DE1081502B

DE1081502B - Bistabiles magnetisches Speicherelement mit Vorzugsrichtung

Info

Publication number: DE1081502B
Application number: DEI13822A
Authority: DE
Inventors: Lloyd Philip Hunter
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1956-10-08
Filing date: 1957-10-08
Publication date: 1960-05-12
Also published as: FR1189226A; US3093818A

Description

In elektronischen Rechenmaschinen und anderen Geräten zur automatischen Datenverarbeitung werden häufig Magnetkerne aus einem metallischen oder Ferritwerkstoff mit nahezu rechteckiger Hystereseschleife zu Speicher- und Steuerzwecken verwendet, da sie einfach aufgebaut sind und schnell und betriebssicher arbeiten. Es ist auch bekannt, dem Magnetwerkstoff dieser Kerne eine solche Anisotropie zu geben, daß sich eine Vorzugsrichtung der Magnetisierung ergibt, d. h. eine Richtung besonders leichter Magnetisierbarkeit. Weiterhin ist es bekannt, die Hystereseverluste eines solchen Magnetkernes durch ein senkrecht zum Nutzfeld wirkendes magnetisches Gleichfeld zu verringern.

Die bekannten Magnetkerne mit rechteckiger Hystereseschleife weisen den Nachteil auf, daß sie mit ihrer Umschaltzeit zwischen 0,5 und 5 Mikrosekunden für die Anwendung in Geräten höchster Arbeitsgeschwindigkeit noch zu langsam sind. Weiterhin eignen sich die meist ringförmigen Magnetkerne schlecht für eine maschinelle Fertigung unter Anwendung moderner Arbeitsmethoden, beispielsweise der Technik der gedruckten Schaltungen, so daß die Herstellung insbesondere umfangreicher Schaltungen mit diesen Magnetkernen umständlich und zeitraubend ist und zu Fehlern Anlaß gibt, die in der fertigen Schaltung nur sehr schwer zu beheben sind. Schließlich werden die Anwendungsmöglichkeiten solcher Magnetkerne durch die Tatsache, daß sie nur von höchstens zwei oder drei Eingangssignalen nach dem Koinzidenzprinzip gesteuert werden können, beträchtlich eingeengt.

Gegenstand der Erfindung ist ein bistabiles magnetisches Speicherelement aus einem anisotropen Werkstoff mit nahezu rechteckiger Hystereseschleife, welches eine Vorzugsrichtung der Magnetisierung aufweist, d. h. eine Richtung besonders leichter Magnetisierbarkeit, und durch ein in dieser Vorzugsrichtung wirkendes magnetisches Feld in einen von zwei entgegengesetzten stabilen Magnetisierungszuständen gebracht werden kann, wenn dieses einen bestimmten Schwellwert überschreitet, bei welchem diese Nachteile vermieden sind. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das bistabile magnetische Speicherelement aus einem dünnen Film des anisotropen Werkstoffes aufgebaut und durch Anlegen eines senkrecht zu dieser Vorzugsrichtung wirkenden magnetischen Feldes der genannte Sch well wert verringert wird. Die magnetischen Felder können durch Wicklungen auf dem Speicherelement erzeugt werden, deren Ebenen aufeinander senkrecht stehen. Dann kann in einer Speichermatrix, in welcher die Adressenauswahl in bekannter Weise durch Erregen zweier Wicklungen in je einer Koordinate der Matrix geschieht, die Anordnung so dimensioniert werden, daß das von den beiden Wicklungen erzeugte magnetische Feld das Speicherelement

Bistabiles magnetisches Speicherelement
mit Vorzugsrichtung

Anmelder:

IBM Deutschland

Internationale Büro-Maschinen

Gesellschaft m. b. H.,
Sindelfingen (Württ), Tübinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 8. Oktober 1956

Lloyd Philip Hunter, Poughkeepsie, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

erst dann ummagnetisieren kann, wenn durch ein von einer weiteren Wicklung geliefertes und senkrecht zu dem ersten wirkendes magnetisches Feld der Schwellwert hinreichend erniedrigt worden ist.

Da das bistabile magnetische Speicherelement aus einem dünnen Film des anisotropen Werkstoffes besteht, kann man die Speichermatrizen mit Hilfe von maschinellen Fertigungsmethoden herstellen und sehr gedrängt aufbauen. Darüber hinaus kann man die Wicklung, welche das zur Vorzugsrichtung senkrechte magnetische Feld erzeugt, in einfacher Weise aufbringen. Auch die Vorzugsrichtung in dem Speicherelement läßt sich dann leicht erzeugen, z. B. dadurch, daß beim Erstarren des dünnen Filmes ein magnetisches Feld geeigneter Richtung angelegt wird.

Gibt man dem dünnen Film des anisotropen Werkstoffes eine solche Stärke, daß das Auftreten von Blochwänden beim Ummagnetisieren verhindert wird, d. h. also, daß das Ummagnetisieren, des Speicherelementes nicht durch Wandern dieser Blochwände, welche die einzelnen Elementarbereiche mit in gleicher Richtung ausgerichteten magnetischen Dipolen begrenzen, sondern dadurch erfolgt, daß alle magnetischen Dipole des Speicherelementes im wesentlichen gleichzeitig gedreht werden, so kann man das Speicherelement etwa um eine Größenordnung schneller ummagnetisieren, als es bisher der Fall war.

' Die bistabilen magnetischen Speicherelemente können entweder auf einen ebenen Träger, beispielsweise in schlitzartigen Vertiefungen mit etwa halbkreisför-

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migem Querschnitt, oder als Ringe auf röhrenförmigen Trägern aufgebracht werden. Mehrere Speichermatrizen mit derartigen Speicherelementen können zum Aufbau eines dreidimensionalen Matrixspeichers hintereinander angeordnet werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn man die Treiberschaltungen für die zur Adressenauswahl dienenden Wicklungen für alle diese Anordnungen gemeinsam verwendet.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der Zeichnungen an drei Ausführungsbeispielen einer Ebene eines dreidimensionalen Matrixspeichers näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das Schaltbild des ersten Ausführungsbeispieles,

Fig. 2 die Hystereseschleife des verwendeten Magnetmaterials,

Fig. 3 in Kurvenform die Abhängigkeit der Schaltzeit τ der Speicherlemente von der transversalen (Ηη·) und der longitudinalen (H_L) magnetischen Feldstärke,

Fig. 4 die Ansicht einer Speichermatrix nach Fig. 1 und

Fig. 5 und 6 die Schaltbilder der beiden anderen Ausführungsbeispiele.

Zuvor wird aber noch die Arbeitsweise von bistabilen magnetischen Speicherelementen, die aus einem dünnen Film bestehen, etwas eingehender erläutert.

