Накопитель для запоминающего устройства

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфюз СфветскикСоциалистическихРеспублик ои 947909(22) Заявлено 301280 (21) 3228589/18-24с присоединением заявки Ио -(23) ПриоритетОпубликовано 300782, Бюллетень Мо 28Дата олублмковання описания 300782 Р 1 М К з 6 11 С 11/14 Государстееииый комитет СССР по делам изобретеиий и открытий(54) НАКОПИТЕЛЬ ДЛЯ ЗАПОМИНИЯЧЕГО 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 считывания ЦМД, изготовленные иэ ферромагнитных аппликаций Т- и С-образной формы, и токо- проводящие шины, выполненные в одном слое с ферромагнитными аппликациямиТокопроводящие 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 (Н,). При больших Н для переключения ЦМД требуется подавать в управляющую шину импульсы тока высокой амплитуды, так как наводимый внешним полем управления (Н ,1 притягивающий домен полюс С-образной аппликации недостаточен, чтобы эахватитьф ЦМД и растянуть его с Т-образной аппликации. В результате этого, даже привыборе оптимального расстояния между С- и Т-образными аппликациями,при повышенном поле Нс, и, соответ"ственно, повышенной амплитуде тока,ЦМД не ффпереключается, а коллапсирует в зоне переключения. Этот недостаток является существенным при 10 работе переключателя-репликатора совместно с генератором и датчиком считывания ЦМД, так как общая областьустойчивой работы запоминающегоустройства резко снижается (почти на50 по сравнению с другими функциональньми элементами). Проходящие поуправляющей шине импульсы тока высокой амплитуды, создавая требуемоемагнитное поле для растяжения, переключения и реплицирования ЦМД,ограничивают (в сторону уменьшения)реальные размеры сечения управляющей шинн. Этот недостаток чреэвычай"но существенный в устройствах с малики размервми ЦМД, в которых сече"ние управляющей шины не обеспечива"ет прохождение импульса тока требуемой плотности.Кроме того, применение импульсовтока высокой амплитуды увеличиваетэнергопотребление устройства.Наиболе близким к предлагаемому устрояству по технической сущности является накопитель, содержащий маг- нитоодноосную пленку, на которой расположены регистры хранения информации, магнитосвязанные с каналами 5 считывания и записи информации иэ ферромагнитных аппликаций У-, Т- и 1-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 . 15Однако указанное устройство обладает следующими недостатками: низкая область устойчивой работы как продвигающих схем, так и функциональных узлов-переключателей ввода вывода ЦМД; большое энергопотребление, связанное с высоким электрическим сопротивлением токопроводящих шин; ограниченность функциональных возможностей переключателей (пере ключатели могут только переключать ЦМД без реплицирования последних); ограничение размеров сечения токо- проводящих шин, связанных с электромиграционной стойкостью материала не дает возможности использовать устройство с ЦМД меньше 2 мкм; отсутствие воэможности создания доменного накопителя большой емкос- 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 С образной формы каналов считывания и записи информации расположены между ферромагнитными аппликациями С-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 про 55 движения ЦМД и фазовые диаграммы импульсов тока в режиме неразрушающего считывания, разрушающего считывания и записи информации соответст - венно.60Предлагаемое устройство выполнено следующим образом.На поверхности магнитоодноосной пленки 1 .(Фиг.1 а и б) расположены регистры 2 хранения информации, вы полненные иэ асимметричных шевронови С-образных аппликаций; общий канал3 вывода информации; каналы 4 считывания информации; массивные С-образные аппликации каналов 6 считывания5, расположенные между С-образнымиаппликациями регистров хранения и,гальванически связанные с 1-образныФми аппликациями 7, образующими уступ81 токопроводящая шина 9, гальванически связывающая С-образные аппликации каналов считывания и регистровхранения; 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 аппликациямирегистров хранения и канала записи.Вектор управляющего поля 14 вращаетсяв плоскости пленки 1 по часовойстрелке.Накопитель работает следующим образом.А. Режим вывода информации с реплицированием ЦМД (неразрушающеесчитывание).На фиг.2 Ь - 2 показано расположение доменов в регистре хранения и вканале считывания ЦМД. При положениивектора управляющего поля Н и, показанном на фиг.20, информационйый домен растягивается по массивной частиС-образной аппликации регистра хранения, размещаясь по обе стороны токопроводящеи шины. При незначительномдал ь не ишем пов ор от е в ек т ора Н(фиг.2 д) в токопроводящую шину йодается короткий (0,2-0, 3 мкс) импульстока с амплитудои (90-100 мА) такойполярности, при которои один конецинформационного домена растягиваетсявдоль верхней границы токопроводящейшины и захватывается притягивающими полюсами С-образной аппликацииканала считывания, а другои - жесткофиксируется сильным магнитным полюсом С-образной аппликации регистрахранения. Причем, притягивающий полюс С-аппликации канала считыванияусиливается за счет гальваническойсвязи с токопроводящей шиной, таккак при подаче в шину импульса токарастяжения вектор Нэпр направленвдоль шины, на конце которой наводится дополнительный притягивающийполюс,При положении вектора Нр (фиг.28) в токопроводящую шину подается корот - кий (0,1 мкс) импульс тока репликации с амплитудой 120 мА и той же полярности, при которой домен, растянутыймежду С-образными аппликациями регистра хранения и канала считывания, реплицируется на два домена: один остается в регистре хранения, другой - в947909 канале считывания (фиг.2 а.). На фиг.2 д иллюстрируется фазовая диаграмма импульсов тока растяжения и реплицирования домена, поясняющая режим неразрушающего счи 7 ывания информации,Б. Режим вывода информации (раэ рушающее считывание).