расположены регистры 2 хранения информации, вы- 65 полненные иэ 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 I-образныt ми 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-образными 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.

A. Режим вывода информации с реплицированием ЦМД (неразрушающее считывание).

На фиг.2a — Z показано расположение доменов в регистре хранения и в канале считывания ЦМД. При положении вектора управляющего поля Н „и„, показанном на фиг.2Q, информационйый домен растягивается по массивной части

С-образной аппликации регистра хранения, размещаясь по обе стороны токопроводящеи шины. При незначительном дал ь не ишем пов ор от е в ек т ора Н (фиг.2О) в токопроводящую шину йодается короткий (0,2-0, 3 мкс) импульс тока с амплитудои (90-100 MA) такой полярности, при которои один конец информационного домена растягивается вдоль верхней границы токопроводящей шины и захватывается притягивающими полюсами С-образной аппликации канала считывания, а другои — жестко фиксируется сильным магнитным полюсом С-образной аппликации регистра хранения. Причем, притягиваю|ций полюс С-аппликации канала считывания усиливается за счет гальванической связи с токопроводящей шиной, так как при подаче в шину импульса тока растяжения вектор Н др направлен вдоль шины, на конце которой наводится дополнительный притягивающий полюс.

При положении вектора Н„„(фиг. 28 ) в токопроводящую шину подается корот— кий (О, 1 мк с) импульс тока репликации с амплитудой 120 мА и той же полярности, при которой домен, растянутый между С-образными аппликациями регистра хранения и канала считывания, реплицирует с я на два домена: один оста— ется в регистре хранения, другой — В

947909 работу устройства в режиме saliHcH

Следует отметить тот факт, что величины импульсов тока, приведенные в разделах А, Ь и В, соответствуют устройствам выполненным на магнитоодноосной пленке кальций-германиевого граната с ЦИД размером 2 мкм, полем коллапса Но=160-170 Э и намаг ниченностью насыщения 4 =300-320 Гс.

Таким образом, в предлагаемом накопителе осуществляется повышение надежности устройства эа 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 короткими шинами, естественно уменьшают электрическое сопротивление токопроводящих шин цепи в целом приблизи-, тельно в 2-3 раза по сравнению с токопроводящнмн шинами в известном накопителе.

Область устойчивой работы доменного накопителя расширяется в режимах записи н считывания информации на 3040%. Это достигается следующими средствами.

Во-первых, элементы переключения регистров хранения, каналов залиси и считывания — С-образные аппликации размещены друг от друга на эначительном расстоянии, равном четырем периодам канала продвижения ЦИД, позволяющим увеличить геометрические размеры С-образных аппликаций без какого-либо взаимовлияния друг на друга и, тем самым, усилить притягивающие полюса аппликаций при различных поворотах вектора управляющего поля.

Во-вторых, при низких полях сиещения домены не растягиваются на соседние аппликации из-эа отталкивающего домен полюса, наводимого полем

Н и на уступах I-образных аппликаций (си. фиг.1 поз.8) каналов считывания ЦИД и эа счет сильных полюсов массивных аппликаций.

S-третьих, Растяжение ЦИД по верхним границам токопроводящих шин в канале записи и считывания ЦМД производится непосредственно по шинам, которые являются магнитньии и собою создают дополнительные полюса.

Уменьшение потребляемой мощности заявляемого накопителя осуществляется следующими средствами: во-первых, значительное снижение электрического сопротивления токопроводящих шин

На фиг.4 д показана фазовая диаг

)раввина импульсов тока, объясняющая 5 канале считывания (фиг.2а.). На фиг.2d иллюстрируется фазовая диаграмма импульсов тока растяжения и реплицирования домена, поясняющая режим неразрушающего считывания информации.

Б. Режим вывода информации (раэ- 5 рушающее считывание).