In den bisher verwandten bistabilen magnetischen Speicherelementen aus einem anisotropen metallischen oder Ferritwerkstofr mit nahezu rechteckiger Hystereseschleife, beispielsweise in den bekannten ringförmigen Magnetkernen, geschieht das Ummagnetisieren von dem einen in den anderen stabilen Magnetisierungszustand infolge Anlegens eines magnetischen Feldes durch Blochwandverschiebungen. Die stabilen Magnetisierungszustände in dem Speicherelement sind dabei durch die Richtung der Magnetisierung gekennzeichnet. Wenn das angelegte magnetische Feld in einer dem in dem Element herrschenden Zustand entgegengesetzten Richtung wirkt, so erfolgt die Ummagnetisierung des Elementes derart, daß sich zunächst kleine Elementarbereiche mit umgekehrter Magnetisierung bilden, die durch sogenannte Blochwände von dem übrigen Material getrennt sind. Wird das Feld aufrechterhalten, dann wandern diese Blochwände in einer solchen Richtung durch das Material vorwärts, daß die Elementarbereiche mit umgekehrter Magnetisierung auf Kosten der Bereiche, in denen die Magnetisierung noch die ursprüngliche Richtung besitzt, an Größe zunehmen. Diese Blochwandverschiebung geht nun so lange vor sich, bis alle magnetischen Dipole des Materials die Richtung des angelegten Feldes angenommen haben. Die dazu benötigte Zeit wird als Schaltzeit des Elementes bezeichnet.

DieUmmagnetisierung eines Speicherlementes durch Blochwandverschiebungen hat den Nachteil, daß bei ihr die Schaltzeit zwischen etwa 0,5 bis 5 Mikrosekunden liegt, was für viele Zwecke zu langsam ist. Die Größe der Schaltzeit hängt dabei noch von der Größe, Zusammensetzung und Form der Speicherelemente und von der Größe des magnetischen Feldes ab.

Nach der Erfindung besteht nun ein Speicherelement aus einem dünnen Film des anisotropen Werkstoffes, dessen Stärke so gewählt wird, daß sich keine Blochwände mehr ausbilden können. In einem solchen Film geschieht das Ummagnetisieren also nicht durch Blochwandverschiebungen, sondern dadurch, daß im wesentlichen alle magnetischen Dipole gleichzeitig gedreht werden. Diese Drehung erfolgt in ähnlicher Weise, wie sie eine Kompaßnadel unter dem Einfluß des Erdfeldes ausführt. Da die Ummagnetisierung jetzt also nicht in einzelnen Stufen erfolgt, verläuft sie auch viel rascher als bei den Blochwandverschiebungen.

Der anisotrope Werkstoff der bistabilen magnetischen Speicherlemente ist im allgemeinen polykristal-Hn. Dabei besitzt jeder Kristallit drei Richtungen leichter Magnetisierbarkeit entlang jeder seiner drei Achsen. Bei den bisher verwendeten Speicherelementen sind diese Kristallite meistens völlig ungeordnet in dem Element verteilt. In einem unmagnetisierten

ίο Element sind daher auch die Magnetisierungen der einzelnen Elementarbereiche nicht ausgerichtet. Beim Anlegen eines magnetischen Feldes einer solchen Größe, daß es eine Sättigung des Materials hervorruft, werden nun alle Elementarbereiche so ausgerichtet, daß ihre Magnetisierung in derjenigen ihrer drei Achsen verläuft, deren Richtung der Richtung des angelegten Feldes am nächsten kommt.

In den bistabilen magnetischen Speicherelementen nach der Erfindung sind die Kristallite jedoch ausge-

ao richtet, so daß sich für das Element eine ausgesprochene Vorzugsrichtung ergibt. Beispielsweise kann das dadurch erreicht werden, daß beim Aufbringen des dünnen Filmes auf den Träger ein magnetisches Feld, etwa in der Längsrichtung des Elementes, angelegt wird.

Ein dünner Film aus einem anisotropen Material mit nahezu rechteckiger Hystereseschleife, der eine Vorzugsrichtung besitzt, hat die Eigenschaft, daß sich beim Anlegen eines magnetischen Transversalfeldes,

d. h. eines Feldes senkrecht zur Vorzugsrichtung, der Schwellwert oder die Koerzitivkraft des Longitudinalfeldes, d. h. des Feldes in der Vorzugsrichtung, verringert. Mit anderen Worten, durch Anlegen eines Transversalfeldes wird die Hystereseschleife des Materials verschmälert.

Diese Eigenschaft eines dünnen Films mit Vorzugsrichtung wird in den drei im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen nach der Erfindung verwendet. In diesen Schaltungen wird in den Speicherelementen ein Longitudinalfeld erzeugt, das unter dem Schwellwert des Materials liegt und daher das Element nicht ummagnetisieren kann. Durch Anlegen eines Transversalfeldes wird dieser Schwellwert so weit verringert, daß das Longitudinalfeld das Element in den entgegengesetzten Magnetisierungszustand bringt. Die dabei auftretende Flußänderung verursacht dann einen Spannungsimpuls in einer Ausgangswicklung.

Fig. 1 zeigt eine Ebene eines mehrdimensionalen Speicher systems. Obwohl hier nur eine Matrix aus 8-8 der genannten Speicherelemente dargestellt ist, läßt sich die Erfindung ebenso gut auf größere oder kleinere Matrizen anwenden. Die magnetischen Speicherelemente sind rechteckige Streifen eines dünnen Filmes aus einer Nickel-Eisen-Legierung, die unter dem Einfluß eines magnetischen Feldes auf eine geeignete Unterlage aufgebracht wurden. Die Schaltzeit derartiger Elemente hängt sowohl von ihrer Form als auch von ihrer Stärke ab. Bei einem gegebenen Feld ist sie bei runden und quadratischen Elementen kleiner als bei rechteckigen. In einer typischen Ausführung bestehen die Filmstreifen aus 82% Nickel und 18% Eisen und sind auf einer Glasplatte in schlitzartigen Vertiefungen mit halbkreisförmigem Querschnitt aufgebracht. Diese Anordnung gewährleistet ein einheitliches Feld in dem Element, die Streifen können jedoch auch auf der Oberfläche des Trägers aufgebracht werden.

Die Filmstreifen sind in Reihen und Spalten angeordnet, und zwar ist jeder Reihe ein F-Koordinatentreiber 121 bis 128 und jeder Spalte ein X-Koordma-

tentreiber 131 bis 138 zugeordnet. Die oberste Reihe besteht aus den Streifen 101 bis 108, während die dem Treiber 131 zugeordnete Spalte aus den Streifen 101 und 111 bis 117 besteht. Während in der Zeichnung die Filmstreifen einen Winkel von etwa 45° zu der waagerechten oder senkrechten Achse der Unterlage und einen ziemlich großen Abstand voneinander haben, um die Darstellung zu erleichtern, bleibt diese Anordnung der Wahl überlassen, und es ist einzig und allein erforderlich, eine Trennung aufrechtzuerhalten, die ausreicht, um eine gegenseitige Beeinflussung der Felder zu verhindern. Der einzige einschränkende Faktor hinsichtlich der Elemente ist die Mindestgröße der Streifen und der Abstand zwischen den Elementen. Die Filmstreifen können etwa 2 · 3 mm groß sein, während der Abstand zwischen den Elementen nicht kleiner sein sollte als das Anderthalbfache der Abmessungen der einzelnen Filmstreifen. Für eine gegebene Dicke oder einen gegebenen Querschnitt des Films ist das Ausgangssignal eine Funktion der Breite der Filmstreifen.