На фиг,З О - г показано расположение доменов в регистре хранения ив канале считывания информации, При положении вектора управляющего поля 10 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 разной аппликации регистра хранения, при дальнейшем вращении вектора Н (фиг.ЗБ) растягивается по верхней границе токопроводящей шины и фзахватывается притягивающими полюса ми С-образной аппликации канала считывания, Величина амплитуды импульса тока .около 20 мА. При дальнейшем повороте вектора Н пр (фиг.ЗВ) домен, вследствиемагнйтного 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.3). Фаэовая диаграмма импульсов тока, объясняющая работу устройства в режиме переклщчения, иллюстрируется на фиг.Зд.В. Режим ввода информации (эапись),ца фиг,4 ц - г показано расположение доменов в канале записи и в ре-. гистре хранения информации. Запись информации в регистры хранения производится аналогично режиму Ь, описанному вьиае. При положении вектора Нэпр 40 (фиг.40) в токопроводящую шину подается импульс тока длительностью равной половине периода управляющего поля и амплитудой равной 20 мА, 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 положении вектора Н на С-образной аппликации регистра хранения создается дополнительный магнитный полюс от шины который увеличивает благоприятныеусловия перехода домена на этот полюс. 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 6 О регистр хранения при дальнейшем повороте Няр (фиг.48,г). На фиг,4 д показана фазовая диагработу устройства в режиме записи. 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 намагниченностью насыщения 4%И = 300-320 Гс. Таким образом, в предлагаемом накопителе осуществляется повышениенадежности устройства эа счет расши"рения области устойчивой работы переключателя ввода и переключателярепликатора вывода ЦМД) уменьшение энергопотребления устройства за счетиспользования дополнительных массивных С-образных аппликаций в каналахсчитывания и записи информации, гальванически связанных токопроводящей шиной с С-образными аппликациями регистров хранения информации. С-образные аппликации, имеющие большуюмассу и большие геометрические размеры, связанные между собой короткими шинами, естественно уменьшаютэлектрическое сопротивление токопро"водящих 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 переключениярегистров хранения, каналов залиси и считывания - С-образные аппликацииразмещены 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 другаи, тем самым, усилить притягивающиеполюса аппликаций при различных поворотах вектора управляющего поля. Во-вторых, при низких полях сие" щения домены не растягиваются на соседние аппликации из-за отталкивающего домен полюса, наводимого полем Н байр на уступах 1-образных аппликаций (си. фиг.1 поз.8) каналов считывания ЦИД и эа счет сильных полюсов массивных аппликаций. б-третьих, растяжение ЦИД по верхним границам токопроводящих шин вканале записи и считывания Цид 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 шинпереклочателей. ввода-вывода информации уменьшает напряжение источникапитания переключателей; во-вторых,растяжение доменов производится вдолькрая магнитной шины, которая дополнительно создает притягивающие полюса, в результате чего, уменьшаетсяамплйтуда управляющего импульса тока,требуемого для растяжения доменов;в-третьих, при гальванической связис помощью токопроводящей шины С-об- Оразных аппликаций регистров храненияи С-образных аппликаций каналов считывания информации образуются токопроводящие петли, усиливающие магнитное поле от импульса тока, позволяющие на 60 снизить амплитуду управляющих импульсов тока, как в режиме переключения, так й в режиме реплицирования ЦМД.Кроме того, токопроводящие шины, двыполненные в одном слое с Ферромагнитными аппликациями, не требуют приизготовлении доменного накопителятрудоемкои операции совмещения токопроводящего и магнитного слоев. Приизготовлении доменного накопителя емкости с ЦМД размеромдаже 2 мкм,совмещение двух слоев с допуском+0,5 мкм по всей площади чипа является весьма сложной задачей. Адля доменных накопителей с ЦМДразмером 1 мкм совмещение двухслоев с требуемым допуском +0,25 мкмв настоящее время является еще нерешенной задачей. Поэтому предлагаемый накопитель,-выполненный в одном слое пермаллоя, может быть успешно использован с материаламиферрит-гранатов, имеющих ЦМД размерами 0,5-1 мкм,Использование предлагаемого устройства дает значительный экономический эффект, Во-первых,при прочихравных условиях, энергетические затраты на управляющие импульсы токав .переключателях ввода и вывода информации на 60 меньше, чем у известных устройств. Во-вторых, расширенная область устойчивой работы переключателей ввода и вывода информации повышает надежность запомина 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 0,5- 1 мкм, повышает емкость накопителя и значительно снижает стоимость хранения одного бита информации.Формула изобретенияНакопитель 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 С- образной формы каналов считывания и записи информации расположены между ферромагнитными аппликациями С-образной формы смежных регистров хра-. кения информации и гальванически связаны с ними токопроводящими шинамиИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе 1.1 ЕБЕ Тгапз.оп Мадпе 11 сэ,1978, Чо 1.МА 6 - 14, йо 5, р.218.2. "1 ЕЕЕ Тгапз, оп Мадпе 11 сэ", 1978, Чо 1. МАСйо 2, р.46 (прототип).947909и Составитель В.СергеевРедактор Е.Киннв Техред А. БабинецКорректор Г 659/75 Тирак ВНИИПИ Госуд по делам и 113035, Москаказ илиал ПППфПатент , г.Ужгород, ул.Проектная,Я И Я 22рственного кобретений иа, Ж, Рау т а одпиноеа СССРийнаб., д.4/