На фиг.З 0 — Z показано расположение доменов s регистре хранения и в канале считывания информации. При положении вектора управляющего поля н зяб (фиг.30) в токопрово)вящую шину подается импульс тока длительностью равной половине периода управляющего поля и полярностью,при которой информационный домен, находящийся на С-об- 5 разной аппликации регистра хранения, при дальнейшем вращении вектора Н (фиг.35) растягивается по верхней границе токопроводящей шины и захватывается притягивающими полюса- ми С-образной аппликации канала считывания. Величина амплитуды импульса тока .около 20 мА. При дальнейшем повороте вектора Н дб (фиг.38) домен, вследствие магнитного барьера, созданного импульсом тока по нижней границе шины, не движется по притягивающим полюсам С-образной аппликации регистра хранения, а полностью переходит в канал считывания (фиг.З®).

Фаэовая диаграмма импульсов тока, объясняющая работу устройства в режиме переклщчения, иллюстрируется на фиг.Зд.

В. Режим ввода информации (эапись), ца фиг.4 0 — и показано расположе-35 ние доменов в канале записи и в ре-. гистре хранения информации. Запись информации в регистры хранения производится аналогично режиму Ь, описанному вьаае. При положении вектора Нущ>40 (фиг.40) в токопроводящую шину пода ется импульс тока длительностью равной половине периода управляющего поля и амплитудой равной 20 MA. Домен, находящийся на С-образной аппликации 45 канала записи, растягивается по верхней границе токопроводящей шины (фиг.48) и захватывается притягивающим полюсом С-образной аппликации регистра хранения. При этом положе- 5О нии вектора Н на С-образной аппликации регистра хранения создается дополнительный магнитный полюс от шины который увеличивает благоприятные

f условия перехода домена íà еТоТ по- .55 люс. Магнитный барьер по нижней границе шины, созданный импульсом тока, препятствует продвижению домена по притягивающим полюсам С-образной аппликации канала записи, вследствие этого, домен полностью переходит в регистр хранения при дальнейшем повороте Нр (фиг.46,г).

947909 переключателей. ввода-вывода информации уменьшает напряжение источника питания переключателей; во-вторых, растяжение доменов производится вдоль края магнитной шины, которая дополнительно создает притягивающие полюса, в результате чего, уменьшается амплйтуда управляющего импульса тока, требуемого для растяжения доменов; в-третьих, при гальванической связи с помощью токопроводящей шины С-об- 10 разных аппликаций регистров хранения и С-образных аппликаций каналов считывания информации образуются токопроводящие петли, усиливающие магнит- . ное поле от импульса тока, позволяю- f5 щие на 60% снизить амплитуду управляющих импульсов тока, как в режиме переключения, так и в режиме реплицирования ЦМД.

Кроме того, токопроводящие шины, выполненные в одном слое с ферромагнитными аппликациями, не требуют при изготовлении доменного накопителя трудоемкои операции совмещения токопроводящего и магнитного слоев. При изготовлении доменного накопителя емкости с ЦМД размером даже 2 мкм, совмещение двух слоев с допуском

-0,5 мкм по всей площади чипа яв— ляется весьма сложной задачей. A g0 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 уст— ройства дает значительный экономический эффект. Во-первых,при прочих равных условиях, энергетические затраты на управляющие импульсы тока в .переключателях ввода и вывода ин- 45 формации на 603 меньше, чем у известных устройств. Во-вторых, расширенная область устойчивой работы переключателей ввода и вывода информации повышает надежность запомина- 5О ющего устройства в целом. В-третьих, изготовление доменного накопителя одним уровнем маскирования, значительно упрощающим технологию его изготовления, повышает выход годных приборов и, следовательно, удешевляет стоимость запоминающего устройства. В-четвертых, 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 I-образной форм, а также токопроводящие шины, выполненные в одном слое с ферромагнитными аппликациями и расположенные в каналах считывания и записи информации,от ли чающий с ятем, 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 хра-. кения информации и гальванически связаны с ними токопроводящими шинами..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. IEEE Trans. on Magnetics,1978, Vol ° NAG-14, йо 5, р.218.

2. "IEEE Trans. on Magnetics", 1978, Vol. MAG-14,,NO 2, р.46 (прототип).

947909

° °

<К

° ЭЭ

° ФФ о смА

М

Я

И

О . Составитель В.Сергеев

Редактор Е.Кинив Техред A. Бабинец Корректор Г.Огар

Заказ 5659/75 Тирак 622 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул.Проектная, 4