Die einzelnen Filmstreifen sind so hergestellt, daß die Richtung der leichteren Magnetisierbarkeit entlang der Längsachse des Streifens verläuft. Zur Bildung eines Längsfeldes überschneiden die mit X₁ bis X₈ bezeichneten X-Treiberleitungen und die mit F₁ bis F₈ bezeichneten F-Treiberleitungen den Filmstreifen rechtwinklig zur Längsachse der Streifen, so daß die Richtung des durch einen Strom erzeugten Magnetfeldes rechtwinklig zu dessen Flußrichtung verläuft. Die X- und F-Treiberleitungen sind sowohl gegenüber den Filmstreifen als auch gegeneinander isoliert. Eine allen Filmstreifen gemeinsame Querwicklung 141 ist um die ganze Ebene herum vorgesehen und kann aus einer Spule bestehen, deren Achse nahezu senkrecht auf der Längsachse der einzelnen Streifen steht. Bei Erregung durch ein Signal von dem Z-Treiber 142 wird also ein Feld erzeugt, das quer zu der Längsachse des Filmstreifens verläuft. Eine Abfühlwicklung oder -leitung 143 ist nahe an jedem Filmstreifen, aber von diesem elektrisch isoliert angeordnet, um die Zustandsumkehrung jedes der darin enthaltenen Elemente festzustellen. Ein Abfühlverstärker 144 ist am Ausgang der Abfühlwicklung vorgesehen, um das Ausgangssignal auf eine gewünschte Höhe zu bringen, bevor es einer Auswertevorrichtung 145 zugeleitet wird. Eine solche Auswertevorrichtung kann z. B. ein Speicherregister für einen Ziffernrechner sein.

Bevor nun mit einer Erklärung der Arbeitsweise der Vorrichtung von Fig. 1 fortgefahren wird, sollen zunächst einige bekannte Eigenschaften dünnen Magnetfilms mit einachsiger Anisotropie näher betrachtet werden, insbesondere die Art und Weise, in der ein Querfeld den Schwellwert für den Film herabsetzt.

Fig. 2 zeigt eine Kurve, welche die Hysteresiseigenschäften des in der Erfindung verwendeten dünnen Magnetfilmmaterials andeutet. In Speichersystemen mit Magnetkernen werden die Kerne wahlweise in den einen oder den anderen ihrer stabilen Remanenzzustände gebracht, indem Wicklungen auf den Kernen erregt werden und dadurch eine MMK der gewünschten Stärke und Richtung angelegt wird. Da dieses Hysteresemerkmal ebenfalls bei dünnem Magnetfilm allgemein besteht, sei es genauer beschrieben.

Einer der stabilen Remanenzzustände, der Punkt a, ist willkürlich als Darstellung für eine binäre Eins gewählt worden und der andere stabile Zustand, Punkt b, als Darstellung für eine binäre Null. Wenn nun angenommen wird, daß der Kern in einer herkömmlichen zweidimensionalen Anordnung verwendet wird, kön- ηα nen zugeordnete X- und F-Treiberleitungen mit Strömen erregt werden, die einzeln Felder, erzeugen, deren MMK Hf2 kleiner als das kritische Feld ist, aber die Kombination dieser Felder an einem ausgewählten Koordinatenschnittpunkt so groß ist, daß sie den Schwellwert oder das kritische Feld überschreitet. Dann wird das Element unter der Voraussetzung umgeschaltet, daß die Felder einander ergänzen. Die Punkte E und F stellen bei Projektion auf die Abszisse H der Kurven die relative MMK an, die erforderlich ist, um einen Kern in den binären Einsbzw. Nullzustand zu magnetisieren. Diese Punkte sind auf der Kurve mit +H bzw. —H bezeichnet. Die durch die einzelnen Wählströme, die häufig als Halbwählströme bezeichnet werden, erzeugte MMK ist auf der Abszisse durch +Hj2 bzw. —H/2 dargestellt.

Bei einem Magnetelement mit einem durch Punkt b dargestellten Remanenzzustand ist die Anlegung einer Koerzitivkraft mit der Stärke H/2, die aus einem Halbwählstrom resultiert und kleiner ist als die für die Umschaltung nötige Koerzitivkraft, unwirksam, um das Element aus dem Zustand b in den Zustand a umzuschalten; jedoch bewirkt eine Kraft der Stärke +H, daß das Magnetelement die Grenzhysteresekurve von Punkt b nach Punkt E durchläuft. Bei Nachlassen dieser Kraft kehrt das Magnetelement in den durch Punkt α dargestellten stabilen Remanenzzustand zurück. Ähnlich bewirkt, wenn das Magnetelement in dem durch Punkt α dargestellten Zustand war, die Anlegung einer Koerzitivkraft der Stärke —H, daß das Element die Haupthysteresekurve von Punkt a nach Punkt F durchläuft, und bei Wegnahme dieser Kraft das Element in den durch Punkt b dargestellten Zustand zurückkehrt. Die oben beschriebene Zustandsumkehrung der Magnetelemente unter äußerlicher Steuerung wird allgemein als Umschaltung bezeichnet. Wenn also ein bestimmtes Magnetelement in einer Anordnung gleichzeitig durch die zugeordneten Koordinatenleitungen oder -wicklungen erregt wird, überschreitet das resultierende Feld den Schwellwert unter der Voraussetzung, daß es in einer Richtung angelegt wird, das dem bestehenden magnetischen Zustand des Elementes engegengesetzt ist, und bewirkt die Umschaltung des Elements in den entgegengesetztenmagnetischen Zustand. Außerdem kann das Überschreiten des Schwellwertes gesichert werden durch Erregung von drei oder mehr Leitungen, wenn das gewünscht wird.

Bei dem dünnen Magnetfilm mit einachsiger Anisotropie jedoch wird durch die* Anlegung eines Querfeldes tangential zu dem dünnen Filmelement oder -streifen die Breite der Hystereseschleif e des Materials vermindert, wodurch der für die Umschaltung in Längsrichtung erforderliche Sdhwellwert verkleinert wind. Die Schwelle für die drehende Umschaltung kann durch das Anlegen eines Magnetfeldes tangential zu der Ebene des Films aber senkrecht zum für das Umschalten verwendeten Feld, d. h. senkrecht zu der Richtung der leichteren Magnetisierbarkeit des Films gesenkt werden. Die Hystereseschleife eines Magnetelements in Gegenwart eines Querfeldes ist in Fig. 2 gestrichelt gezeichnet. Die Breite der Hystereseschleife des dünnen Films ist am größten bei Nichtvorhandensein eines Querfeldes und wind um einen Wert verkleinert, der von der Stärke des Querfeldes abhängig ist. Die für die Umschaltung eines dünnen Filmelements in Gegenwart eines Querfeldes erforderliche MMK kann beträchtlich kleiner sein als die eines Magnetkerns, der z. B. dieselbe Hysteresekurve hat. Die Schwellwerte für dünnen Film sind

maß Kurve 159 eintritt. Durch Verstärkung des Querfeldes auf 0,4 örstedt wird der durch Punkt 161 dargestellte Schwellwert unter 3 örstedt herabgesetzt, oberhalb derer die drehende Umschaltung eintritt, wie die Kurve 163 zeigt.

