DE1275131B - Anordnung zur UEbertragung von Information auf ein Magnetschichtelement axialer Anisotropie - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GlIc

Deutsche KL: 21 al - 37/06

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

P 12 75 131.4-53 (J 20544)

16. September 1961

14. August 1968

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Patent 1195 971 zur Übertragung von Information auf ein Magnetschichtelement axialer Anisotropie mit gesteuerter Auslenkung des Vektors der Magnetisierung des Magnetschichtelements aus der Vorzugsachse der remanenten Magnetisierung in eine Achse, die zur Vorzugsachse annähernd senkrecht angeordnet ist und bei welcher die Richtung des Vektors der remanenten Magnetisierung des gesteuerten Magnetschichtelementes nach Abschalten der gesteuerten Auslenkung des Magnetisierungsvektors allein durch die Richtung des ausreichend starken statischen Magnetfeldes eines räumlich benachbarten Informationsträgers bestimmt wird.

In dieser Art gekoppelte Magnetschichtelemente werden verwendet für den Aufbau von magnetischen Schiebespeichern, deren Magnetschichtelemente bei einem Steuervorgang jeweils einen von zwei stabilen Zuständen annehmen. Das Vorzeichen der Magnetisierung eines Magnetschichtelementes wird dabei bestimmt durch die Magnetisierung des in der Reihenfolge vorgeordneten Magnetisierungselementes. Eine logische Funktion, d. h. eine Verknüpfung von mehreren binären Informationen nach einer bestimmten Vorschrift kann bei dieser Art der Übertragung der Informationen nicht erzielt werden.

Eine Übertragung von Informationen zwischen Magnetschichtelementen axialer Anisotropie zur Durchführung logischer Operationen wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das gesteuerte Magnetschichtelement in einer Gruppe von Magnetschichtelementen uniaxialer Anisotropie in einer logischen Verknüpfung angeordnet ist, in welcher die Vorzugsachsen der remanenten Magnetisierungen der Magnetschichtelemente annähernd eine Parallelanordnung aufweisen, in der die Magnetfelder von jeweils zwei räumlich benachbart angeordneten Magnetschichtelementen wahlweise durch die Anordnung der Magnetisierungsrichtungen in sich geschlossene magnetische Kreise bilden, und daß zwei Magnetschichtelementen, deren remanente Magnetisierungsrichtungen durch eine Magnetfeldsteuerung umkehrbar sind, die Eingangsbedingungen, einem Magnetschichtelement, dessen remanente Magnetisierung eine bestimmte Richtung aufweist, die Verknüpfungsbedingungen und dem gesteuerten Magnetschichtelement die Ausgangsbedingungen der Verknüpfung zugeordnet sind.

Aus dieser Maßnahme ergibt sich der Vorteil, daß durch eine sehr einfache Anordnung von Magnetschichtelementen uniaxialer Anisotropie verschiedene Anordnung zur Übertragung von Information auf ein Magnetschichtelement axialer Anisotropie

Zusatz zum Patent: 1195 971

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,

7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:

Dr.-Elektro-Ing. Ambros P. Speiser,

Dr.-Elektro-Ing. Walter E. Proebster,

Oberrieden;

Dipl.-Ing. Wolfgang Dietrich, Adliswil (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Schweiz vom 23. September 1960 (10 751)

logische Operationen, wie z. B. Disjunktion, Konjunktion und Negation, durchführbar sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 a den Magnetisierungszustand einer Gruppe von Magnetschichtelementen vor der Durchführung einer logischen Verknüpfung,

Fig. Ib den Magnetisierungszustand der in F i g. 1 a dargestellten Magnetschichtelemente nach der Durchführung einer logischen Verknüpfung,

Fig. 2a bis 2h die Magnetisierungszustände der Magnetschichtelemente bei verschiedenen logischen Verknüpfungen,

F i g. 3 die besondere Ausführungsform einer logischen Verknüpfungsanordnung,

F i g. 4 eine Verknüpfungsanordnung von Magnetschichtelementen, durch die wahlweise eine Konjunktion bzw. eine Disjunktion ausführbar ist,

F i g. 5 das Schaltprogramm für die Treiberströme in der Anordnung nach F i g. 4,

809 590/311

3 4

F i g. 6 eine Anordnung zur Darstellung der Nega- ihrer Steuerwirkung auf das Ausgangselement wenig-

tion, stens ungefähr gleichwertig sind und keines die ande-

F i g. 7 das Schaltprogramm für die Treiberströme ren dabei wesentlich überwiegt. In dem in F i g. 1 a

in der Anordnung nach F i g. 6, dargestellten Beispiel ist wegen der entgegengesetzten

Fig. 8a bis 8d die Magnetisierungszustände der 5 Magnetisierungsrichtung in den Elementen 12 und 13

Magnetschichtelemente in der Anordnung nach das von diesen Elementen ausgehende Magnetfeld

Fig. 6 zu vier verschiedenen Zeitpunkten, 512 in sich geschlossen, und somit ist in bezug auf

F i g. 9 a bis 9 f eine Anordnung zur logischen Ver- das Ausgangselement nur das vom Element 11 aus-

knüpfung von binärer Information, die einem Schiebe- gehende Magnetfeld 511 wirksam. Das ebenfalls vor-

speicher zugeführt und von diesem weitergeleitet io handene Magnetfeld des Magnetschichtelements 14

wird, ist nicht gezeichnet, da es für den hier betrachteten

Fig. 10a bis 1Oe die Schaltprogramme für die Vorgang keine Rolle spielt.

Treiberströme in der Anordnung nach F i g. 9, Beim öffnen des Schalters 17 wird der Stromfluß

Fig. 11 ein abgeändertes Schaltprogramm für eine in der Wicklung 16 unterbrochen, und das durch ihn vereinfachte Anordnung mit einer Bandleiterschleife. 15 hervorgerufene äußere magnetische Treibfeld ver-

In F i g. 1 a sind vier Magnetschichtelemente 11, schwindet. Unter der Einwirkung des resultieren-

12, 13 und 14 dargestellt. Alle vier Elemente mögen den Magnetfeldes der steuernden Elemente — hier

einheitlich ausgerichtete Magnetisierungen aufweisen, im wesentlichen des statischen Magnetfeldes 511 des

die durch die entsprechenden Magnetisierungsvekto- Elements 11, da sich die Magnetfelder der Elemente ren M11, M12, M13 und M14 bezeichnet sind. Zu- ao 12 und 13 gegenseitig aufheben — schaltet die Ma-

mindest das vom Magnetfeld 511 gesteuerte Aus- gnetisierungM14 des Ausgangselements aus der in-

gangselement 14 soll eine Vorzugsrichtung der Ma- stabilen harten Richtung in die stabile Vorzugsrich-

gnetisierung (uniaxiale magnetische Anisotropie) auf- tung zurück. Da in dem angenommenen Beispiel das

weisen; diese Vorzugsrichtung ist durch den Doppel- resultierende Magnetfeld 511 eine in der Vorzugspfeil 15 bestimmt. Die im Sinn der Booleschen Alge- 25 richtung nach rechts gerichtete Komponente auf-

bra miteinander zu verknüpfenden Eingangsbedin- weist, so schaltet der Magnetisierungsvektor M14 in

gungen werden durch die Richtung der Magnetisie- die »1«-Lage zurück, wie dies in Fig. Ib dargestellt

rung der beiden Eingangselemente 11 und 12 dar- ist.

gestellt. Allgemein soll eine nach links ausgerichtete In den Fig. 2a bis 2h sind alle vorkommenden MagnetisierungdieBinärinformation»0«undeinenach 30 Möglichkeiten der Magnetisierung der steuernden

rechts ausgerichtete Magnetisierung eine »1« bedeu- Elemente 11, 12 und 13 sowie die sich ergebende

ten. Gemäß dieser Definition wird beispielsweise an- Magnetisierung des Ausgangselements 14 vereinfacht

genommen, daß im Element 11 eine »1« und im dargestellt.

Element 12 eine »0« gespeichert ist. Das Element 13 In Fig. 2a befinden sich die Magnetisierungsdient zur Verknüpfung, d. h., durch die Lage seines 35 vektoren M11, M12 und M13 in der »1«-Ausgangs-Magnetisierungsvektors M13 wird die Bedingung lage, d. h., sie weisen alle nach rechts. Das resultieder durch die Schaltungsanordnung geleisteten logi- rende Magnetfeld hat somit eine eindeutige parallel sehen Verknüpfung (Konjunktion oder Disjunktion) zur Vorzugsrichtung nach rechts gerichtete Kompofestgelegt. Im Beispiel ist eine Ausrichtung des Ma- nente, so daß M14 unter seiner Steuerwirkung beim gnetisierungsvektors M13 nach rechts angenommen. 40 Abschalten des äußeren Treibfeldes in die »!«-End-Am Ausgangselement ist eine Wicklung 16 angeord- lage zurückschaltet. Wenn MIl die Variable X — 1 net, die z. B. die Form einer Bandleitung haben kann. und M12 die Variable F=I darstellt und wenn der Diese Wicklung ist über einen Schalter 17 an eine zur Verknüpfungsbedingung dienende Magnetisie-Gleichstromquelle 18 angeschlossen. Die Wicklungs- rungsvektor M13 nach rechts (»1«-Lage) ausgerichtet impedanz ist symbolisch durch das Kästchen Z dar- 45 ist, so ergibt sich durch die Endlage des Magnetisiegestellt. Zu dem in Fig. la dargestellten Zeitpunkt rungsvektors M14 die logische Ausgangsbedinist der Schalter 17 geschlossen, und es fließt ein gungZ=l.

