Hакопичувач для запам’ятовуючого пристрою hа циліhдричhих магhітhих домеhах

Изобретение относится к цифровым запоминающим устройствам (ЗУ) с применением магнитных элементов памяти и может быть использовано при построении ЗУ на цилиндрических магнитных доменах (ЦМД) в робототехнике, станках с числовым программным управлением, в аэрокосмической технике, устройствах связи, в персональных компьютерах. Наиболее близким по технической сути к заявляемому является накопитель для ЗУ на ЦМД, который содержит магнитоодноосный слой, на поверхности которого расположены устройство для зарождения ЦМД, устройство для считывания информации с ЦМД, регистры хранения информации, канал ввода и канал вывода информации. Регистры хранения информации выполнены в виде изолированных друг о т друга и расположенных один над другим трех электропроводящих слоев по меньшей мере с двумя рядами периодически повторяющихся вдоль траектории перемещения ЦМД отверстий в первом и втором электропроводящих слоях в каждом таком регистре и чередующимися вырезами в первых двух электропроводящих слоях, выполненными в одном таком слое напротив входов регистров хранения информации, а в другом слое - напротив выходов этих регистров. Все три электропроводящих слоя с одной стороны электрически соединены между собой, а с противоположной стороны два из слоев подсоединены к своим источникам переменного тока, а третий слой - к общему выводу эти х источников. Канал ввода и канал вывода информации выполнены в виде трех петлеобразных проводников в форме, например, меандров. При этом в одном слое, например, в первом, расположен один проводник, в форме меандра, являющийся общим каналом ввода и канала вывода информации. В средней части этого проводника (напротив вырезов в электропроводящих слоях) каждая вторая петля меандра растянута в сторону регистров хранения информации на величину, равную диаметру ЦМД, а вершины петель меандра со стороны, противолежащей регистрам хранения информации все расположены на одной прямой. Над этим проводником через изоляционный слой расположены два других проводника в форме меандра. При этом оба меандра сдвинуты на четверть пространственного периода по отношению к меандру, расположенному в первом-слое. Оба эти меандра параллельны между собой и симметричны друг другу относительно оси, расположенной между ними и лежащей с ними в одной плоскости. При этом меандр, прилежащий к регистрам хранения информации, относится к каналу ввода информации и имеет каждую вторую петлю, растянутую в сторону регистров хранения информации на величину, равную диаметру ЦМД. Второй меандр относится к каналу вывода информации и все петли его одинаковы. Над этими меандрами через изоляционный слой напротив регистров хранения информации размещен проводник, например, в виде петли или шпильки, продольная ось симметрии которого лежит в одной вертикальной плоскости с осью симметрии меандров во втором слое. Каждый из проводников подсоединен к своему источнику переменного тока. Устройство для зарождения ЦМД и устройство для считывания информации с ЦМД магнитосвязаны соответственно со входом и выходом канала ввода и канала вывода информации. Устройство находится в магнитном поле смещения. При протекании переменного тока по электропроводящим слоям магнитостатические ловушки равномерно перемещаются вдоль краев отверстий, увлекая за собой ЦМД вдоль регистров хранения информации. Продвижение ЦМД в канале ввода и канале вывода информации осуществляется в результате равномерного перемещения магнитостатических ловушек, образующи хся внутри петель проводников меандра при пропускании по ним переменного тока. Для реализации режима неразрушающего считывания информации нужный ЦМД перемещается из регистров хранения информации в канал вывода информации и затем под действием магнитостатических ловушек, возникающих в петлях проводника меандра, расположенного в первом электропроводящем слое растягивается между каналом ввода и каналом вывода информации в полосовой домен. Пропуская электрический ток вдоль проводника в виде петли получаем дополнительное магнитное поле, которое делит полосовой домен на два ЦМД. В дальнейшем один ЦМД возвращается в регистры хранения информации, а другой продвигаем по каналу вывода и считывается. Недостатком данного накопителя является наличие общего проводника у канала ввода и канала вывода информации. В результате