Aus den gestrichelten Kurven der zweiten Probe, die z. B. 0,1 Mikron stark sein kann, ist ersichtlich, daß beim Fehlen eines Querfeldes die Umschaltung durch Blochwandbewegung eingeleitet wird und der

durch die Punkte K und L dargestellt, deren Projektion auf die Abszisse durch die Punkte + H' bzw. — H' angedeutet ist. Die zugeordneten halben MMKs sind durch die Punkte + H'I2 und — ΗΊ2 dargestellt. Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß die Koinzidenz zweier Halbwählströme, die eine Gesamt-MMK von + H' oder — H' erzeugt, den Schwellwert des dünnen Films während der Zeit des Bestehens eines Ouerfeldes überschreitet, beim Fehlen

eines Querfeldes jedoch unter dem Schwellwert für io Drehumschaltungsübergang bei etwa 5 Örstedt der den Film liegt, wodurch keine Umschaltung erfolgt. Längsfeldstärke (s. Punkt 165) eintritt, wonach die Bereits die Ouerfeldkomponente des magnetischen durch die Kurve 153 dargestellte drehende Umschal-Feldes der Erde kann ausreichend sein, um den tung erfolgt. Für ein Querfeld von 0,2 Örstedt erfolgt Schwellwert auf einen solchen Wert herabzusetzen, der Übergang bei 4 örstedt, die etwa dem Schwelldaß durch die Koinzidenz der Längsfelder das Film- 1.5 wert für die Blochwandumsahaltung entspricht. Bei element selbst beim Fehlen eines angelegten Quer- Verstärkung des Querfeldes auf 0,4 örstedt erfolgt

die drehende Umschaltung an einem Punkt unterhalb 3 örstedt lange vor dem Schwellwert für die Blochwandumschaltung, und folgt dann der Kurve 163. Die Kurven 153,159 und 163 stellen zwei einander überlagerte Schaltkurven für die beiden Proben dar.

Aus den vorstehenden Kurven ist ersichtlich, daß für bestimmte Filmproben die Umschaltung durch Bloohwandverschiebung eingeleitet werden kann, beunbedingt die tatsächlichen Verhältnisse für verschie- 25 vor der Schwellwert für die drehende Umschaltung dene Filmmerkmale dar, sondern zeigen lediglich erreicht ist. Bei theoretisch optimalen Bedingungen qualitativ die Abhängigkeit der Scihaltzeit von der bestimmter Stärken von dünnem Film wird die Längsfeldstärke unter dem Einfluß von verschiedenen drehende Umschaltung beträchtlich vor dem Erreichen starken Querfeldern. des Schwellwertes für die Blochwandverschiebung

Der ideale Zustand für die drehende Umschaltung 30 eingeleitet. Daher kann der Film allein durchDrehung tritt ein, wenn der Schwellwert für die drehende Um- der Magnetisierungsvektoren ohne Störung der Beweschaltung unter den entsprechenden Schwellwert für gung der Blochwände umgeschaltet werden. Aus den die Blochwandumschaltung in dünnem Film gesenkt Kurven von Fig. 3 geht hervor, daß eine solche wird. DieUmschaltung kann jedoch durchBlochwand- drehende Umschaltung sehr viel schneller ist als die bewegung eingeleitet werden und dauert an, bis der 35 Blochwandumschaltung und daher für schnell ar-Schwellwert für die drehende Umschaltung er- beitende Speicheranwendungen wichtig ist. Die Schaltreicht ist. zeiten der drehenden Umschaltung können zwischen Fig. 3 zeigt die Abhängigkeit der Schaltzeit von 0,01 und O',5 Mikrosekunden -schwanken. Bei Verstärder Längsfeldstärke (MMK entlang der leichten Ma- kung des Querfeldes sinkt der Schwellwert für die gnetisierungsrichtung) für zwei Proben von dünnem 40 Drehumschaltung. Für sehr dünne Filme (z.B. 0,1 bis Magnetfilm bei Querfeldstärken von 0,2 und 0,4 or- 0,2 Mikron) wird die Schwelle oder das Koerzitivfeld stedt. Es sei darauf hingewiesen, daß die beiden ge- für die drehende Umschaltung bei Abnehmen der zeigten Proben die Schaltmerkmale dünnen Films Stärke des Films nicht merklich verändert. Für haben, d. h., daß Längsfelder, 'die den Schwellwert dickere Filme (0,4 Mikron oder mehr) wird der überschreiten, auch bei Fehlen eines Querfeldes die 45 Schwellwert für die drehende Umschaltung bei Ab-

feldes umgeschaltet werden kann. Deshalb muß zur Abschirmung des Megnetfeldes der Erde jede Ebene oder der gesamte Speicher innerhalb eines magnetischen Schirms untergebracht werden.

Bevor nun die Wirkungsweise des in Fig. 1 veranschaulichten Speichersystems beschrieben wird, sei das Verhalten dünnen Films an Hand der Kurven von Fig. 3 beschrieben. Die Kurven von Fig. 3 stellen nicht

nähme der Stärke des Films merklich vermindert.

An Hand von Fig. 1 sei nun beschrieben, wie das oben erklärte Prinzip für das Schreiben und Lesen in einem schnell arbeitenden Speichersystem verwendet

treibern durch positive bzw. negative Impulse gekennzeichnet. Jedes Speicherelement oder jeder dünne Filmstreifen stellt eine bestimmte Adresse dar, die

drehende Umschaltung bewirken. Das Querfeld senkt den Schwellwert, bei dem die drehende Umschaltung eintritt. Die gewählten Dünnfilmproben hatten die optimale Zusammensetzung, d. h. einen magnetostrik-

tiven Effekt gleich Null," da festgestellt worden ist, 50 wird. In der nachstehenden Beschreibung sind S chreibdaß die Eigenschaften von Filmen mit positiven oder und Lesesignale von den X- oder Y-Koordinatennegativen magnetostriktiven Effekten infolge eines
Überschusses von Eisen oder Nickel sehr verschiedenes Verhalten zeigten.

Das erste durch die Kurve 151 dargestellte Film- 55 durch die zugeordneten X- und Y-Koordinaten idenmuster, das die zuvor beschriebene Größe hat und tifiziert ist.