Strom/ durch die Wicklung, der in bezug auf das In Fig.2b sind MIl und M13 nach »1« aus-Magnetschichtelement 14 ein magnetisches Feld er- gerichtet, während sich M12 in der »O«-Lage befinzeugt, das größer sein möge als die Anisotropiefeld- 50 det, d. h., zwei Magnetisierungsvektoren weisen nach stärke der Magnetschicht, d. h. größer als die kritische rechts, einer nach links. Die Magnetisierung der EIe-Feldstärke für Rotationsschalten. Durch dieses von mente ist hier ebenso kombiniert, wie dies bereits in außen einwirkende magnetische Treibfeld wird der Fig. la dargestellt ist. Aus den Ausführungen geht Magnetisierungsvektor M14 in die senkrecht zur hervor, daß das resultierende Magnetfeld eine par-Vorzugsrichtung verlaufende »harte« Richtung aus- 55 allel zur Vorzugsrichtung nach rechts gerichtete Konigelenkt. Die Magnetschichtelemente 11, 12 und 13 ponente aufweist, so daß M14 unter seiner Steuersind in drei dicht übereinanderliegenden Ebenen zu- wirkung beim Abschalten des äußeren Treibfeldes in mindest annähernd deckungsgleich angeordnet. Das die »1«-Endlage zurückschaltet. Wenn MIl die Ausgangselement 14 ist in bezug auf die steuernden Variable X= 1 und M12 die Variable Y = 0 dar-Elementell, 12 und 13 benachbart in einer Ebene, 60 stellt und wenn die Verknüpfungsmagnetisierung M13 die parallel zu den steuernden Magnetschichtelemen- nach rechts (»1«-Lage) ausgerichtet ist, so ergibt sich ten verläuft, so angeordnet, daß es sich im Einfluß- durch die Endlage des Magnetisierungsvektors M14 bereich der Magnetfelder der steuernden Magnet- die logische Ausgangsbedingung Z=I. Schichtelemente befindet. Die Anordnung ist so ge- In Fig. 2c stehen M12 und M13 in der »!«-Lage, troffen, daß das Magnetfeld jedes einzelnen steuern- 65 während sich MIl in der »O«-Lage befindet, d. h., den Elements in der Wirkung auf das gesteuerte zwei Magnetisierungsvektoren weisen nach rechts, Ausgangselement betragsmäßig von etwa gleicher einer nach links. Das resultierende Magnetfeld weist Größe ist, d. h. daß die drei steuernden Elemente in wieder eine nach rechts gerichtete Komponente auf.

5 6

Unter seiner Steuerwirkung schaltet M14 in die den in der Überzahl befindlichen Magnetisierungen »1 «-Endlage zurück. In diesem Beispiel ist MIl die der Eingangsbedingungen (Majoritätslogik). In obigem Variable Z = O und M12 die Variable F=I; die Beispiel wurde zur Realisierung der Majoritätslogik Verknüpfungsbedingung M13 ist wiederum nach insgesamt eine ungeradzahlige Anzahl von steuernden rechts ausgerichtet; die Endlage des Magnetisierungs- 5 Elementen benutzt, nämlich zwei steuernde Magnetvektors M14 ist kennzeichnend für die logische Aus- Schichtelemente zur Darstellung der Eingangsgangsbedingung Z = 1. variablen und ein steuernd wirkendes Magnetschicht-

In F i g. 2d stehen MIl und M12 in der »O«-Lage element für die Verknüpfungsbedingung,
und M13 in der »1«-Lage, d. h., zwei Magnetisie- Ist es wünschenswert, auf das Magnetschichtrungsvektoren weisen nach links, einer nach rechts. io element der Verknüpfungsbedingungen zu verzichten, Das resultierende Magnetfeld hat in diesem Fall eine so kann das von ihm erzeugte Magnetfeld auch durch nach links gerichtete Komponente, so daß M14 unter andere Verknüpfungsbedingungen, z. B. durch einen seiner Steuerwirkung in die »O«-Lage zurückschaltet. gleichstromdurchflossenen Bandleiter, erzeugt werden. Wenn also MH die VaHaWeZ = O und M12 die In dem in F i g. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist Variable F = O darstellt und wenn die Verknüpfungs- 15 demgemäß der die Verknüpfung darstellende Bandbedingung M13 nach rechts (»1«-Lage) ausgerichtet leiter 19 derart am Magnetschichtelement 14 angeordist, so ergibt sich durch die Endlage des Magnetisie- net, daß ein durch ihn hindurchfließender Gleichrungsvektors M14 die logische Ausgangsbedin- strom ein für die Verknüpfung bestimmtes Magnetgung Z = O. _ feld parallel zur Vorzugsrichtung der Magnetisierung

In Fig. 2e stehen MH und M12 in der »1«-Lage, ao 15 erzeugt. Der übrige Teil der Anordnung ist ähnwährend M13 nach links (»O«-Lage) ausgerichtet ist. lieh ausgeführt wie in Fig. 1. Das gesteuerte Magnet-Das resultierende Magnetfeld hat eine nach rechts Schichtelement 14 ist von einer Treiberleitung 16 umgerichtete Komponente in der Vorzugsrichtung, so geben, die über einen Schalter 17 an eine Gleichdaß M14 in die »1«-Lage zurückschaltet. In diesem stromquelle 18 anschließbar ist. Die Leitungsimpe-Beispiel kennzeichnet MH die Variable Z= 1 und 25 danz ist symbolisch durch Z dargestellt.
M12 die Variable F=I; bei einer nach links aus- Wenn die Magnetisierungsvektoren der steuernden gerichteten Verknüpfungsbedingung M13 erhält man Elemente 11 und 12 entgegengesetzt ausgerichtet als logische Ausgangsbedingung Z=I, die sich sind, so ist das von ihnen ausgehende Magnetfeld wiederum aus der Endlage des Magnetisierungsvek- praktisch in sich geschlossen und somit ohne Steuertors M14 ergibt. 30 einfluß auf das Element 14; in diesem Fall bestimmt

In Fig. 2f stehen M12 und M13 in der »O«-Lage das vom stromdurchflossenen Bandleiter 19 hervor-

und MH in der »1«-Lage. Die resultierende Magnet- gerufene Magnetfeld die Umschaltung der Magneti-

feldkomponente ist nach links gerichtet, und M14 sierung des Elements 14 aus der harten Richtung in

schaltet unter ihrer Steuerwirkung in die »O«-Lage die Vorzugsrichtung.

zurück. Hier kennzeichnet MH die Variable Z= 1 35 Wenn die Magnetisierungsvektoren der steuernden

und M12 die Variable F = 0; mit einer nach links Elementeil und 12 gleichgerichtet sind, so ist das

gerichteten Verknüpfungsbedingung M13 ergibt sich von ihnen ausgehende Magnetfeld stärker als das

als logische Ausgangsbedingung Z = O. vom stromdurchflossenen Bandleiter 19 hervor-

In Fig. 2g stehen MH und M13 in der »1«-Lage gerufene Magnetfeld bezüglich des Elements 14. Die und M12 in der »0«-Lage. Das resultierende Magnet- 40 Richtung des durch die Bandleitung fließenden Strofeld hat eine nach links gerichtete Komponente, und mes bestimmt die Art der logischen Verknüpfung für M14 ergibt sich die »0«-Endlage. Mit Z = 1 und (Konjunktion oder Disjunktion). Diese kann daher Z = O sowie mit nach links gerichteter Verknüp- durch Ändern der Richtung des Stromes im Leiter 19 fungsbedingungM13 erhält man als logische Aus- wahlweise bestimmt werden. Bei der in Fig. 3 gegangsbedingung Z = O. 45 zeigten Anordnung fließt der Strom durch den Bandln Fig. 2h stehen MH, M12 und M13 in der leiter 19 nur kurzzeitig, während der Zeit der Infor- »0«-Lage, d. h., alle Magnetisierungsvektoren weisen mationsübertragung auf das Element 14; somit kann nach links. Das resultierende Magnetfeld hat eine das Magnetfeld zu anderen Zeitpunkten, z. B. wenn eindeutig nach links gerichtete Komponente, so daß die Information vom Element 14 auf ein benachbarsich für M14 die »0«-Endlage ergibt. Mit Z = 0 50 tes, nachgeschaltetes Element übertragen wird — wie und F = O sowie der nach links gerichteten Ver- dies in der Praxis im allgemeinen der Fall ist —, keiknüpfungsbedingung M13 erhält man als logische nen unerwünschten Einfluß bezüglich der Informa-Ausgangsbedingung Z = O. tionsübertragung auf die nächste Stufe ausüben.