этого при работе канала вывода информации частично включается и канал ввода информации, что может привести к исчезновению ЦМД находящихся в канале ввода информации. Чтобы этого не произошло необходимо включить регистры хранения информации, заставляя ЦМД в них все время перемещаться. Это приводит к увеличению мощности, потребляемой накопителем. Целью предлагаемого технического решения является снижение потребляемой мощности накопителя. Поставленная цель достигается тем, что в накопителе для ЗУ на ЦМД, содержащем магнитоодноосный слой и расположенные на поверхности этого слоя регистры хранения информации, выполненные в виде изолированных друг от друга и расположенных один над другим трех электропроводящих слоев, канал ввода и канал вывода информации, выполненные в виде изолированных друг о т др уга и расположенных один над другим проводников в форме меандра, и дополнительного проводника, выполненного в третьем электропроводящем слое, согласно изобретению, каждая вторая петля проводников канала ввода информации, обращенная к регистрам хранения информации, растянута на четверть периода меандра, при этом дополнительный проводник расположен над каналом ввода информации и выполнен идентичным по конфигурации и расположению проводнику этого канала, расположенному во втором электропроводящем слое, при этом каждая вторая петля дополнительного проводника, обращенная в сторону, противоположную регистрам хранения информации, заполнена электропроводящим слоем. В результате такого конструктивного выполнения и расположения проводников канала ввода, канала вывода информации и дополнительного проводника, можно осуществи ть функции растяжения ЦМД с превращением его в полосовой домен, деления полосового домена на два ЦМД, ввода и вывода информации в виде ЦМД, пропуская переменный ток по одним и тем же проводникам в разных комбинациях. Это обеспечивает энергонезависимость этих функций позволяет осуществлять неразрушающее 1 считывание информации, снижая при этом потребляемую мощность накопителя. На фиг. 1 изображен накопитель для ЗУ на ЦМД; на фиг. 2 представлена временная 2 диаграмма токов управления в режиме записи информации: на фиг. 3 - временная диаграмма токов управления в режиме поиска адреса; на фиг. 4 - временная диаграмма токов управления в режиме неразрушающего считывания. Память на ЦМД содержит магнитоодноосный слой 1 (фиг. 1), на поверхности которого расположены регистры 2 хранения информации (в данном конкретном варианте изображено два регистра 2 хранения информации), каждый из которых содержит ряды 3,4 отверстий, канал 5 ввода и канал 6 вывода информации. Регистры 2 хранения информации выполнены в виде расположенных друг над другом электропроводящего слоя 7, изоляционного слоя 7', электропроводящего слоя 8, изоляционного слоя 8' и электропроводящего слоя 9. В электропроводящих слоях 7, 8, 9 выполнены периодически чередующиеся отверстия: в ряду 3 отверстия 10, 11,12. в ряду 4 отверстия 13,14, 15. В ряду 3 отверстия 11 сдвинуты относительно отверстий 10 на половину пространственного периода размещения отверстий вдоль траектории перемещения ЦМД, а отверстия 12 относительно отверстий 10 на четверть пространственного периода размещения отверстий вдоль траектории перемещения ЦМД. В ряду 4 регистров 2 хранения информации отверстия 13 сдвинуты относительно отверстий 10 на половину пространственного периода размещения отверстий вдоль траектории продвижения ЦМД, отверстия 14 сдвинуты относительно отверстий 13 на половину пространственного периода размещения отверстий. Отверстия 15 сдвинуты относительно отверстий 13 на четверть пространственного периода размещения отверстий в слое, а по отношению к отверстиям 12 не смещены. Ряды 3, 4 регистров 2 расположены друг от друга на расстоянии, равном периоду размещения отверстий в одном из слоев, например, отверстий 10 в слое 7. Области краев отверстий 10, 14, расположенных со стороны канала 5 в соседних рядах 3, 4 регистра 2 являются соответственно входом и выходом этого регистра 2. В электропроводящих слоях 7 и 8 выполнены чередующиеся вырезы 16, 17 с глубиной равной, примерно, четверти периода размещения отверстий в каждом из слоев. В слое 7 вырезы 16 выполнены напротив рядов 4 регистров 2 хранения информации, а в слое 8 вырезы 17 выполнены напротив рядов 3 регистров 2 хранения информации. Электропроводящие слои 7, 8, 9 с одной