In der in Fig. 1 gezeigten Anordnung werden mehrere Treiberleitungen für Wählzwecke und eine Wicklung zur Erzeugung des Querfeldes für Steuerzwecke 6q benutzt. In der dargestellten zweidimensionalen Anordnung sind die X- .und F-Treiberleitungen so angeordnet, daß sich an jedem Koordinatenschnittpunkt ein dünner Filmstreifen befindet. Ausgewählte X- und Y-Treiberleitungen werden mit Strömen erregt, welche

den kann. Bei Punkt 155 ist der Schwellwert für die 65 einzeln Felder erzeugen, die kleiner als der Schwelldrehende Umschaltung erreicht, und es erfolgt ein wert des Streifens mit oder ohne Querfeld sind, in

der Kombination aber an einem ausgewählten Koordinatenschnittpunkt den Schwellwert unter der Voraussetzung überschreiten, daß sowohl die Felder einander

0,4 Mikron dick ist, zeigt nun, daß beim Fehlen eines Ouerfeldes, wie durch die durchgehend gezeichnete Kurve 153 angedeutet, ein Längsfeld von über 5 Örstedt erforderlich ist, um eine drehende Umschaltung zu bewirken. Der erste geradlinige Teil der Kurve bis Punkt 155 veranschaulicht die Blochwandumschaltung des Musters, da — wie oben beschrieben —· die Umschaltung durch Blochwandbewegurig eingeleitet wer-

relativ schneller Übergang zur drehenden Umschaltung. Bei Anlegung eines Querfeldes von 0,2 örstedt wird der Schwellwert auf etwa 4 örstedt gesenkt

(Punkt 157), wonach die drehende Umschaltung ge- 70 ergänzen als auch ein zur Längsachse der Magnet-

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streifen quer verlaufendes Feld an die Anordnung angelegt wird.

Damit die Vorrichtung als Koinzidenz speichersystem arbeiten kann, muß die Erregung der Querwicklung während bestimmter Teile eines Aufzeichnungszyklus auftreten. In einem schnell arbeitenden Ziffernrechner wird der Speicher vorzugsweise als solcher mit beliebigem Zugang betrieben, in dem für jeden Arbeitszyklus die Impulse einer bestimmten Adresse zugeleitet werden. Für bestimmte Anwendungen kann es aber auch wünschenswert sein, das Speichersystem serienweise zu betätigen.

Normalerweise umfaßt der Arbeitsaimlauf einer Speichervorrichtung ein Abfühlintervall, auf das ein Schreibintervall folgt. In der hier beschriebenen Anordnung wird ein solcher Zyklus angenommen, und zwar ist ein Abfühlsignal ein negativer und ein Schreibsignal ein positiver Impuls. Es können aber auch andere Betriebsarten angewandt werden. Durch die Abfühlung werden alle Elemente an der gewählten Adresse in den. Nullzustand zurückgestellt. Beim Schreiben durch Erregung der ausgewählten Koordinaten in der entsprechenden Richtung (entgegengesetzt ziur Abfühlung) wird eine Eins nur dann eingeführt, wenn die Erregerwicklung erregt wird. Das geschieht auf einzelnen ausgewählten Ebenen, wenn ein mehrstelliges Binärwort so dargestellt wird, daß jeder Stelle des Wortes je ein Magnetelement einer Ebene an derselben gemeinsamen Adresse zugeordnet wird. Es ist nicht nötig, eine Null in die Vorrichtung einzuführen, da die betreffende Adresse während des Abfühlintervalls eines Arbeitsyklus in den Nullzustand zurückgestellt worden ist. Andererseits muß die Abfühlung bei betätigter Erregerwicklung durchgeführt werden, da die X- und F-Koordinatenknpulse allein kleiner sind als die Koerzitivkraftschwelle für ein Element, das keinem Querfeld ausgesetzt ist.

Die vorstehende Operation kann wie folgt zusammengefaßt werden: Während des Abfühlintervalls oder des ersten Teils eines Arbeitszyklus ist das Querfeld stets erregt. Während des Schreibintervalls jedoch wird das Querfeld wahlweise nur dann erregt, wenn eine Eins aufgezeichnet werden soll. Die Polarität des für die Erregung der Querwicklung verwendeten Signals ist gleichgültig, da ein Signal unabhängig von der Polarität die Breite der Hystereseschleife verringert. Um eine unnötige Komplizierung der Beschreibung zu vermeiden, wird die Art und Weise, in der das Quersignal mit den Abfühl- und Schreibsignalen synchronisiert wird, nicht beschrieben, da angenommen wird, daß entsprechende Mittel bekannt sind. Während des Abfühlintervialls eines Arbeitszyklus bewirkt das Vorhandensein einer Eins in der abgefragten Adresse die Induktion eines Signals in der Abfühl wicklung. Während des Schreibintervalls wird, wenn eine Eins in der gewählten Adresse einer Ebene aufgezeichnet ist, ein Signal der entgegengesetzten Polarität in der Abiühlwicklung induziert. Mit anderen Worten: Bei jeder Umkehrung der Richtung des Magnetfeldes in einem Filmstreifen wird ein Signal in der Abfühl wicklung induziert. Da jedoch der Abfühlverstärker auf Signale jeder Polarität anspricht, spielt die Polarität des induzierten Signals keine Rolle.

Wenn eine Eins in dem Speicherort abgeführt und dann wieder geschrieben wenden soll, der durch X- und F-Adressen von 00010000 und 00100000 gekennzeichnet ist, S_-O wird ein. negatives Signal, von den X- und .F-Koordinatentreibern 134 und 123 aus an die Leitungen X 4 bzw. F 3 angelegt. Gleichzeitig wind das Querfeld durch ein Signal von dem Z-Ebenentreiber 142 erregt. Wenn eine Null in dem dünnen Filmstreifen 150 am Koordinatenschnittpurnkt der X- und F-Leitungen gespeichert ist, bleibt der Streifen in derselben Richtung magnetisiert, und es wird kein Ausgangsimpuls durch die Abfühlwicklung 143 festgestellt. Wenn jedoch eine Eins in dem Filmstreifen 150 gespeichert ist, überschreitet das durch die dem Filmstreifen 150 zugeleiteten koinzidenten Ströme erzeugte Magnetfeld den Schwellwert des Elements infolge der Wirkung des Querfeldes, und es erfolgt eine drehende Umschaltung. Dann wird ein diese Umschaltung anzeigendes Signal in der Abfühl wicklung 143 erzeugt und nach Verstärkung durch den Abfühlverstärker 144 der Auswertungsvorricäifcung 145 zugeführt. Diese Operation findet gleichzeitig für alle Ebenen in einem dreidimensionalen Speichersystem statt, in dem das Querfeld erregt ist und jede Ebene eine zugeordnete Abfühlwicklung hat.

Der Abfühlverstärker 144 ist eine geeignete Schaltung für das Feststellen des Vorhandenseins binärer Signale positiver ,oder negativer Polarität. In der vorgezogenen Ausführung haben 'die Signale, die durch die Abfühlwicklung von einem im Eins-Zustand verbliebenen Element festgestellt werden, während der Abfühl- und Schreibintervalle die entgegengesetzte Polarität. In einer anderen Anordnung, in der eine andere Abfühlwicklung verwendet wird, braucht der Abfühlverstärker nur Signale einer Polarität festzustellen. Es könnten z. B. nur positive Signale festgestellt und willkürlich der binären Eins zugeordnet werden. In diesem Fall würde das Fehlen eines positiven Signals die binäre Null anzeigen.