Eine Analyse der hier erhaltenen Ergebnisse zeigt, Das Einlesen der Information in die steuernden daß die Eingangsvariablen Z und F bei einer nach 55 Magnetschichtelemente ist in dem Ausführungsbeirechts ausgerichteten Verknüpfungsbedingung M13 spiel nach Fig. 4 gezeigt. Gemäß dieser Figur sind (F i g. 2 a bis 2 d) disjunktiv miteinander verknüpft drei steuernde Magnetschichtelemente 21, 22 und 23 werden (logisches ODER), was bekanntlich in der vorgesehen, von denen die Eingangsvariablen in die Booleschen Algebra in der Form Z = XvY geschrie- Elemente 21 und 22 eingelesen werden, während die ben wird. Die Eingangsvariablen Z und F werden 60 Verknüpfung durch das Magnetschichtelement 23 gekonjunktiv miteinander verknüpft (logisches UND), bildet wird. Diese drei Elemente sind wie im Beispiel wenn die Verknüpfungsbedingung M13 nach links von F i g. 1 in drei dicht übereinanderliegenden Ebenen ausgerichtet ist (Fig. 2e bis 2h), was bekanntlich in angeordnet. Eng benachbart daneben befindet sich der Booleschen Algebra in der Form Z = X-Y ge- das gesteuerte Magnetschichtelement 24, welches schrieben wird. 65 nach der Übertragung die logische Verknüpfungs-

Die Funktion der hier betrachteten logischen Ver- bedingung enthält. An die Elemente 21 und 22 sind knüpfung beruht auf dem Majoritätsprinzip, d. h., die über Kopplungsleitungen 25 bzw. 26 die Magnet-Endlage des gesteuerten Elements bestimmt sich aus Schichtelemente 27 bzw. 28 angekoppelt. Die räum-

7 8

liehe Anordnung ist derart, daß beispielsweise zwi- mige magnetische Steuerfeld schaltet die Magnetisieschen dem Element 27 und den Elementen 21, 22 rung von 21 aus der harten Richtung H₁ in die »1«- und 28 oder ebenso zwischen dem Element 28 und Lage zurück. Das durch die Kopplungsleitung 26 erden Elementen 21, 22 und 27 keine Magnetfeldkopp* zeugte Steuerfeld schaltet die Magnetisierung des lung vorhanden ist. Die Elemente 21, 22 und 23 5 Elements 22 ebenfalls aus der harten Richtung H₁ in haben eine gemeinsame Treiberleitung 29. Das ge- die »O«-Lage. Das Abschalten des Treiberstromes 29 steuerte Element 24 ist von einer Treiberleitung 34, bewirkt ferner das Zurückschalten der Magnetisierung die Elemente 27 bzw. 28 sind von Treiberleitungen des Elements 23 aus der Richtung H₁ in die nächst-37 bzw. 38 umschlossen. Die Achsen aller Treiber- liegende Vorzugsrichtung, welche um den Winkel ε leitungen verlaufen parallel. Die Elemente 21, 22, 24, io von der definierten »O«-Lage abweicht. Da das Zu-27 und 28 haben eine uniaxiale magnetische Aniso- rückschalten der Magnetisierung in den Elementen tropie; die Vorzugsrichtung 30 verläuft jeweils par- 21, 22 und 23 simultan erfolgt, kommt es hierbei zu allel zu den Achsen der Treiberleitungen. Auch das keinen unerwünschten, den Informationsinhalt der Bezugselement 23 hat eine uniaxiale magnetische An- Elemente verfälschenden Magnetfeldkopplungen. Nun isotropie; seine Vorzugsrichtung 33 ist jedoch etwas 15 kann in die Elemente 27 und 28 neue Information gegen die Achse der Treiberleitung 29 geneigt, z. B. eingelesen werden. Die Mehrzahl der Magnetisie-— wie in der Figur eingezeichnet — um einen be- rungsvektoren der steuernden Elemente, nämlich die stimmten Winkel ε im Uhrzeigersinn (bei Draufsicht). der Elemente 22 und 23, steht in der »O«-Lage; nur Dieser Neigungswinkel ε braucht nur einige, etwa die Magnetisierung des Elements 21 steht in der 5 bis 10° zu betragen, kann aber auch größer sein, 20 »1«-Lage. Wenn nun zu einem Zeitpunkt t₂ der etwa bis zu 50°. Diese Maßnahme bezweckt, daß die Treiberstrom in der Leitung 34 abgeschaltet wird, so Magnetisierung des Bezugselements 23 beim Abschal- schaltet unter dem Einfluß des von den steuernden ten eines vom Leiter 29 erzeugten magnetischen Elementen 21, 22, 23 ausgehenden resultierenden Treibfeldes immer in eine definierte Endlage zurück- Magnetfeldes die Magnetisierung des gesteuerten schaltet. Die Informationsübertragung vom Element 25 Elements 24 in dem hier betrachteten Fall aus der 27 auf das Element 21 (entsprechend auch die vom harten Richtung H₁ in die »O«-Lage zurück. Damit Element 28 auf das Element 22) erfolgt nach einem steht im Ausgangselement 24 die Konjunktion aus bekannten Verfahren derart, daß beim Auslenken den beiden Eingangsvariablen. Das Ausgangselement der Magnetisierung des Elements 27 aus der Vorzugs- kann beispielsweise ein Element aus einem im Hauptrichtung in die harte Richtung ein Steuerstrom in der 30 patent beschriebenen Schiebespeicher sein. Kopplungsleitung 25 induziert wird, der in bezug auf Mit der in F i g. 4 dargestellten Anordnung kann

das Element 21 ein magnetisches Steuerfeld hervor- man auf einfache Weise auch die Disjunktion realiruft, welches wirksam ist während des gleichzeitig sieren; man braucht nur die Stromrichtung in der stattfindenden Zurückschaltens der Magnetisierung Treiberleitung 29 umzukehren, so daß die Magnetides Elements 21 aus der harten Richtung in die Vor- 35 sierungsvektoren der Elemente 21, 22 und 23 in die zugsrichtung und das die Richtung dieses Zurück- harte Richtung H₂ ausgelenkt werden. Dieser Wechsel Schaltens bestimmt. der Polarität in der Auslenkung dieser Magnetisie-

Das Schaltprogramm für die Treiberströme bei der rungsvektoren hat auf das Einlesen von Informa-Informationsübertragung ist in den Diagrammen von tion in die Elemente 21 und 22 keinen Einfluß. F i g. 5 dargestellt. Es sei angenommen, daß im EIe- 40 Lediglich die Magnetisierung des Elements 23, das ment 27 eine »1« und im Element 28 eine »0« ge- für die Verknüpfungsbedingung vorgesehen ist, schalspeichert ist. Die Elemente 27 und 28 können bei- tet jetzt beim Verschwinden des Treibfeldes aus der spielsweise Elemente von Schiebespeichern sein, wie £i₂-Richtung in die um den Winkel ε von der sie im Hauptpatent beschrieben wurden. Es wird an- »1«-Lage abweichende Vorzugsrichtung, wodurch genommen, daß die Treiberleitungen 37 und 38 45 sich für das Element 23 eine im Vergleich zu oben stromlos sind und die Treiberleitungen 29 und 34 -*■ entgegengesetzte Verknüpfungsbedingung ergibt, positive Ströme führen. Zu einem Zeitpunkt t_t wer- Es wird nun auf F i g. 6 Bezug genommen, wo eine

den in den Treiberleitungen 37 und 38 positive Inversionsschaltungsanordnung dargestellt ist. Es Ströme eingeschaltet (Stromrichtung in F i g. 4 durch sind drei übereinander angeordnete steuernde Ma-Pfeile eingezeichnet), und der Strom in der Treiber- 50 gnetschichtelemente 41, 42, 43 und daneben räumlich leitung 29 wird zum gleichen Zeitpunkt abgeschaltet. eng benachbart ein gesteuertes Magnetschichtelement Hierbei werden die Magnetisierung des Elements 27 44 vorhanden. Die Magnetschichtelemente haben aus der »1 «-Ausgangslage und die Magnetisierung wiederum eine uniaxiale Anisotropie. Die Vorzugsdes Elements 28 aus der »O«-Ausgangslage in die richtung ist für alle Elemente gleich; sie ist durch den harte Richtung H₁ ausgelenkt. Diese Umschaltung 55 Doppelpfeil 40 dargestellt. Das Element 41 ist von der Magnetisierung der Elemente 27 und 28 bewirkt einer Treiberleitung 51 umgeben, welche ein Magnetdurch die zugehörigen Kopplungsleitungen 25 bzw. feld in der harten Richtung aufbaut. Die Elemente 42 26 eine magnetische Flußänderung, so daß in den und 43 sind von je einer Treiberleitung 52 bzw. 53 Kopplungsleitungen Stromimpulse induziert werden, umgeben, die Magnetfelder in der Vorzugsrichtung deren Polarität derart gerichtet ist (sie ist in F i g. 4 60 erzeugen. Außerdem sind die Elemente 42 und 43 eingezeichnet), daß sie in bezug auf die Elemente 21 gemeinsam von einer Treiberleitung 55 umgeben, die, bzw. 22 impulsförmige magnetische Steuerfelder er- wenn sie stromdurchflossen ist, bezüglich dieser EIezeugen, welche bezüglich des Elements 21 eine nach mente ein Magnetfeld in der harten Richtung erzeugt. »1« und bezüglich des Elements 22 eine nach »0« Das Ausgangselement 44 ist von einer Treiberleitung gerichtete Komponente aufweisen. Wie oben erwähnt, 65 54 umgeben, die ein Magnetfeld in der harten Richwird zum gleichen Zeitpunkt t_x der Strom in der Lei- tung erzeugt. Die Elemente 39 und 41 können z. B. tung 29 abgeschaltet. Das durch die Kopplungsleitung Magnetschichtelemente eines ersten Schiebespeichers 25 erzeugte, zum Zeitpunkt^ wirksame impulsför- darstellen. Die MagnetisierungM39 des Elements39

befindet sich beispielsweise in der »1«-Lage. Das Ausgangselement 44 kann z. B. einem zweiten Schiebespeicher zugeordnet sein. Zweck der Anordnung ist es, im Ausgangselement 44 die Negation einer in das Element 41 eingelesenen Binärinformation zu erhalten.