стороны имеют выводы 18,19, 20, соединенные между собой, а с противоположной стороны выводы 21, 22, 23. Выводы 21, 22 подсоединены соответственно к источникам 24, 25 переменного тока. Вывод 23 подсоединен к общему выводу этих источников 24, 25. Канал 5 ввода информации выполнен в виде изолированных друг от друга с помощью слоя 7' петлеобразных проводников, 26, 27, например, в форме меандра с периодом, равным периоду размещения отверстий в слое, с шириной, равной примерно четверти пространственного периода размещения отверстий в слое. Проводники 26, 27 расположены один над другим со сдвигом на четверть своего пространственного периода вдоль траектории перемещения ЦМД по каналу 5 ввода информации. На участке 28 канала 5 ввода информации, расположенном напротив регистров 2 хранения информации, проводник 26 содержит петли 29, 30, обращенные к регистрам 2 хранения информации и петлю 31, обращенную в сторону, противоположную регистрам 2 хранения информации. При этом длина петель 29, 31 равна половине пространственного периода размещения отверстий в каждом из слоев 7, 8, 9. Длина каждой второй петли 30 проводника 26 увеличена на четверть пространственного периода меандра в сторону выреза 16, выполненного в слое 7, соответствующего регистра 2 хранения информации, и составляет 3/4 периода размещения отверстий в каждом из слоев 7, 8, 9. Проводник 27 на участке 28 канала 5 ввода информации содержит петли 32,33, обращенные к регистрам 2 хранения и петлю 34, обращенную в сторону, противоположную регистрам 2 хранения информации. При этом длина петель 32, 34 равна половине пространственного периода размещения отверстий в слое. Длина каждой второй петли 33 проводника 27 увеличена на четверть пространственного периода меандра в сторону выреза 17, выполненного в слое 8 соответствующего регистра 2 хранения информации и составляет 3/4 периода размещения отверстий в каждом из слоев 7, 8, 9. Петли 30 проводника 26 расположены напротив вырезов 16 в электропроводящем слое 7, а петли 33 проводника 27 расположены напротив вырезов 17 в электропроводящем слое 8. При этом расстояние между соответствующими петлями и вырезами составляет четверть пространственного периода размещения отверстий в слоях. Проводники 26, 27 подключены соответственно к источникам переменного тока 35,36. Канал 5 ввода информации магнитосвязан с устройством 37 зарождения ЦМД. Над каналом 5 ввода информации размещен третий проводник 38 в форме меандра, изолированный с помощью слоя 8' от проводников 26,27. Проводник 38 по конфигурации и расположению идентичен проводнику 27. Над участком 28 канала 5 ввода информации проводник 38 содержит петли 39, 40, обращенные к регистрам хранения и петли 41, обращенные в сторону, противоположную регистрам 2. При этом длина петель 39, 41 равна половине пространственного периода размещения отверстий в слое, а длина петель 40 составляет 3/4 периоде размещения отверстий в слое. Пространство 42 в каждой второй петле 41, обращенное к регистрам 2 хранения информации, ограниченное сторонами рядом расположенных петель 39, 40 меандра дополнительного проводника 38, полностью заполнено электропроводящим материалом. Проводник 38 подключен к источнику 43 переменного тока. Канал 6 вывода информации выполнен в виде изолированных друг от друга с помощью слоя 7' петлеобразных проводников 44,45, например, в форме меандра с периодом, равным периоду размещения отверстий в слое, с шириной равной примерно четверти пространственного периода размещения отверстий в слое. Проводники 44, 45 расположены один над другим со сдвигом на четверть своего пространственного периода вдоль траектории перемещения ЦМД по каналу 6 вывода информации. При этом проводник 44 симметричен проводнику 26 относительно оси 46, лежащей с ними в одной плоскости. На участке 47 канала 6 вывода информации, расположенном напротив участка 28 канала 5 ввода информации, проводник 44 содержит петли 48, обращенные к участку 28 канала 5 ввода информации и петли 49, обращенные в сторону, противоположную участк у 28 канала 5 ввода информации. При этом длина петель 48. 49 равна половине пространственного периода размещения отверстий в каждом из слоев 7,8,9. Проводник 45 на участке 47 канала 6 вывода информации содержит петли 50, обращенные к участку 28 канала 5 ввода информации и петли 51, обращенные в сторону, противоположную участку 28 канала 5 ввода информации. При этом длина петель 50, 51 равна половине пространственного периода размещения отверстий в каждом из слоев 7, 8, 9. Расстояние между петлями 48 проводника 44 и петлями 31 проводника 36 равно примерно четверти пространственного периода размещения отверстий в слое. Проводники 44, 45 подключены соответственно к источникам переменного тока 52, 53. Канал 6 вывода информации магнитосвязан с устройством 54 считывания ЦМД. Магнитоодноосный слой 1 размещен в постоянном магнитном поле смещения (источник постоянного поля смещения на фиг. 1 не показан). Работа памяти на ЦМД основана на последовательном вводе информации, закодированной в устройстве 36 в виде ЦМД в канал 5 ввода информации, параллельном перемещении их в регистры 2 хранения информации и обратно, растягивании ЦМД между каналами 5 и 6 ввода и вывода информации в полосовой домен с последующим образованием из него двух ЦМД, в каждом из которых закодирована информация, и продвижении одного из них обратно в регистры 2 хранения информации, а другого по каналу 6 вывода информации в узел 54 считывания ЦМД. Перемещение ЦМД осуществляется в результате взаимодействия их с локальными магнитными полями, возникающими на краях отверстий и вырезов, выполненных в электропроводящих слоях и петель проводников при пропускании по ним тока. Там, где эти локальные магнитные поля направлены противоположно полю смещения образуются области, притягивающие ЦМД, т.е. магнитостатические ловушки. При протекании переменного тока по электропроводящим слоям магнитостатические ловушки равномерно перемещаются вдоль краев отверстий, увлекая за собой ЦМД вдоль регистров хранения информации. Продвижение цилиндрических магнитных доменов в канале ввода информации осуществляется в результате равномерного перемещения магнитостатических ловушек, образующи хся внутри петель проводников этого канала при пропускании по ним переменного тока. Передача ЦМД из канала ввода информации в регистры хранения информации и обратно осуществляется магнитостатическими ловушками, возникающими в области краев петель проводников канала ввода информации, в области вырезов электропроводящих слоев. в которых выполнены регистры хранения информации и краев петель проводника, расположенного над каналом ввода информации. Растягивание ЦМД между каналами 5 и 6 ввода и вывода информации в полосовой домен осуществляется магнитостатическими ловушками, образующимися внутри петель 29, 30, 49 проводников 26, 44 соответственно канала 5 ввода и канала 6 вывода информации при пропускании по ним тока. Образование из полосового домена двух ЦМД осуществляется подъемом магнитного поля, возникающего снаружи петель 41 дополнительного проводника 38 и петель 50 проводника.45 канала 6 вывода информации, при пропускании по ним тока. Продвижение ЦМД в канале 6 вывода информации осуществляется в результате: равномерного перемещения магнитостатических ловушек, образующи хся вн утри петель 48, 49 и 50, 51 проводников 44, 45 при пропускании по ним переменного тока. При протекании переменного тока от источников 24, 25 по электропроводящим слоям 7, 8, 9 ЦМД 55 в ряду 3 регистров 2 хранения информации занимает позиции 56,57, 58.59. а ЦМД 60, находящийся в ряду 4 регистров 2 хранения информации последовательно занимают позиции 61, 62, 63, 64, 65. При протекании переменного тока от источника 35 по проводнику 26 от источников 24,25 по электропроводящим слоям 7, 8,9 и от источника 43 по проводнику 38 ЦМД 55 проходит позиции 66, 67, а ЦМД 68 позиции 69, 70, При пропускании переменного тока от источников 35, 43, 52, 53 ЦМД 71 проходит позиции 72, 73, 74, 75, 76, 77, а ЦМД 78 проходит позиции 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85. За положительное направление тока I1 в электропроводящем слое 7 принимается такое, когда ЦМД 55 в ряду 3, а ЦМД 60 в ряду 4 регистров 2 хранения информации занимают соответственно позиции 59 и 62. За положительное направление тока I2 в электропроводящем слое 8 принимается такое, когда ЦМД 55 в ряду 3, а ЦМД 60 в ряду 4 регистров 2 хранения информации занимают соответственно позиции 58, 61. Ток І3 равный сумме токов I1, І2 протекает в электропроводящем слое 9 в направлении, противоположном направлению токов I1, І2. За положительное направление тока I4 в проводнике 26 канала 5 ввода информации принимается такое, когда ЦМД 71 занимает позицию 73. За положительное направление тока I5 в проводнике 27 канала 5 ввода информации принимается такое, когда ЦМД 71 занимает позицию 72. За положительное направление тока І6 в проводнике 38 принимается такое же как и направление тока I5 в проводнике 27. За положительное направление тока І7 в проводнике 44 канала 6 вывода информации принимается такое, когда ЦМД 78 занимает позицию 79. За положительное направление тока І8 в проводнике 45 канала 6 вывода информации принимается такое, когда ЦМД 78 занимает позицию 82. Величина токов I1, І2 , I4 , І 5, І 6, І7, I8 выбирается из условия созданий магнитостатических ловушек, обеспечивающих перемещение ЦМД. В режиме записи информации в узле 37 (фиг. 1) зарождаются ЦМД и продвигаются по каналу 5 ввода, занимая последовательную позицию 72-77 и так далее путем подачи в проводники 26, 27 импульсов тока согласно временной диаграммы на фиг. 2. Когда каждый ЦМД займет место возле соответствующего регистра хранения информации, режим записи оканчивается. В режиме поиска адреса в проводники 26, 38 (фиг. 1} и электропроводящие слои 7, 8. 9 подаются импульсы токов согласно временной диаграммы на фиг. 3. За один период изменения токов I1, І2, І3, I 4, І 6 ЦМД 60 (фиг. 1) проходит позиции 62, 63, 64, 65, продвигаясь вдоль ветви 4 регистра хранения 2 ЦМД 68 проходит позиции 77, 69, 70, 61, перемещаясь из канала ввода 5 в регистр хранения информации 2, ЦМД 71 продвигаясь вдоль канала 5 ввода информации занимает последовательно позиции 73, 74, 75, 76, а ЦМД 55 выходит из ветви 3 регистра 2 хранения информации в канал ввода 5 занимая последовательно позиции 59, 66, 67,72, Повторив еще один период изменения токов I1, І 2, І 3, I4, І6 заканчивается режим перемещения информации в регистрах хранения информации на один адрес. Более подробно рассмотрим работу накопителя информации в режиме неразрушающего счи тывания. За исходное состояние накопителя принимаем такое, когда канал вывода 6 (фиг. 1) не содержит ЦМД, канал ввода 5 информации содержит ЦМД 71 в позиции 73 и ЦМД 68 в позиции 77, регистр хранения информации 2 содержит ЦМД 55 в позиции 59 и ЦМД 60 в позиции 61. В начальный момент времени t1 (фиг. 4) в проводники 26 (фиг. 1) канала ввода 5 и 44 канала 6 вывода информации подаются положительные токи I4 и І7 увеличенной амплитуды, что приводит к переходу ЦМД 71 и 68. В полосовые домены между позициями 72 и 79,77 и 83 соответственно. В регистрах хранения информации ЦМД 55 и 60 при этом фиксируются в позициях 59 и 62. В момент времени t2 (фиг. 4) в проводники 27 и 38 (фиг. 1) подается отрицательный ток Ι6, Ι 8 увеличенной амплитуды. При этом полосовые домены, Находящиеся между позициями 72,79 и 77,83 разделяются пополам, образуя четыре ЦМД, два из которых 78 и 86 занимают позиции 80 и 84 в канале 6 вывода информации, а два других 71 и 68 позиции 74 и 69 в канале 5 ввода информации и регистрах 2 хранения соответственно. В проводники 8, 9 подаются токи І2 отрицательный и І3 положительный. При этом ЦМД 55 и 60 занимают позиции 66 и 63 соответственно. В момент времени t3 (фиг. 4) токи І4, І 3, І1 отрицательные, нормальной амплитуды (необходимой лишь для продвижения ЦМД) I 6, І8, I2 равны нулю. При этом ЦМД 55 (фиг. 1) занимает позицию 67, ЦМД 71 занимает позицию 75, ЦМД 68 - позицию 70, ЦМД 60 – позицию 64, ЦМД 78 - позицию 81, а ЦМД 86 - позицию 85. В момент времени t4 (фиг. 4) токи І6, І8 , І 2 положительные, токи I6, І 7, I2 равны нулю. При этом ЦМД 55 (фиг. 1) занимает позицию 72, ЦМД 71 - позицию 76, ЦМД 68 - позицию 61, ЦМД 60 - позицию 65, ЦМД 78 - позицию 82, а ЦМД 86 следующую позицию вдоль канала 6 вывода информации. В дальнейшем подаются только токи І7, Ι8 в проводники 44, 45 канала 6 вывода информации, что приводит к перемещению ЦМД 78, 86 к узлу 54 считывания. Таким образом осуществляется работа накопителя в режиме неразрушающего считывания информации. В результате конструктивного выполнения и расположения проводников канала ввода, канала вывода информации и дополнительного проводника функции растяжения ЦМД, с превращением его в полосовой домен, деления полосового домена на два ЦМД, ввода и вывода информации в виде ЦМД осуществляются в результате пропускания переменного тока по одним и тем же проводникам в разных комбинациях. Это позволяет осуществлять неразрушающее считывание информации, снижая при этом потребляемую мощность накопителя.