Nach dem Abfühlintervall ist das Magnetelement an der ausgewählten Adresse im Null-Zustand. Zum Schreiben einer Eins in der gerwählten Adresse werden positive Signale von den Koordinatentreibern 134 und 122 gleichzeitig mit einem von dem Z-Ebenentreiberl42 angelegt. Das Querfeld reduziert die Breite der Hystereseschleife in der oben beschriebenen Weise, so daß die resultierende Koerzitivkraft den Schwellwert in positiver Richtung überschreitet und eine drehende Umschaltung erfolgt. Ein Signal, dessen Polarität der beim Löschen oder Abfühlen der Speicherposition /auftretenden entgegengesetzt ist, wird in der Abfühlwicklung 143 induziert und der Auswertevorrichtung 145 zugeführt. Wie bereits erwähnt, ist zum Schreiben einer Null in dem Magnetelement 150 keine Umschaltung nötig, da das Abfühlintervall die zusätzliehe Funktion des Schreibens einer Null ausführt.

Wenn also nur abgefühlt werden soll, ohne daß die im Speicher stehenden Angaben zerstört wenden, kann der Schreibteil eines Arbeitszyklus zum Regenerieren der Angaben in der herkömmlichen Weise dienen. Wenn nur Angaben im Speicher «aufgezeichnet oder geschrieben werden sollen, kann der Abfühlteil des Arbeitszyklus zum Löschen der ausgewählten Speicheror,te vor dem Schreiben verwendet werden.

Aus der vorstehenden Besprechung einer zweidimensionalen Anordnung geht hervor, daß zahlreiche Anordnungen dieser Art zur Bildung eines dreidimensionalen Speichersystems übereinandergestapelt werden können. In diesem Fall können die Z-Leitungen verwendet werden, um die abzuführenden Ebenen auszuwählen, und das Schreiben binärer Angäben während einer Schreiboperation in der oben für die zweidimensionale Anordnung beschriebenen Weise zu unterbinden oder zuzulassen.

Zur Herstellung einer Dünnfiimspeichermatrix kann auf die ganze Oberfläche einer Glasunterlage mit halfo-

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kreisförmigen Aussparungen ein dünner Film aufgedampft werden. Durch Abschleifen der Oberfläche bleibt nur der Film in den Aussparungen zurück. Der Film kann auch auf die ebene Oberfläche einer Unterlage unter Benutzung einer Maske mit öffnungen, deren Größe und Ort den Dünnfilmelementen entsprechen, aufgedampft werden. Wie schon erwähnt, kann die Unterlage aus Glas bestehen, deren Stärke, die nicht kritisch ist, sich nach der gewünschten strukturellen Stärke richtet. In beiden Fällen kann die Auf · dampfung· in einer Vakuumglocke erfolgen. Wie erwähnt, besteht die vorgezogene Zusammensetzung des dünnen Films aus 83% Eisen und 17°/o Nickel. Um eine solche Mischung zu erhalten, kann die Verdampfungsgeschwindigkeit der jeweiligen Elemente einzeln gesteuert und nach ihrem Zusammensetzungsverhältnis, d. h. 83 :17, eingerichtet werden. Mittels dieser Anordnung erhält man eine beträchtliche Flexibilität, da die relativen Proportionen beider Elemente einzeln nach Wunsch abgewandelt werden können, um entweder eine eisen- oder eine nickelreiche Mischung zu bilden. Durch diese Steuerung des Destillationsverhältnisses der Dünnfilmbestandteile kann die Filmzusammensetzung· aufeinanderfolgender zweidimensionaler Anordnjungen einheitlich gehalten werden.

Der Film kann unter dem Einfluß eines äußeren Magnetfeldes abgelagert werden. Dadurch werden die den dünnen Film !bildenden Vektoren in einer Richtung, der Vorzugsrichtung der Magnetisierung, ausgerichtet.

Zur Erzeugung dieses Magnetfeldes kann entweder ein Dauer- oder ein Elektromagnet verwendet werden. Die Koordinatenverdrahtung kann aus isoliertem Draht bestehen, der in der gezeigten Weise angeschlossen ist, oder aus gedruckten oder geätzten Verdrahtungen, wie sie nachstehend beschrieben werden.

Fig. 4 zeigt die Ansicht eines Ausführungsbeispiels der schematisch in Fig. 1 dargestellten Schaltung. Das Unterlagematerial 171 ist stark genug, um eine Unterlage für die Dünnfilmspeicherelemente 101 bis 1Q8 zu bilden. Obwohl das in Fig. 1 veranschaulichte Speichersystem nach verschiedenen Verfahren -hergestellt werden kann, eignet es sich insbesondere für mehrschichtige Druckverfahren, bei denen die Verdrahtungs- und Isoliermaterialien vorzugsweise sehr dünne Schichten sind. Eine gedruckte Karte 172, auf deren beiden Seiten· die X- und F-Koardinatenleitungen gedruckt sind, wird direkt über der Unterlage so montiert, daß die über den dünnen Filmelementen liegenden Koordinatenleitungsteile senkrecht auf der Längsachse der dünnen Filmelemente stehen. Die F-Koordinatenleitungen, z.B. F7 und F8, sind als durchgehende Linien auf der gedruckten Karte 172 dargestellt, während die X-Leitungen, z.B. Xl und XZ, gestrichelt gezeichnet-sind, wodurch gezeigt werden soll, daß sich die F- und X-Koordinatenleitungen auf der Ober- bzw. Unterseite der Karte 172 befinden. Die X- und Y-Koordinaten können entweder auf je einer Seite einer einzigen Karte oder auf getrennten Karten, die durch Isoliermaterial getrennt sind, aufgebracht sein. Die nächste Schicht in der mehrschichtigen Anordnung von Fig. 4 ist eine gedruckte Karte, auf deren Oberseite eine Abfühlwicklung 143 gedruckt ist und die gegenüber den X- und F-Koordinatenleitungen isoliert ist. Bei Verbindung mit der Unterlage 171 'bilden die X- und F-Leitungen und die Abfühlwickiung eine Verdrahtungsanordnung der in Fig. 1 gezeigten Art. Die folgende Schicht 174 ist eine Isolierung, über die eine Erregerwicklung 141 in Form- einer Spule gewickelt ist. Diese Wicklung muß so angeordnet sein, daß ihre Achse nahezu senkrecht auf der Längsachse der Filmelemente steht, damit ein Querfeld gebildet wird. Dieses Feld braucht jedoch nicht genau quer zu verlaufen, da die Querkomponente durch eine Schrägstellung nicht wesentlich erniedrigt wird. Es muß jedoch nahezu quer verlaufen, da die Längskomponente dieses Erregerfeldes das Längsfeld des dünnen Films vergrößert oder verkleinert und, wenn sie groß genug ist, den Speicher fehlerhaft arbeiten läßt. Unterhalb der Unterlage wird dann eine Isolierschicht 175 montiert, damit zahlreiche Anordnungen dieser Art zur Bildung eines dreidimensionalen Speichersystems übereinandergestapelt werden können. Eine in Fig. 4 nicht gezeigte Isolierschicht wird oberhalb der Karte 174 in der obersten Anordnung eines solchen Speicherelemente montiert. Die ganze Anordnung wird durch Verkleben bei geeigneter Wärme und passendem Druck zusammengehalten.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, in dem dünne Filme in Ringen auf röhrenförmige Unterlagen aufgebracht sind. In den acht Röhren 201 bis 208 befinden sich je acht Ringe, z. B. die Ringe 211 bis 218 in der Röhre 201, so daß wiederum eine 8 · 8-Matrix gebildet wird. Durch jede Röhre führt je eine Leitung Xl bis X8 von den X-Koordinatentreibern 131 bis 138 aus durch die Röhren 201 bis 208 zur Erde. Die F-Koordinatenleitungen Fl bis F 8 sind im Bereich der Dünnfilmringe um die Außenseite der Röhren gewickelt und verlaufen von den F-Koordimatentreibern 121 bis 128 zur Erde. Zum Beispiel ist die Leitung-Fl um die Ringe 211 und 221 bis 227 gewickelt. Eine dritte Leitung 229, die durch die Röhren 201 bis 208 in derselben Richtung führt, arbeitet als Gegenwicklung. Sie verbindet den Z-Ebenentreiber 142 mit der Erde. Eine Abfühlwicklung 230 verläuft durch alle Röhren hindurch und ist mit ihrem Ausgang an die Abfühlverstärkerschaltung 144 angeschlossen, die ihrerseits mit einer Aushebevorrichtung 145 verbunden ist.