Das Schaltprogramm für die Treibströme ist in den Diagrammen von F i g. 7 dargestellt. Es wird angenommen, daß die Treiberleitungen 51 und 54 positive Ströme einer solchen Amplitude führen, daß die Magnetisierungsvektoren der Elemente 41 und 44 in die harte Richtung ausgelenkt werden. Die Treiberleitungen 52, 53 und 55 führen keinen Strom. Zu einem Zeitpunkt t_x werden den Treiberleitungen 52 und 53 kurze, starke Stromimpulse von entgegengesetzter Polarität zugeführt. Die erzeugten impulsförmigen magnetischen Treibfelder schalten die Magnetisierungsvektoren der Elemente 42 und 43 in entgegengesetzte Lagen parallel zur Vorzugsrichtung. Auf diese Weise werden die von diesen Elementen ausgehenden Magnetfelder auf kürzestem Wege in sich geschlossen, so daß sie auf den zum Zeitpunkt i₂ erfolgenden Einlesevorgang in das Element 41 keinen störenden Einfluß haben. Der Magnetisierungszustand der Elemente 41, 42 und 43 in der Zeit zwisehen ^₁ und i₂ ist in F i g. 8 a symbolisch dargestellt.

Zum Zeitpunkt t₂ wird der Treiberstrom in der Leitung 51 abgeschaltet, und der Magnetisierungsvektor des Elements 41 schaltet aus der harten in die Vorzugsrichtung zurück. Die Richtung des Umschaltens wird durch das Magnetfeld des benachbarten Elements 39 festgelegt. Wie oben angenommen befinde sich der Magnetisierungsvektor des Elements 39 in der »1«-Lage. Die »1« wird also gemäß der im Hauptpatent beschriebenen Weise nach dem Prinzip der Magnetfeldkopplung vom Element 39 auf das Element 41 übertragen. Der Magnetisierungszustand der Elemente 41, 42 und 43 nach Beendigung dieser Übertragung ist in Fi g. 8 b dargestellt.

Zum Zeitpunkt t_s wird ein Stromimpuls durch die Treiberleitung 55 geleitet, der ein Magnetfeld erzeugt, das die Magnetisierung der Elemente 42 und 43 in die harte Richtung auslenkt (Fig. 8c). Beim Abklingen des impulsförmigen Treibfeldes schaltet die Magnetisierung der Elemente 42 und 43 unter dem Einfluß des von dem Element 41 ausgehenden Streufeldes in die »O«-Lage zurück. In diesem Magnetisierungszustand (Fig. 8d) sind die Magnetfelder der Elemente 41 und 43 in sich geschlossen; das resultierende Magnetfeld von den Elementen 41 bis 43 ist bestimmt durch die Richtung des vom Element 42 ausgehenden Magnetfeldes 542.

Wenn zu einem Zeitpunkt i₄ der Treiberstrom in der Leitung 54 abgeschaltet wird, so schaltet die Magnetisierung des Ausgangselements 44 aus der harten Richtung unter dem Einfluß des Magnetfeldes S42 in die »O«-Lage zurück. Damit steht im Ausgangselement 44 die zur Information im Element 39 inverse Information.

Die im Hauptpatent und in der vorliegenden Be-Schreibung dargestellten Anordnungen zur Verschiebung und logischen Verknüpfung von Information stellen Grundanordnungen dar für Rechen- und Steuerwerke in programmgesteuerten Rechenmaschinen und Datenverarbeitungsanlagen. Durch die Verbindung von Schiebespeichern und logischen Verknüpfungen lassen sich praktisch alle bei der Planung eines logischen Systems vorkommenden Aufgaben verwirklichen. F i g. 9 zeigt nun beispielsweise eine Anordnung, bei welcher eine von Schiebespeichern zugeführte binäre Information einer logischen Verknüpfungsbedingung unterworfen wird und wobei die erhaltenen logischen Ausgangsbedingungen in einem weiteren Schiebespeicher weitergeleitet werden. Es ist klar, daß die gezeigte Anordnung nur eine Ausführungsform einer größeren Zahl von Anwendungsmöglichkeiten darstellt.

Die Anordnung der in F i g. 9 a bis 9 f dargestellten Anordnungen bezieht sich auf Schiebespeicher, wie sie im Hauptpatent beschrieben sind. Die beiden Schiebespeicher 60 und 80 führen die binäre Information einer logischen Verknüpfungsanordnung zu; die erhaltene logische Ausgangsbedingung wird in einem weiteren Schiebespeicher 100 weitergeleitet.

Der in F i g. 9 a dargestellte Schiebespeicher 60 besteht aus vier metallischen Bandleitern 61 bis 64, die z. B. aus Kupfer hergestellt sein können, zwischen welchen die z. B. aus 20% Eisen und 80% Nickel bestehenden Magnetschichtelemente 67 bis 70 in drei Ebenen A, B, C angeordnet sind. Die Magnetschicht elemente weisen eine uniaxiale Anisotropie auf; die Vorzugsrichtung 65 verläuft parallel zur Längsachse der Bandleiter. Die technologische Herstellung der Anordnung erfolgt beispielsweise durch einen Aufdampfprozeß, wobei die einzelnen Teile (Bandleiter, isolierende Zwischenschichten und Magnetschichtelemente) schichtweise nacheinander auf eine Trägergrundplatte 59, die z. B. aus Glas oder einem anderen nichtferromagnetischen Material bestehen kann, aufgedampft werden. Auf der Grundplatte befindet sich ein Bandleiter 61, der gegebenenfalls bei Verwendung einer elektrisch leitenden Grundplatte mit dieser identisch sein kann.

Weitergehend von unten nach oben folgt, vorzugsweise durch eine als Isolierung wirkende Siliziumoxydschicht getrennt, in einer Ebene A eine erste Reihe von Magnetschichtelementen (60-A), von denen in F i g. 9 a nur das letzte Element 68 dargestellt ist.

Es folgt dann — durch eine Isolierschicht getrennt — ein zweiter Bandleiter 62, der rechtsseitig vom Element 68 mit dem Bandleiter 61 elektrisch leitend verbunden ist. Dann folgt — durch Isolierung getrennt — eine zweite Reihe von Magnetschichtelementen (60-ß), von denen in F i g. 9 a nur das letzte Element 69, welches zumindest gerade noch vom Bandleiter 62 erfaßt wird, dargestellt ist. Darauf befindet sich — wieder durch eine Isolierschicht getrennt — ein dritter Bandleiter 63, der rechtsseitig vom Element 69 mit dem Bandleiter 62 leitend verbunden ist. Es folgt — durch Isolierung getrennt — eine dritte Reihe von Magnetschichtelementen (60-C), von denen in F i g. 9 a nur die letzten beiden Elemente 67 und 70 dargestellt sind. Das Element 70 unterscheidet sich in seiner Form von den übrigen, vorzugsweise rechteckig (oder auch quadratisch) ausgebildeten Magnetschichtelementen 67 bis 69, indem seine rechte Kante 71 unter einem Winkel von etwa 45° zur Achse der Bandleitungen, d. h. zur Vorzugsrichtung 65 verläuft. Alle anderen Kanten, auch die der anderen Magnetschichtelemente, verlaufen parallel zur Vorzugsrichtung bzw. zur harten Richtung. Über der ganzen Anordnung befindet sich der vierte Bandleiter 64, der von der oberen Reihe von Magnetschichtelementen (60-C) durch eine Isolier-, z. B. Siliziumoxydschicht, getrennt ist. Das rechte Ende