In der vorstehend beschriebenen Anordnung erfolgt die Auswahl durch die Koinzidenz von zwei angelegten ■ Magnetfeldern, die senkrecht aufeinander stehen. Dabei entspricht das eine Feld der F-i£oordinate und das andere der X-Koordinate. Die Auswahl erfolgt jedoch nur, wenn kein Gegenstrom vom Z-Ebenentreiber 142 erzeugt wird. Da die Gegenwicklung durch die Röhren 201 bis 208 in der den X-Koordinatenleitungen entgegengesetzten Richtung gewickelt ist, werden durch ein Signal derselben Polarität, wie sie durch die X-Koordinatenleitungen erzeugt wird, die X-Koordinatensignale verkleinert. Wenn ein positives Signal von dem Koordinatentreiber 134 aus an die Auswählleitung· X 4 angelegt wird, so reicht dieser Strom in Abwesenheit eines F-Auswählstroms nicht aus, um eine Umschaltung in einem der der Röhre 204 zugeordneten Ringe zu -bewirken. Wenn jedoch ein positives Signal vom F-Koordinatentreiber 123 aus an die Leitung F 3 angelegt wird, erfolgt eine drehende Umschaltung in dem Filmring 232 am Schnittpunkt der- X- und F-Koordinatenleitungen. Wenn jedoch ein Signal vom Z-Ebenentreiber 142 auf der Leitung 229 vorhanden ist oder gleichzeitig an sie angelegt wird, wird die Umschaltung verhindert, weil die Feldstärke um den Ring 232 herum nicht ausreicht, um die drehende Umschaltung zu bewirken.

Um das Verständnis der Wirkungsweise der Ausführung von Fig. 5 zu erleichtern, sei kurz auf die Kurven der Fig. 3 hingewiesen. Es sei angenommen, daß der an die Leitung X 4 angelegte Strom ein Längs-

feld von etwa 4örstedt an den Filmringen erzeugt. Wenn der an die Leitung F3 angelegte Strom ein Querfeld von etwa 0,4 örstedt erzeugt, wie auf der Kurve 163 in Fig. 3 gezeigt ist, erfolgt eine drehende Umschaltung an dem X- und F-Koordinatenschnitt- "5 punkt, der durch den Ring 232 dargestellt ist. Wenn jedoch ein Strom von etwa der halben Stärke des X-Koordinatenstroms an die Leitung 229 angelegt wird, wird -die Umschaltung verhindert, weil kein Fiknring einem Feld von mehr als 2 Örstedt ausgesetzt wird. Diese Anordnung unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten insofern, als eine Koinzidenz der X- und F-Koordinatenströme passender Stärke die drehende Umschaltung in Abwesenheit eines Signals auf Leitung 229 bewirkt. Die Umschaltung wird durch Anlegung eines Signals an die Leitung 229 verhindert, wodurch das Längsschaltfeld unter den Schweliwert herabgesetzt wind.

Es sei angenommen, daß der Arbeitszyklus dieses Ausführungsbeispiels als Speichervorrichtung dem ao oben beschriebenen gleicht, d. h., daß auf ein Abfühlein Schreibintervall folgt. Der Z-Ebenentreiber ist während des Abfühlintervalls nicht'erregt, wird aber während des Schreibintervalls wahlweise erregt. Nach dem Abftühlinterviall sind, wie oben erwähnt, alle Filmelemente in einem der binären· Null entsprechenden magnetischen Zustand. Zum Schreiben einer Null wind der Z-Ebenentreiber erregt, wodurch die Umschaltung des zugeordneten magnetischen Filmelements verhindert wird. Zum Schreiben einer Eins in einem bestimmten Speicherort wird ein Signal an die zugeordneten X- und F-Koordinäteiileitungen angelegt, während der Z-Ebenentreiber abgeschaltet wind. Nun wird der Filmring am Koordinatenschnittpunkt der X- und F-Leitungen umgeschaltet, und diese Zustandsumkettrunig des Filmelements bewirkt die Induktion eines die Zustandsumkehrung anzeigenden Signals in der Abfühlwickkmg.

Die oben beschriebene Anordnung kann in einfacher Weise durch Aufbringen der Filmringe auf die Innenfläche einer Glasrohre unter gleichzeitigem Anlegen eines starken Stromes an eine durch die Röhre führende Leitung hergestellt werden. Die Innenleitungen in jeder Röhre sind gegeneinander und gegenüber dem Film auf der Innenfläche der Röhre isoliert. Es erscheint auch möglich, die ganze Innenseite der Röhren mit einem Dünnfilm zu überziehen und das von einem Signal auf der F-Leitung erzeugte Feld auf einen schmalen Bereich zu beschränken, so· daß benachbarte Bereiche nicht beeinflußt wenden. Die X- und F-Koordinatentreiber, der Z-Ebenentreiber, der Abfühlverstärker und die Auswertevorrichtung können den gleichen in Fig. 1 beschriebenen Vorrichtungen entsprechen.

Die vorstehend beschriebene Anordnung, in der die Auswahl durch die Koinzidenz von zwei senkrecht aufeinander stehenden Magnetfeldern bewirkt wird, unterscheidet sich wesentlich von dem herkömmlichen Koinzidenzstromsystem, in dem die Auswahl duroh zwei einander ergänzende Magnetfelder geschieht.