809 590/311

11 12

des Bandleiters 64 ist mit dem rechten Ende des getrennt, folgt in einer Ebene A eine erste Reihe von Bandleiters 63 elektrisch leitend verbunden; beide Magnetschichtelementen (100-^4), von denen in Bandleiter können sich gegebenenfalls ein gewisses F i g. 9 c nur das erste Element 111 dargestellt ist. Stück über das Element 70 hinaus erstrecken. Die Darauf befindet sich — ebenfalls durch eine Isolier-, Magnetschichtelemente sind zueinander so angeord- 5 z. B. Siliziumoxydschicht, getrennt — ein zweiter net, daß jeweils die rechte Kante der 60-^4-Elemente Bandleiter 102, der linksseitig vom Element 111 mit mit der linken Kante der 60-ß-Elemente, die rechte dem Bandleiter 101 leitend verbunden ist. Dann Kante der 60-ß-Elemente mit der linken Kante der folgt ■— durch Isolierung getrennt — eine zweite 60-C-Elemente und die rechte Kante der 60-C-Ele- Reihe von Magnetschichtelementen (100-B), von mente mit der linken Kante der 60-^4-Elemente unge- to denen in F i g. 9 c nur die ersten beiden Elemente UO fähr deckungsgleich angeordnet sind. und 113 dargestellt sind. Darauf befindet sich — Der in Fig. 9b dargestellte Schiebespeicher ent- wiederum durch eine Isolierschicht getrennt — ein spricht ungefähr dem Aufbau des Schiebespeichers dritter Bandleiter 103, der mit seinem linken Ende 60. Er enthält vier metallische Bandleiter 81 bis 84, mit dem darunter befindlichen Bandleiter 102 leitend zwischen welchen die Magnetschichtelemente 87 bis 15 verbunden ist. Das erste, am weitesten links ange-90 in drei Ebenen A, B, C angeordnet sind. Die ordnete Magnetschichtelement 110 ist von einer zu-Magnetschichtelemente weisen eine uniaxiale Aniso- sätzlichen Bandleiterschleife 106, die für die Rücktropie auf. Die Vorzugsrichtung 85 verläuft parallel schaltung vorgesehen ist, umgeben. Ihre Längsachse zur Längsachse der Bandleiter. Auf der Grundplatte verläuft ungefähr senkrecht zur Längsachse der Band-59 befindet sich der Bandleiter 81; davon — durch ao leitungen 101 bis 104. Die Anordnung ist zweckeine Isolierschicht getrennt — folgt in einer Ebene A mäßig so ausgebildet, daß sowohl das Magnetschichteine erste Reihe von Magnetschichtelementen (80-^4), element 110 als auch die linken Endabschnitte der von denen in F i g. 9 b die letzten beiden Elemente 87 Bandleitungen 102 und 103 von der Bandleiterschleife und 90 dargestellt sind. Ähnlich wie beim Element 70 106 umschlossen werden, wie es aus F i g. 9 c (Seitenverläuft die rechte Kante 91 des Elements 90 unter 35 ansicht) hervorgeht. Auf den Bandleiter 103 folgt — einem Winkel von 45° zur Achse der Bandleitungen wie üblich durch eine Isolierschicht getrennt — eine 81 bis 84, d. h, zur Vorzugsrichtung 85. Alle anderen dritte Reihe von Magnetschichtelementen (100-C), Kanten, auch die der anderen Magnetschichtelemente, von denen in F i g. 9 c nur das erste Element 112 darverlaufen parallel zur Vorzugsrichtung bzw. zur har- gestellt ist. Über der Anordnung verläuft der vierte ten Richtung. Auf diese erste Reihe von Magnet- 30 Bandleiter 104, der wiederum von der darunterschichtelementen (80-^4) folgt — durch eine Isolier- liegenden Reihe von Magnetschichtelementen (100-C) schicht getrennt — ein zweiter Bandleiter 82, der mit durch eine Isolierschicht getrennt ist. Er ist linksseinem rechten Ende mit dem Bandleiter 81 elektrisch seitig vom Element 112 mit dem darunter befindverbunden ist. Die Bandleiter 81 und 82 können liehen Bandleiter 103 elektrisch leitend verbunden, gegebenenfalls ein gewisses Stück über das Element 35 Bei allen hier betrachteten Magnetschichtelementen 90 hinausragen. Dann folgt — durch Isolierung ge- des Scbiebespeichers 100 verlaufen die Kanten partrennt — eine zweite Reihe von Magnetschichtele- alle! zur Vorzugsrichtung bzw. zur harten Richtung, menten (80-5), von denen in Fig. 9b nur das letzte Die Magnetschichtelemente sind relativ zueinander Element 89 dargestellt ist. Darauf befindet sich — so angeordnet, daß jeweils die in der Zeichnung wieder durch eine Isolierschicht getrennt — ein 40 rechte Kante der 100-^4-Elemente mit der in der dritter Bandleiter 83, der mit seinem rechten Ende Zeichnung linken Kante der 1QO-C-Elemente, die mit dem Bandleiter 82 leitend verbunden ist. Es folgt rechte Kante der 100-C-Elemente mit der linken — durch Isolierung getrennt — eine dritte Reihe von Kante der 100-ß-Elemente, die rechte Kante der Magnetschichtelementen (80-C), von denen in 100-I?-Elemente mit der linken Kante der 100-A-Fig. 9b wiederum nur das letzte Element 88 dar- 45 Elemente ungefähr deckungsgleich zu liegen kommen, gestellt ist. Über der ganzen Anordnung befindet sich Zur Darstellung einer logischen Verknüpfung der der vierte Bandleiter 84, der ähnlich wie vorhin von in den Schiebespeichern 60 und 80 zugeführten binäder oberen Reihe der Magnetschichtelemente (80-C) ren Information nach dem Prinzip der Majoritätsdurch eine Isolierschicht getrennt ist. Dieser ist an logik ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Element seinem rechten Ende mit dem Bandleiter 83 elektrisch 50 75 vorgesehen, dem eine Verknüpfungsbedingung zuleitend verbunden. Die Magnetschichtelemente sind geordnet ist und das von einer Bandleiterschleife 77 zueinander so angeordnet, daß jeweils die rechte umgeben ist (F i g. 9 d). Das Element 75 ist beispiels-Kante der 80-^4-Elemente mit der linken Kante der weise in einer Ebene angeordnet, die etwa in gleicher 80-C-Elemente, die rechte Kante der 80-C-Elemente Höhe verläuft wie die Ebene der S-Elemente in den mit der linken Kante der 8Q-£~Elemente und die 55 Schiebespeichern 60,80 bzw. 100; dies ergibt sich rechte Kante der 80-B-Elemente mit der linken Kante zwangläufig durch das Ineinanderschachteln der einder 80-^4-Elemente ungefähr deckungsgleich angeord- zelnen Komponenten, d. h. der Schiebespeicher und net sind. der Anordnung 120 der Bezugselemente, wie es aus Der in F i g. 9 c dargestellte Schiebespeicher ent- F i g. 9 e hervorgeht und weiter unten noch genauer spricht praktisch ebenfalls dem im Hauptpatent be- 6q beschrieben wird. Das Element 75 weist eine umschriebenen Schiebespeicher. Er besteht aus vier axiale magnetische Anisotropie auf; die Vorzugsrichmetallischen Bandleitern 101 bis 104, zwischen wel- tung 95 verläuft parallel zur Längsachse der Bandchen die Magnetschichtelemente UO bis 113 in drei leiterschleife 77. Zwischen Grundplatte 59 und Band-Ebenen A, B, C angeordnet sind. Die Magnetschicht- leiterschleife 77 kann man gegebenenfalls eine Isqelemente weisen eine uniaxiale Anisotropie auf; die 65 üerschicht 58 vorsehen, die gleichzeitig den erwünsch-Vorzugsrichtung 105 verläuft parallel zur Längsachse ten Abstand bildet.

der Bandleiter. Auf der Grundplatte 59 befindet sich Die Anordnung kann auch vereinfacht werden, in-

der Bandleiter 101; davon durch eine Isolierschicht dem man auf das Element 75 und die zugehörige

Bandleiterschleife 77 verzichtet. In diesem Fall wird die Verknüpfungsbedingung von der für Rückstellung vorgesehenen Bandleiterschleife 106 übernommen. Eine genauere Beschreibung dieser Ausführungsform folgt später.

Obwohl die Schieberegister 60, 80 und 100 sowie die Anordnung 120 für das Element einzeln und jedes für sich beschrieben wurden, sind sie alle zum Zweck einer funktioneilen Zusammenarbeit relativ zueinander in einer ganz bestimmten Weise angeordnet, wie es nachfolgend an Hand der Fig. 9e und 9f näher erläutert wird.

Die Schiebespeicher 60 und 80 sind in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet, d. h., die Achsen der Bandleiter dieser beiden Schiebespeicher bilden diesen Winkel. Da das am weitesten rechts außenliegende Element 70 des Schiebespeichers 60 in der C-Ebene und das am weitestens rechts außenliegende letzte Element 90 des Schiebespeichers 80 in der A -Ebene liegt, können diese beiden Elemente ao 70 und 90 übereinander angeordnet werden, wie dies aus Fig. 9f hervorgeht. Die Anordnung ist so ausgebildet, daß die schrägen Kanten 71 und 91 der Elemente 70 und 90 parallel zueinander und wenigstens annähernd deckungsgleich übereinanderliegen.

Diese rechtwinklige Anordnung der Schiebespeicher 60 und 80 ist besonders vorteilhaft. Erstens ermöglicht sie eine einfache Herstellung der Gesamtanordnung, weil insgesamt nicht mehr als drei Ebenen für die Magnetschichtelemente ausreichend sind und die Schiebespeicher eine geradlinige Längsausdehnung aufweisen können. Zweitens stehen die Vorzugsrichtungen der Magnetschichtelemente in den Schiebespeichern 60 und 80 zueinander senkrecht, so daß bezüglich der Anordnung zur logischen Verknüpfung (gebildet aus den Elementen 70, 75, 90, 110) das Magnetfeld des z. B. dem ersten Schiebespeicher 60 angehörenden Magnetschichtelements 70 beim Einlesen der Information in das Element 90 des zweiten Schiebespeichers 80 keine unerwünschten Steuer-Wirkungen hervorrufen kann. Das Einlesen in die Elemente 70 und 90 braucht somit nicht simultan zu erfolgen (was eine Synchronisierung der Treiberströme erforderlich machen würde), sondern kann asynchron zeitlich nacheinander stattfinden.

Die Anordnung 120 für die Verknüpfungsbedingung liegt zwischen den Schiebespeichern 60 und 80 derart, daß das in der ß-Ebene befindliche Element

75 zwischen die Magnetschichtelemente 70 und 90 zu liegen kommt und daß dessen rechte Kante 76 annähernd deckungsgleich zu den schrägen Kanten 71 und 91 der Elemente 70 und 90 verläuft. Die Achse der Bandleiterschleife 77 der Anordnung 120 für das Element der Verknüpfungsbedingung bildet mit den Achsen der Bandleiter der Schiebespeicher 60 und 80 je einen Winkel von 45°, d. h., daß die Vorzugsrichtung 95 des Elements 75 mit den Vorzugsrichtungen 65 und 85 der Elemente 70 und 90 je einen Winkel von wenigstens ungefähr 45° bildet.

Der Schiebespeicher 100 ist so nebengeordnet, daß 6q sein äußerstes linkes, in der 5-Ebene befindliches Magnetschichtelement 110 mit seiner linken Kante 109 parallel und eng benachbart zu den Kanten 71,

76 und 91 und somit im Einflußbereich des von den Magnetschichtelementen 70, 75 und 90 ausgehenden Magnetfeldes liegt. Die Längsachse der Bandleitungen des Schiebespeichers 100 verläuft parallel zur Achse der Bandleiterschleife 77 der Anordnung 120 und schräg unter einem Winkel von etwa 45° zu den Längsachsen der Bandleitungen der Schiebespeicher 60 und 80. Entsprechende Winkel bilden die Vorzugsrichtungen der Magnetschichtelemente der Schiebespeicher. Um sicherzustellen, daß von allen Elementen 70, 90 und 75 (Fig. 9f) der gleiche Anteil des Magnetflusses mit dem Element 110 gekoppelt ist, wird man die Feldstärke der Magnetschichtelemente 70 und 90 (bezogen auf ihre Vorzugsrichtung) je etwa um den Faktor j/~2 größer vorsehen als die Feldstärke des Elements 75. Die erstgenannten Elemente üben nur durch die 45°-Komponente ihres Magnetfeldes einen Steuereinfluß auf das Element 110 aus. Da die Feldstärke eines dünnen Magnetschichtelements direkt proportional ist der Dicke des Elements, läßt sich die erwähnte Bedingung der gleichen Magnetflußverkopplung der Elemente 70, 90 und 75 mit dem Element 110 am besten dadurch herbeiführen, daß man die Dicke der Magnetschichtelemente 70 bzw. 90 im Verhältnis zur Dicke des Bezugselements 75 im Verhältnis von ψϊ: 1 vorsieht.

Zum Betrieb der in Fig. 9 dargestellten Anordnung werden die einzelnen Bandleitungen an Stromquellen angeschlossen. Die Ströme werden in vorbestimmter Weise ein- und ausgeschaltet, so daß auf die in den Ebenen A, B und C angeordneten Magnetschichtelemente magnetische Treibfelder in der harten Richtung einwirken (mit Ausnahme des Leiters 106, der das Magnetschichtelement 110 in der Vorzugsrichtung magnetisiert). Die Fig. 10 zeigt das sich periodisch wiederholende Programm für die anzulegenden Treibfelder, so daß sich ein Informationsfluß von links nach rechts ergibt. Zum Zweck einer Definition sei vereinbart, daß in einem Magnetschichtelement eine binäre »1« durch eine in Richtung des Informationsflusses ausgerichtete Magnetisierung und eine binäre »0« durch eine zur Richtung des Informationsflusses entgegengesetzt gerichtete Magnetisierung dargestellt werden. Ein Treibfeld werde als positiv bezeichnet, wenn es — in Richtung des Informationsflusses gesehen — nach links gerichtet ist, d. h. bei Bezugnahme auf Fig. 9, wenn es eine nach oben gerichtete Komponente aufweist.

Ein von der Bandleiterschleife 106 erzeugtes Magnetfeld sei definitionsgemäß positiv, wenn es in Richtung der »0«-Lage der Magnetisierung des Elements 110 wirkt, d. h. unter Bezugnahme auf F i g. 9 c, wenn es nach links gerichtet ist.

Es werden nun die in Fig. 10 dargestellten Taktprogramme erläutert. Die Periode des Taktprogramms ist jeweils in 14 Takte unterteilt. Unter Zugrundelegung einer Zeitmarkierung, deren Zeitpunkt t_ü an sich willkürlich gewählt ist, wird der Ablauf der Taktprogramme beschrieben.

In Fig. 10a sind die Taktprogramme für das Einbzw. Ausschalten der magnetischen Treibfelder angegeben, die in bezug auf die 60-^1-, 60-ß- bzw. 60-C-Elemente des Schiebespeichers 60 wirksam sind. Zum Zeitpunkt i₀ ist in bezug auf die 60-/4-Elemente ein positives Magnetfeld wirksam, welches größer ist als die kritische Feldstärke H_K. Es wird durch einen in den Leitern 61, 62 fließenden Strom erzeugt, und es schaltet die Magnetisierung der 60-^4-Elemente in die harte Richtung. Zum Zeitpunkt t₂ wird dieses Feld abgeschaltet, wobei gleichzeitig die Information von den 60-C-Elementen in die 6Q-A -Elemente übernommen wird (Pfeil 72). Zum Zeitpunkt i₅ wird ein negatives Feld (größer als H_K) eingeschaltet, das

15 16

mindestens bis zum Zeitpunkt t₇ unverändert wirk- und 80 zueinander senkrecht angeordnet sind, wirkt

sam ist. Von t₇ bis t_u ist es unwesentlich, welches zum Zeitpunkt t₆ das Magnetfeld des 80-^4-Elements

Magnetfeld auf die Elemente 60-A einwirkt. Man 90 in der harten Richtung des 60-C-Elements 70

kann in dieser Zeit z. B. einen treppenförmigen und kann somit auf dieses keinen steuernden Einfluß

Übergang zu einem positiven Feld (größer als H^) 5 ausüben.

vorsehen — in Übereinstimmung mit dem Schalt- Der gleiche Zustand ergibt sich beim Einlesen in

programm für die B-Elemente des Schiebespeichers das 80-A -Element 90 (Zeitpunkt i₁₀): Zu diesem

100 —, so daß zum Zeitpunkt t_u wieder derselbe Zeitpunkt wirkt auf das darüber befindliche 60-C-

Zustand erreicht wird wie bei t₀. Element 70 (vgl. Fig. 9 f) gerade kein magnetisches

Zum Zeitpunkt t₀ wirkt auf die 60-B-Elemente io Treibfeld, so daß sich dessen Magnetisierung in der

kein magnetisches Treibfeld. Bei ^₁ wird ein negatives Vorzugsrichtung befindet, und das davon ausgehende

Magnetfeld (größer als H_K) eingeschaltet, wodurch Magnetfeld wirkt in der harten Richtung des 80-A-

die Informationsübertragung in die 60-^4-Elemente Elements 90, wodurch auf letzteres kein unerwünsch-

bei t₂ ungestört vor sich gehen kann. Dieses magne- ter Steuereinfiuß ausgeübt wird,

tische Treibfeld wird bei i₄ wieder abgeschaltet, wo- 15 In Fig. 10c sind die Taktprogramme für das Ein-

bei gleichzeitig «die Information von den 60-^4-Ele- und Ausschalten der magnetischen Treibfelder ange-

menten in die 60-B-Elemente übernommen wird geben, die auf die 100-A-, 100-B- bzw. 100-C-Ele-

(Pfeil 73). Während des restlichen Periodenintervalls mente des Schiebespeichers 100 wirken. Auch diese

wirkt kein magnetisches Treibfeld auf die 60-B-EIe- Taktprogramme sind in ihrer Taktfolge gleich den

mente. 20 Taktprogrammen der Schiebespeicher 60 und 80,

Zum Zeitpunkt i₀ ist auf die 60-C-Elemente kein d. h., sie sind für das ganze System im wesentlichen

magnetisches Treibfeld wirksam. Bei i_s wird ein einheitlich.

positives Treibfeld eingeschaltet, wodurch die Infor- Das Taktprogramm für die magnetischen Treib-

mationsübertragung in die 60-B-Elemente bei i₄ felder der 100-^4-Elemente entspricht bis auf eine

ungestört vor sich gehen kann. Das magnetische 25 Verzögerung von elf Taktzeiten dem Taktprogramm

Treibfeld wird bei t₆ wieder abgeschaltet, wobei für die 60-B-Elemente. Das Taktprogramm für die

gleichzeitig die Information von den 60-B-Elementen 100-B-Elemente entspricht bis auf eine Verzögerung

in die 60-C-Elemente übernommen wird (Pfeil 74). von ebenfalls elf Taktzeiten dem Taktprogramm für

Diese Informationsübertragung erfolgt ohne Störung die 60-A-Elemente. Das Taktprogramm für die 100-C-

durch die 60-^4-Elemente, die zu diesem Zeitpunkt 30 Elemente entspricht bis auf eine Verzögerung von

in die harte Richtung ausgelenkt sind. Während der gleichfalls elf Taktzeiten dem Taktprogramm für die

restlichen Periodenzeit wirkt kein magnetisches 60-C-Elemente. Demnach erfolgt zum Zeitpunkt t_u

Treibfeld auf die 60-C-Elemente. die Informationsübernahme von den 100-C- nach den

In Fi g. 10 b sind die Taktprogramme für das Ein- 100-B-Elementen (Pfeil 106) sowie die logische Ver-

und Ausschalten der magnetischen Treibfelder ange- 35 knüpfung der Information vom 60-C-Element 70 und

geben, die auf die 80-/1-, 80-B- bzw. 80-C-Elemente der Information vom 80-/1-Element 90 auf das 100-B-

des Schiebespeichers 80 einwirken. Diese Takt- Element 110, was durch die Pfeile 95, 96 symbolisch

programme sind in ihrer Taktfolge gleich den Taktpro- dargestellt ist. Zum Zeitpunkt t_w (gleichbedeutend

grammen, die für den Schiebespeicher 60 angewendet mit i_t) erfolgt die Informationsübertragung von den

werden. 40 100-B- nach den 100-A -Elementen (Pfeil 107) und

Das Taktprogramm für die magnetischen Treib- zum Zeitpunkt i₁₇ (gleichbedeutend mit i₃) von den felder der 80-A-Elemente entspricht bis auf eine Ver- 100-v4- nach den 100-C-Elementen (Pfeil 108). Eine zögerung von vier Taktzeiten dem Taktprogramm für Störung der Informationsübertragung durch rechts die 60-C-Elemente. Das Taktprogramm für die benachbarte Elemente, die an der Übertragung nicht 80-B-Elemente entspricht bis auf eine Verzögerung 45 teilnehmen, kommt nicht zustande, da im Zeitvon ebenfalls vier Taktzeiten dem Taktprogramm für punkt t_n die 100-^4-Elemente, im Zeitpunkt i₁₅ die die 60-B-Elemente. Das Taktprogramm für die 80-C- 100-C-Elemente und im Zeitpunkt t₁₇ die 100-B-Ele-Elemente entspricht bis auf eine Verzögerung von mente in die harte Richtung ausgelenkt sind. Zum gleichfalls vier Taktzeiten dem Taktprogramm für die Zeitpunkt J₁,, bei dem die logische Verknüpfung 60-^4-Elemente. Demnach erfolgt die Informations- 5° stattfindet (Pfeile 95 und 96), befindet sich die übertragung zum Zeitpunkt t₆ von den 80-^4- nach Magnetisierung der beiden Elemente 70 und 90, den 80-C-Elementen (Pfeil 92), zur Zeit t₈ von den welche die logischen Variablen enthalten, unausge-80-C- nach den 80-B-Elementen (Pfeil 93) und zur lenkt in der Vorzugsrichtung, wie aus den entZeit i₁₀ von den 80-B- nach den 80-^4-Elementen sprechenden Taktprogrammen 60-C und 80-A in (Pfeil94). Eine Störung der Informationsübertragung 55 Fig. 10a und 10b hervorgeht, durch rechts benachbarte, an der Übertragung nicht Um das Einlesen der Information in die Elemente teilnehmende Elemente kommt hierbei nicht vor, da 70 und 90 ungestört, d. h. ohne Magnetfeldeinflüsse im Zeitpunkt i₆ die 80-B-, im Zeitpunkt t₈ die SO-A- des darunter bzw. darüber befindlichen Elements 75, und im Zeitpunkt t_w die 80-C-Elemente in die harte das die Verknüpfungsbedingung enthält, und des Richtung ausgelenkt sind. 60 benachbarten 100-B-Elements 110 durchzuführen,

Es kommt auch zu keiner Störung des Einlesens sind entsprechende Maßnahmen im Taktprogramm in die rechts außenliegenden Elemente 70 und 90 der vorgesehen, die im folgenden beschrieben werden. Schiebespeicher 60 bzw. 80. Wenn das Einlesen in Es sei angenommen, daß eine logische ODER-das 60-C-Element 70 stattfindet (Zeitpunkt *₆), so Verknüpfung (Disjunktion) durchgeführt wird. Die wirkt auf das darunter befindliche 80-^4-Element 90 65 Magnetisierung des Elements 75 ist dann nach rechts (vgl. Fig. 9f) gerade kein magnetisches Treibfeld, gerichtet, d.h., sie bildet dann die Verknüpfungsso daß sich dessen Magnetisierung in der Vorzugs- bedingung 96 (vgl. Fig. 9d) parallel zur Vorzugsrichtung befindet. Da die beiden Schiebespeicher 60 richtung 95. Beim Einlesen der Information vom

Element 69 in das Element 70 (Schiebespeicher 60), d. h. zum Zeitpunkt t_e, muß die Magnetisierung des Elements 75 aus der Bezugslage 96 um 45° entgegen dem Uhrzeigersinn ausgelenkt werden, so daß sie parallel zur harten Richtung des Elements 70 zu liegen kommt. Dies wird dadurch erreicht, daß man z. B. zwischen t₃ und t₇ einen Strom durch die Bandleiterschleife 77 leitet, welcher ein positives Treibfeld (kleiner als H^) erzeugt und der von solcher Stärke ist, daß das von ihm erzeugte Treibfeld (REF 70 im Diagramm Fig. 10 d) die Magnetisierung des Bezugselements 75 um einen Winkel von mindestens annähernd 45° auslenkt. Beim Einlesen der Information vom Element 89 in das Element 90 (Schiebespeicher 80), d. h. zum Zeitpunkt t₁₀, muß die Magnetisierung des Elements 75 im Uhrzeigersinn um 45° (ausgehend von der Bezugslage 96 in der Vorzugsrichtung) nach unten ausgelenkt werden, so daß sie parallel zur harten Richtung des Elements 90 zu liegen kommt. Das erreicht man dadurch, daß man z. B. zwischen t₇ und t_n einen Strom durch die Bandleiterschleife 77 leitet, welcher ein negatives Treibfeld, das kleiner als die Anisotropiefeldstärke und von solcher Stärke ist, daß das von ihm erzeugte Treibfeld (REF90 im Diagramm Fig. lOd) die Magnetisierung des Elements 75 um einen Winkel von mindestens annähernd 45° auslenkt. Zum Zeitpunkt t₁₃, wenn die logische Verknüpfung durchgeführt wird, bildet die Magnetisierung des Elements 75 wieder Verknüpfungsbedingung 96 parallel zur Vorzugsrichtung 95; die Bandleiterschleife 77 ist nämlich zwischen t_n und i₁₇ (entspricht t_s) stromlos, und es wirkt während dieser Zeit kein magnetisches Treibfeld auf das Element 75.

Um einen unerwünschten Magnetfeldeinfluß von Seiten des Magnetschichtelements 110 auf das Einlesen von Information in die Elemente 70 und 90 zu eliminieren, muß zum Zeitpunkt ί_β die Magnetisierung des Elements 110 parallel zur harten Richtung des Elements 70 und zum Zeitpunkt i₁₀ parallel zur harten Richtung des Elements 90 ausgelenkt sein. Diesem Zweck dient das zwischen i₄ und t_n vorgesehene stufenförmige Taktprogramm für die 100-ß-Elemente (vgl. Fig. 10c) in Verbindung mit dem Rückstellprogramm RST (vgl. Fig. 10e). Zum Zeitpunkt i₄ wird die negative Amplitude, die ihrem Absolutbetrag nach größer ist als die Anisotropiefeldstärke H_K des auf die 100-ß-Elemente einwirkenden magnetischen Treibfeldes, so weit herabgesetzt, daß die Magnetisierung dieser Elemente gerade nur in die 45°-Richtung ausgelenkt ist. Dabei ist es bis auf das erste 100-5-Element 110 gleichgültig, in welche 45°-Lage (ob rechts oder links) sich die übrigen 100-5-Elemente einstellen, da sie ja zu diesem Zeitpunkt keine definierte Information darstellen. Lediglich für das Element 110 ist es wichtig, daß es zum Zeitpunkt i₄ aus der unteren harten Richtung in eine vorbestimmte 45°-Lage übergeht, im vorliegenden Beispiel nämlich in diejenige, die eine nach links (d. h. entgegengesetzt zur Schieberichtung der Information) gerichtete Komponente aufweist. Um dies sicherzustellen, wird etwa zwischen t₃ und t₅ ein so starker Rückstellstrom durch die Bandleiterschleife 106 geleitet, daß das durch ihn hervorgerufene, in bezug auf das Element 110 in der Vorzugsrichtung nach links, also entgegengesetzt zur Schieberichtung der Information wirkende Magnetfeld stärker ist als alle sonstigen, zur gleichen Zeit vorhandenen Magnetfeldeinflüsse auf dieses Element.

Die Magnetisierung des Elements 110 schaltet somit zum Zeitpunkt t_i beim Verkleinern der Amplitude des auf die 100-ß-Elemente wirkenden Treibfeldes (Fig. 10c) in Zusammenwirken mit dem Rückstellfeld RST (Fig. 10 e) aus der unteren harten Richtung in die Linkslage, so daß die Magnetisierung zum Zeitpunkt t₆, wenn das Einlesen in das Element 70 stattfindet, in die untere linke 45°-Lage parallel zur harten Richtung des Elements 70 ausgerichtet ist. Das Rück-Stellfeld RST klingt zum Zeitpunkt t₅ ab, so daß es zum Zeitpunkt t_e auf das Einlesen in das Element 70 ebenfalls nicht mehr störend einwirken kann. Etwa zwischen i₇ und t₈ (der Zeitpunkt ist nicht kritisch) wird unter Beibehaltung der Amplitude die Polarität des auf die 100-ß-Elemente einwirkenden Treibfeldes umgeschaltet, so daß die Magnetisierung des Elements 110 zum Zeitpunkt i₁₀, wenn das Einlesen in das Element 90 stattfindet, in die obere linke 45°-Lage, d. h. parallel zur harten Richtung des Elements 90

ao ausgerichtet ist. Etwa zum Zeitpunkt t_u wird die Amplitude dieses Treibfeldes auf einen Wert, der größer ist als H_K, erhöht, so daß zur Zeit t₁₃ die Informationsübertragung auf die 100-ß-Elemente erfolgen kann.

Die hier beschriebene Anordnung kann vereinfacht werden, indem man die Elemente 120 für die Verknüpfungsbedingung gänzlich wegfallen und die Funktion der ODER-Verknüpfung von der Bandleiterschleife 106 übernehmen läßt, ähnlich, wie es bereits bezüglich der Fig. 3 dargestellt wurde. In diesem Fall muß man zum Zeitpunkt t₁₃, d. h. wenn die logische Verknüpfung des Elements HO stattfindet, für die Verknüpfungsbedingung ein nach rechts gerichtetes Magnetfeld durch Stromfluß in der Bandleiterschleife 106 erzeugen. Das entsprechende Schaltprogramm der Magnetfelder RST und REF, die von dieser Bandleiterschleife bezüglich des Elements 110 erzeugt werden, ist in dem Diagramm der Fig. 11 dargestellt. Zwischen den Zeiten t_s und t₅ wird das

nach links gerichtete Rückstellfeld RST und zwischen den Zeiten t₁₂ und t_u das zur Realisierung einer ODER-Verknüpfung nach rechts gerichtete Magnetfeld REF erzeugt, das die Verknüpfungsbedingung darstellt. Die Stärke dieses Magnetfeldes wird so festgelegt, daß sie der 45°-Komponente der Feldstärke eines Elements 70 bzw. 90 entspricht, wenn dessen Magnetisierung in der Vorzugsrichtung steht, d. h., die Feldstärke für die Verknüpfungsbedingung

beträgt wenigstens ungefähr das —~--fache der Feldstärke eines Magnetschichtelements 70 bzw. 90, bezogen auf die Vorzugsrichtung. Wenn man die Polarität des Magnetfeldes REF umkehrt (in F i g. 11 durch gestrichelte Linie angedeutet), so bewirkt die Anordnung eine UND-Verknüpfung.

Abschließend sei erwähnt, daß eine Eigenschaft der in Fig. 9 gezeigten Einrichtung mit dem entsprechenden Schaltprogramm (Fig. 10 bzw. auch Fig. 11) darin besteht, daß eine Synchronisation zwischen dem Ein- und Ausschalten der verschiedenen Treibfelder nicht erforderlich ist und gewisse Toleranzen durchaus zulässig sind. Im gezeigten Ausführungsbeispiel können diese Toleranzen Zeiten bis zu

gp
-j_ betragen. Legt man Impulsanstiegs-

bzw. -abfallzeit von 2 Nanosekunden (d. h. 2 · 10~⁹ Sekunden) zugrunde, so kann man unter Berücksichtigung der zulässigen Toleranzen für ein Zeitintervall

809 590/311

(ί_{π+ 1}—t„) etwa 10 Nanosekunden annehmen. Da die Periode insgesamt 14 Zeitintervalle aufweist, so beträgt der Zyklus der Informationsübertragung rund 0,15 Mikrosekunden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Übertragung von Information auf ein Magnetschichtelement axialer Anisotropie mit gesteuerter Auslenkung des Vektors der Magnetisierung des Magnetschichtelements aus der Vorzugsachse der remanenten Magnetisierung in eine Achse, die zur Vorzugsachse annähernd senkrecht angeordnet ist und bei welcher nach der Ausbildung des Patents 1195 971 die Richtung des Vektors der remanenten Magnetisierung des gesteuerten Magnetschichtelements nach Abschalten der gesteuerten Auslenkung des Magnetisierungsvektors allein durch die Richtung des ausreichend starken statischen Magnetfeldes eines räumlich benachbarten Informationsträgers bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das gesteuerte Magnetschichtelement (14) in einer Gruppe von Magnetschichtelementen (11 bis 14) uniaxialer Anisotropie in einer logischen Verknüpfung angeordnet ist, in welcher die Vorzugsachsen der remanenten Magnetisierungen der Magnetschichtelemente annähernd eine Parallelanordnung aufweisen, in der die Magnetfelder von jeweils zwei räumlich benachbart angeordneten Magnetschichtelementen (12, 13) wahlweise durch die Anordnung der Magnetisierungsrichtungen (N 12, N13) in sich geschlossene magnetische Kreise bilden, und daß zwei Magnetschichtelementen (11, 12), deren remanente Magnetisierungsrichtungen durch eine Magnetfeldsteuerung umkehrbar sind, die Eingangsbedingungen, einem Magnetschichtelement (13), dessen remanente Magnetisierung (M 13) eine bestimmte Richtung aufweist, die Verknüpfungsbedingung und dem gesteuerten Magnetschichtelement (14) die Ausgangsbedingung der Verknüpfung zugeordnet sind (Fig. la und Ib).

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Eingangsbedingungen und das der Verknüpfungsbedingung zugeordneten Magnetschichtelemente (21, 22, 23) von der Windung einer Treiberleitung (29) umgeben sind, deren erzeugbares Magnetfeld zur harten Riehrung der Magnetisierung dieser Magnetschichtelemente annähernd parallel angeordnet ist, daß jedes der Magnetschichtelemente (21, 22), das einer Eingangsbedingung zugeordnet ist, durch einen Treiberleiter (25, 26) mit einem Magnetschichtelement (27, 28) verbunden ist, daß die durch die Treiberleiter erzeugbaren Magnetfelder zu der Vorzugsrichtung der Magnetisierung dieser Magnetschichtelemente (21, 27; 22, 28) parallel angeordnet sind und daß an den Magnetschichtelementen (27,28), die durch Treiberleiter mit den Magnetschichtelementen (21, 22) der Eingangsbedingungen verbunden sind, Treiberleiter (37, 38) angeordnet sind, deren erzeugbare Magnetfelder zur harten Richtung der Magnetisierung dieser Magnetschichtelemente parallel angeordnet sind (F i g. 4).

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das der Verknüpfungsbedingung zugeordnete Magnetschichtelement (23) eine Vorzugsrichtung (33) der Magnetisierung aufweist, die zur Richtung der Treiberleiter (29) einen spitzen Winkel aufweist (Fig. 4).

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschichtelemente (42, 43), deren remanente Magnetisierungsrichtungen durch eine Magnetfeldsteuerung wahlweise umkehrbar sind, von der Windung einer Treiberleitung (55) umgeben sind, deren erzeugbares Magnetfeld zur harten Richtung dieser Magnetschichtelemente annähernd parallel ausgerichtet ist, daß an jedem dieser Magnetschichtelemente (42, 43) ein Treiberleiter (52, 53) angeordnet ist,. deren Magnetfelder an den Magnetschichtelementen parallel zur Vorzugsrichtung in entgegengesetzten Magnetisierungsrichtungen ausgerichtet sind, und daß die Magnetisierung des Magnetschichtelements (41), dessen remanente Magnetisierung eine bestimmte Richtung aufweist, mit einem der Magnetschichtelemente (43), deren remanente Magnetisierungen umkehrbar sind, wahlweise einen in sich geschlossenen magnetischen Kreis bildet (Fig. 6).

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschichtelemente, deren remanente Magnetisierungsrichtungen durch eine Magnetfeldsteuerung umkehrbar sind, die Elemente (70, 90) von Schiebespeichern (60, 80) bilden, die an der Stelle dieser Elemente einander überdeckend in einem Winkel von 90° angeordnet sind, und daß das Magnetschichtelement, dessen remanente Magnetisierungsrichtung eine bestimmte Richtung aufweist, das Element (75) eines Schiebespeichers (120) bildet, der an der Stelle dieses Elements die anderen Elemente (70, 90) überdeckend zu den Schiebespeichern dieser Elemente in Winkeln von 45° angeordnet ist (F i g. 9 e).

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

809 590/311 8.68 © Bundesdruckerei Berlin