In einer dritten Ausführungsform einer mehrdimensionalen Speichervorrichtung, die Fig. 6 zeigt, wird die Koinzidenz von zwei senkrecht zur Vorzugsrichtung wirkenden Feldern für die Auswahl verwendet. Diese Ausführung der Erfindung ähnelt etwas der von Fig. 5, daher werden gleiche Bestandteile durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet. Es werden Glasröhren ähnlich der oben beschriebenen Ausführung mit dünnen Filmringen auf ihrer Innenseite verwendet, und die F-Koordinatenwickkingen sind ahn-Hch um die Außenseite dieser Ringe gewickelt. Jede X-Koordinatenwicklung besteht aus einer Spule, die um die entsprechende Glasrohre gewickelt ist Dadurch verläuft das von der X-Koordinatenwicklung erzeugte Feld in derselben Richtung wie das durch die F-Koordinatenwicklung erzeugte. Die Z-Wicklung gleicht der Anordnung in Fig. 5. Die Ausgangswickl.ung besteht aus einer Leitung, die durch alle Röhren in derselben Anordnung wie in der Ausführung von Fig. 5 geführt ist. X- und F-Wählströme, die je Felder von 0,2 örstedt erzeugen, verursachen für die Elemente an ausgewählten Koordinaten ein Querfeld von 0,4 Örstedt Wenn die Z-Erregerwicklüng nicht erregt ist, erfolgt keine Umschaltung, da die Z-Wicklung das Längsfeld erzeugt. Wenn jedoch ein Strom, der zur Erzeugung eines Feldes von 4 Örstedt ausreicht, durch den Z-Ebenentreiber an die Z-Wicklung angelegt wird, wird der Filmring am Schnittpunkt der ausgewählten X- und F-Koordinaten umgeschaltet, da die Längsumschaltschwelle für ein Querfeld von 0,4 Örstedt (Fig. 3) etwa 2,6 Örstedt beträgt. Alle anderen nichtgewählten Ringe werden nicht umgeschaltet, weil sie Querfelder von nur 0,2 Örstedt und daher entsprechende Längsumschältschwellen von über 4 Örstedt besitzen.

Die Operation dieses Ausführungsbeispiels ist also dem von Fig. 1 insofern entgegengesetzt, als die Funktionen der Längs- und Querfelder umgekehrt sind. In Fig. 1 bildet die Erregerwicklung ein Querfeld, während die X- und F-Koordinaten gemeinsam ein Längsfeld bilden. Im vorliegenden Ausfühnungsbeispiel erzeugen die X- tind F-Koofdinaten gemeinsam ein Querfeld, während die Erregerwicklung das Längsfeld für die Auswahl bildet. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß nur ein relativ kleiner Strom erforderlich ist, um ein Feld von 0,2 örstedt zu erzeugen.

Die drehende Umschaltung in den Filmringen tritt nur dann ein, wenn die Wählfelder dem bestehenden magnetischen Zustand 'der Ringe entgegengerichtet sind, und jede solche Umkehrung /bewirkt die Induktion eines entsprechenden Signals in der Abfühlwicklung. Die X- und F-Koordinatentreiber, der Z-Ebenentreiber und der Abfühlverstärker können den entsprechenden in 'der Ausführung von Fig. 1 verwendeten Vorrichtungen gleichen.

Claims

Patentansprüche:

1. Bistabiles magnetisches Speicherelement aus einem anisotropen Werkstoff mit nahezu rechteckiger Hystereseschleife, welches eine Vorzugsrichtung der Magnetisierung aufweist, d. h. eine Richtung besonders leichter Magnetisierbarkeit, und durch ein in dieser Vorzugsrichtung wirkendes magnetisches Feld in einen von zwei entgegengesetzten stabilen Magnetisieiiungszuständen gebracht werden kann, wenn dieses einen bestimmten Schwell wert überschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß das bistabile magnetische Speicherelement (101) aus einem dünnen Film des anisotropen Werkstoffes besteht und daß durch Anlegen eines senkrecht zu dieser Vorzugsriohtung wirkenden magnetischen Feldes der genannte Schwellwert verringert wind.

2. Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetiechenFelder durch Wicklungen (Xl₁ Fl; 141) auf dem Speicherelement (101) erzeugt werden, deren Ebenen senkrecht aufeinander stehen.

3. Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Film eine solche Stärke besitzt, idaß das Auftreten von Blochwänden beim Ummagnetisieren verhindert wird, d. h. also, daß das Ummagnetisieren des Speicherelements nicht durch Wandern der Blochwände, welche die einzelnen Elementarbereiche mit in gleicher Richtung ausgerichteten magnetischen Dipolen begrenzen, sondern dadurch erfolgt, daß alle magnetischen Dipole des Speicherelements im wesentlichen gleichzeitig gedreht werden.

4. Matrixspeicher mit bistabilen magnetischen Speicherelementen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, 'daß die Speicherelemente (101 bis 108) in einer rechteckigen Matrix in Reihen und Spalten auf einem ebenen Träger (171) aufgebracht sind, vorzugsweise in schlitzartigen Vertiefungen mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt, und daß die den Schreib- und Lesevorgang steuernde Wicklung (141) das senkrecht zur Vorzugsrichtung der Speicherelemente wirkende magnetische Feld erzeugt und als Spule um diese Anordnung gewickelt ist, während die zmr Adressenauswahl dienenden Wicklungen (Zl bis Z 8, Fl bis YS) das magnetische Feld in der Vorzugsrichtung erzeugen und in bekannter Weise in den Reihen und Spalten der Speicherelemente verlaufen.

5. Matrixspeicher mit bistabilen magnetischen Speicherelementen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherelemente (211 bis 218) als Ringe auf röhrenförmigen Trägern (201 bis 208) aufgebracht sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Adressenauswahl in einer Koordinatenrichtung dienenden Wicklungen (Zl bis X 8 in Fig. 5) das magnetische Feld in der Vorzugsrichtung der Speicherelemente (211 bis 218) erzeugen und mit der den Schreib- und Lesevorgang steuernden Wicklung (229), jedoch in entgegengesetztem S inn, durch die röhrenförmigen Träger (201 bis 208) führen, und daß die zur Adressenauswahl in der anderen Koordinatenrichtung dienenden Wicklungen (Fl bis Y 8) das magnetische Feld senkrecht zur Vorzugsrichtung erzeugen und die röhrenförmigen Träger im Bereiche der ringförmigen Speicherelemente umschlingen.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Schreib- und Lesevorgang steuernde Wicklung (229 in Fig. 6) das magnetische Feld in der Vorzugsrichtung der Speicherelemente (211 bis 218) erzeugt und durch die röhrenförmigen Träger (201 bis 208) führt, und daß die zur Adressenauswahl dienenden Wicklungen (Zl bis Z8, Yl bis F8) das magnetische Feld senkrecht zur Vorzugsrichtung erzeugen und die röhrenförmigen Träger im Bereich der ringförmigen Speicherelemente umschlingen.

8. Dreidimensionaler Matrixspeicher mit bistabilen magnetischen Speicherelementen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Anordnungen nach den Ansprüchen 4, 6 oder 7 hintereinander angeordnet sind und daß die Treiberschaltungen (121 bis 128, ISl bis 138) für die zur Adressenauswahl dienenden Wicklungen (Zl bis Z 8, Fl bis Y 8) für alle diese Anordnungen gemeinsam sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 577 357.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen