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"Stockage d'information dans des ferrites, indépendant du flux".-
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La présente invention concerne de façon générale une technique visant à améliorer les caractéristiques de commutation et de stockage d'information d'un élément de noyau magnétique tel qu'on en utilise à présent dans les systèmes de traitement d'information et, plus particulière- ment, elle concerne une technique d'arrangement des im- pulsions de commutation adressées à un tel élément à noyau magnétique pour modifier la nature du mécanisme de stockage ainsi que la nature du signal obtenu lors de la commutation de l'état rémanent du noyau.
Dans le fonctionnement des équipements de traite- ment d'information, en particulier lorsque l'information est stockée normalement soit temporairement, soit de façon per- manente dans des noyaux de mémoire tels que par exemple des noyaux de ferrite, tout système de technique qui favorise le mécanisme de stockage, l'opération de commutation ou d'au- tres paramètres de fonctionnement favorisera évidemment le fonctionnement général de l'équipement.
Dans la technique faisant l'objet de la présente in- vention, il est possible de stocker de l'information dans un noyau magnétique en utilisant un état particulier d'induction magnétique rémanent, le caractère distinctif, l'histoire de com- mutation du noyau déterminant le mode subséquent de fonctionne- ment du noyau(plutôt que d'ubord la direction de l'induction
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rémanente). La nature et le comportement du fonctionnement de commutation subséquent sont également favorisés puisque la durée d'établissement du sommet est raccourcie, et que la tension disponible dans le signal de sortie du noyau peut être augmentée.
Suivant la présente invention, on procure un sys- tème de stockage ou d'écriture d'information dans un élément magnétique possédant deux états de rémanences magnétiques sta- bles, et ayant un enroulement associé par induction à l'élé- ment et auquel on peut appliquer un signal pour faire passer cet élément d'un état de rémanence à l'autre, caractérisé en ce que chaque information inscrite nu signal de stockage ins- crit fourni à l'enroulement comprend une première impulsion électrique donnant une certaine orientation du champ magnéti- que et ayant une durée et une amplitude telles qu'elles ne fassent que partiellement passer l'élément de son état réma- nent originel à son autre état permanent,
suivie d'une se- conde impulsion électrique donnant une orientation du champ magnétique et ayant une durée et une amplitude telles qu'elles ramonent l'élément à son état rémanent originel. De préférence le terme "partiellement" signifie 50%.
De préférence, mais non essentiellement, pendant l'application de la première impulsion électrique, l'élément est soumis à un champ magnétique dont l'orientation fait un angle avec celle du champ magnétique de la première impulsion électrique. Cet angle est de préférence, de' l'ordre de 90 .
Cependant, lorsque l'élément est soumis à ce champ magnétique pendant l'application de la première impulsion électrique, il doit être soumis, pendant l'application de la seconde impul-
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sion électrique à un champ magnétique, avec un axe dévié de 180 de l'axe de-champ magnétique appliqué pendant la premiè- re impulsion électrique.
En réalisant la présente invention, l'information à stocker dans les noyaux de ferrito est écrite dans ceux-ci suivant un cycle d'écriture prédéterminé, le cycle d'écriture comprenant une commutation "limitée dane le temps". Une com- mutation limitée dans le temps peut se définir de façon gé- nérale comme une commutation qui est incomplète en ce sens .que l'impulsion de commutation est appliquée pour une pério- de insuffisante pour que Tétât du noyau atteigne son équi- libre avec le champ appliqué. D'autre part, une opération de commutation dans laquelle on accorde un temps suffi- sant au noyau, sous l'action d'une impulsion de commande quelconque, pour se stabiliser complètement dans son nouvel état, est appelée "limitée en amplitude" puisque l'ampli- tudo seule détermine l'état magnétique du noyau.
Lorsqu'on accorde moins de temps à une impulsion de commutation de façon que la commutation complète ou l'obtention d'un équi- libre sensible ne puissent se réaliser, le fonctionnement peut se définir comme commutation limitée dans le temps et l'état final de l'induction magnétique ou de l'aimantation se déterminera à la fois par l'amplitude et la durée de l'im- pulsion. C'est ce phénomène particulier que, suivant la compréhension que l'on a actuellement de la théorie du fonc- tionnement, on utilise dans la présente invention.
Spécifiquement, l'opération d'écriture peut comprendre uno paire d'impulsions d'écriture, la première étant une impul- sion de préréglage ou de préconditionnement limitée dans le temps, ayant une amplitude suffisante mais une durée insuf-
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fisante pour réaliser l'équilibra entre le noyau et le champ appliqué par l'impulsion, cette impulsion de préréglage ou de préétablissement étant suivie d'une impulsion suturante de réétablissement, de sens antiparallèle ou opposé à celui de l'impulsion de préétablissement. Le comportement subsé- que. nt de commutation d'un noyau traité de cette façon diffère de celui d'un noyau qui n'a pas cette histoire de commutation.
L'impulsion de sortie obtenue par cette technique se carac- térise par son comportement de commutation on ce sens qu'on obtient un signal d'amplitude généralement plus grand avec une durée d'établissement de pointe plus faible, compara- tivement à un noyau ayant une histoire de commutation limi- tée en amplitude, habituelle. Avec ce fonctionnement et on utilisant en plus les deux états rémanents normaux (limités en amplitude) il est possible d'utiliser le système pour on faire un système do stockage ternuire (par opposition à un système binaire), si on le désire.
La lecture peut être faite en utilisant les tech- niquos de coïncidence de courants à polarisation, utilisant des champs transversaux pour une opération plus rapide.
Une description plus détaillée d'un exemple de forme de réalisation de l'invention sera exposée ci-après pour mieux la faire comprendre, en se rapportant aux dessins joints au présent mémoire et dans lesquels: - la figure 1 est un dessin en perspective repré- sentant un noyau torofdal typique ayant des enroulements d'en- trée et de sortie qui lui sont associés; - la figure 2 est une représentation, suivant le principe de superposition, d'une entrée suivant les ren-
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seignements de la présente invention et d'une entrée habi- tuelle, en même temps que dos sorties associées ainsi obte- nues; - la figure 3 est une vue on perspective d'un sys- tème propre à l'application de champ à la fois longitudi- naux et transversaux, à un noyau toroïdal;
- la figure 4 est une représentation de la boucle d'hystérésis d'un noyau de ferrite ordinaire tel que le noyau toroïdal représenté à la figura 1, représentant graphi- , quement les états magnétiques ou les caractéristiques que l'on obtient' au cours d'un fonctionnement suivant la présen- te invention*
Suivant la technique préférée de la présente in- vention, le système do mémoire tel qu'il est montré à la figure 1 et qui est indiqué de façon générale par 10 comprend un élément de noyau de ferrite 11 en Même temps qu'un enrou- lement d'entrée 12 et un enroulement de sortie 13.
Des dis- positifs d'entrée habituels sont utilisés pour commander le noyau et des dispositifspercepteurs du signal do sortie ' habituels sont prévus pour percevoir, amplifier ou traiter d'autres façons les signaux de sortie obtenus par le fonc- tionnement du système. Les dispositifs de commande d'entrée et les détecteurs de sortie ainsi que les enroulements ampli- ficateurs et analogues sont ordinaires et bien connus et il est donc inutile d'en faire une définition spécifique.
Pour expliquer le fonctionnement de la présente invention.on décrira d'abord une opération ordinaire. Dans la fonctionnement ordinaire ou normal de l'ensemble tel que
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représenté par la ligne brisée de la figure 2, le noyau préa- lablement rétabli reçoit une impulsion d'entrée initiale dans un sens ou suivant un axe magnétique comme indiqué près du chiffre 1 de la figure 2. L'impulsion initiale est normale- ment d'amplitude modérée; elle est cependant suffisamment lon- gue pour amener les noyaux à un état d'équilibre magnétique, déterminé par l'amplitude du champ -appliqué, cet état étant dans une première direction d'induction ou, en s'exprimant autrement, se développant suivant un premier axe magnétique.
Cette impulsion pout être suivie alors d'uno seconde impul- sion de saturation en sons opposa tel qu'indiquée par le chif- fre 2, cette impulsion tendant en fait à saturer le noyau dans la direction magnétique opposée ot fournissant le stoc-kago d'information ordinaire, dans l'un des sens binaires du sys- tème. Des impulsions de lecture et do rétablissement du noyau traité suivant les procédés hébituols sont représentées par les chiffras 3 et 4 respectivement à la figure 2.
Suivant la technique propre à la présente invention, on applique au noyau deux impulsions d'écriture, l'impulsion qui est appli- quée initialement au noyau pour préétablir la noyau étant une impulsion limitéo dans le temps. A l'instant de cotto appli- cation d'une impulsion initiale ou do pré-établissement, l'é- tat rémanent du noyau est do préférence différent de celui qui permettrait simplement au noyau d'ître amené davantage vers la saturation par l'impulsion de pré-établissoment,
Une seconde impulsion est appliquée alors au noyau, différent par le sens ou la direction de l'induction magnétique do celui provenant de l'impulsion de pré-établissement, et propre
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à amener le noyau à la saturation suivant un certain axe magnétique.
La seconde impulsion est suivie, en temps voulu et d'accord avec elles, d'autres impulsions suivant le fonc- tionnement normal du système comme montré à la figure 2.
L'action du noyau de ferrite est déterminée au moins en partie par son histoire do commutation antérieure.
Dans le fonctionnement habituel., où une impulsion d'entrée initiale est d'un type normal ou. habituel (c'est-à-dire lorsque le noyau est sensiblement entièrement commuté vers un point de saturation émanent suivant l'un des axes magné- tiques), la sortie est sensiblement comme indiqué par la li- gno en pointillés de la figure 2. Si cependant l'impulsion initiale d'entrée est du type limité dans le tomps, le com- portement en commutation du noyau sera sensiblement diffé- rent. Alors le sommet sera atteint plut tôt après l'amorce de l'impulsion do lecture.
La nature de l'histoire do commu- tation détermine le comportement, ce mode de comportement étant utilisé de préférence pour distinguer entre deux états'binaires possibles, En d'autres termes, la distinction du comportement peut être utilisée-pour faire une distinc- tion entre les doux états et par conséquent l'impulsion de pré-réglage initial constitue l'impulsion "'d'information" du système'.
Le degré ou mesure do la. polarisation ou de l'in- ' duction magnétique crée par l'impulsion de pré-établissement est de'préférence d'environ 50% do la saturation complète ou de l'établissement d'équilibre dans le sons du champ appli- qué. Le signal de sortie obtenu par la lecture habituelle
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lorsque l'on inverse l'état magnétique de rémanence est re- présenté en lignes pointillées comme indiqué à la figure 2.
On remarquera que le signal obtenu avec un noyau donné, par un fonctionnement habituel donné à titre do comparaison, est quelque peu inférieur en amplitude et quelque pou plus long en durée que le signal obtenu à partir d'un noyau ayant une histoire de commutation à limitation dans le temps. Sous ce rapport, le signal de sortie obtenu pendant le cycle de lecture suivant la technique de la présente invention est inhabituel, ce signal étant sensiblement plus aigu, d'une amplitude supérieure et d'une durée plus courte. La durée du temps de passage à une valeur de pointe est sensiblement moindre que celle obtenue par des impulsions habituelles.
En plus la commutation de flux est parfois différente pour des noyaux traités zuivant la présente invention qu'avec un même noyau traité de la manière habituelle. Ces particulari- tés et caractéristiques peuvent évidemment être employés avec avantage pour des équipements de traitement de données d'information, certains des avantages étant la simplicité plus grande dont on dispose dans le traitement dos noyaux pour utiliser les signaux de sortie, et d'autre part un a- vantage de vitesse, lorsque les noyaux sont inversés dans leurs états de rémanence.
Bien que la théorie précise du fonctionnement sui- vant l'invention ne soit pas encore comprise complètement, on pense, en se basant sur les résultats que l'on a obtenu sur une théorie confirmée qui existe, qu'une impulsion de perturbation, impulsion initiale limitée dans le temps,
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établit un certain état d'induction ou de polarisation réma- nente dans le noyau, manquant d'uniformité do sens. En d'ou- tres termes, l'impulsion est suffisamment courte pour créer ou permettre un certain degré de polarisation au hasard ou d'orientation aléatoire dans tout le volume du corps du noyau.
A l'application de la seconde impulsion du cycle, l'orienta- tion qui se présente par suite de l'infuuence de cette impul- sion crée dans le noyau un état dans lequel s'établissent des parois de domaines do 360 . C'est la présence do ces parois de domaines de 360 qui croit-on fournit les centres de nucléa- tion pouvant être utilisés pour établir un point pour commen- cer la commutation dans le volume de l'élément noyau..En rap- portant ceci au fonctionnement du présent appareil, ces parois de domaines de 360 aident les modes de commutation de façon telle que le comportement de commutation subséquent tou@ entier soit sensiblement différent.
En raison de ce comporte- ment, lorsque l'on applique les impulsions do lecture à la ferrite orientée, les signaux qui se présentent peuvent se distinguer, suivant les besoins de l'équipement de traitement de données d'information particulier.
La courbe de la figure 2 montre la signal de sortie en fonction do l'amplitude de la tension. La tension de sortie du noyau lorsqu'on le traite suivant la présente invention, est reportée à la figure 2 en même temps qu'une courbe de com- paraison qui est une courbe du signal de sortie obtenu d'un noyau traité de façon habituelle. On verra par une comparai- son des courbes que la sortie du noyau, lorsqu'il est commu- té ou traité suivant la présente invention, atteint l'ampli-
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tude de pointe à un moment sensiblement antérieur à celui où cela se produit dans un cycle de traitement habituel.
On croit que cet effet favorable est dû à la présence des parois de domaines à 360 qui sont établies dans le noyau pendant le cycle d'écriture; ces régions fournissant des contres do nu- cléation pour amorcer l'actj.on de commutation pendant l'im- pulsion de lecture. Par la suite, une impulsion do rétablisse- ment est appliquée au noyau pour préparer la prochaine impul- sion d'écriture.
Considérant la boucle d'hystérésis type de la figu- re 4, on supposera pour les buts de l'exemple que les noyaux se trouvent dans un état de rémanence indiqué par le point
J
D du dessin. L'impulsion initiale de pré-établissement limité dans le temps, qui est couplée de façon inductive au noyau, porte l'aimantation du noyau le long de la boucle d'hystéré- sis jusqu'à un point qui se trouve par exemple le long de la ligne A-B-B de la boucle. A ce point du cyclo, on remarquera que l'état rémanent, après la fin de l'impulsion initiale de pré-établissement, se trouve quelque part aux environs du point
C.
A la suite de l'établissement de l'état rémanent le long de la ligne B-C-A du point C, la seconde phase de l'impul - sion de l'écriture ramènera l'état d'aimantation du noyau à un Suivant la ligne B-G-A point qui s'approcho de la satura- tion dans la région indiquée par A et par suite de l'état ré- manent D. L'impulsion de lecture qui est couplée inductivo- ment au noyau est appliquée alors au noyau, ce qui porte l'ai- mantation le long de la ligne D-B et le signal de sortie que l'on obtient par ce phénomène de commutation peut être utilisé alors dans la sortie du système.
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Pour profiter encore des techniques de la présente invention, on peut appliquer un champ transversal H au noyau pendant le cycle d'écriture ou pendant d'autres cycles. Ici cependant, il est important que, pendant l'écriture, le champ transversal soit appli qué suivant des axes alternant de 180 pendant deux phases quelconques de la séquence d'é- criture. En d'autres termes, si le champ transversal est ap- pliqué à 90 par rapport à l'impulsion de pré-établissement initial la seconde impulsion de la séquence d'écriture trou- verait le champ transversal à un angle de 1800 du premier champ transversal. On a d'hermine que si le champ transversal est appliqué dans le môme sens pendant chaque phase de la séquence d'écriture, l'effet favorable sur le cycle de lec- ture est sensiblement perdu.
En fait, à moins que le sens du champ transversal ne soit inversé de façon alternée, le cycle des lectures a été trouvé sensiblement plus lent dans le fait de la durée d'établissement de la pointe. En rame- nant ce comportement aux théories dont il a été question plus haut, puisque des parois de sens opposé de 1800 ont été trouvées propres à s'annuler l'une l'autre, on comprend qu'à moins que le champ transversal n'ait été changé de sens de façon alternée pendant le cycle d'écriture, la chance de formation des parois de 360 est réduite. L'absence de paroi de domaines de 3600 si c'est le cas, en fait, explique le comportement anormal du système que l'on rencontre lorsque l'on applique un champ transversal à inversion alternative.
En se reportant à présent spécifiquement à la figure 3, on y verra que le système indiqué de façon générale par 20 com- prend le toro±de de ferrite 11 en môme temps qu'un enroule- ment d'entrée 12 et un enroulement de sortie 13. En plus,
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le système est entouré d'un enroulement plus grand 21 tel qu'un enroulement de soléno±de qui est commandé par une sour- ce d'entrée 22. La source 22 est propre à fournir dos im- pulsions transversales qui passent alternativement dans l'un ou l'autre des deux sens. Cette particularité permet la production de champs transversaux que l'on peut coupler au noyau pour aider à sa commutation et pour en modifier les caractéristiques.
On se reportera à l'exemple 1 donné ci-après comme exemple de fonctionnement suivant la présente invention.
Exemple
En se reportant à la technique qui a été exposée précédemment, un noyau de ferrite fournit par Indiana Général Ceramic Corporation, Ceramic Division ; Keasbey, New Jersey, vendu sous la désignation de code N S5 est muni d'un en- roulement d'entrée ayant 4 tours et d'un enroulement de sortie ayant 2 tours. L'entrée est commandée par un généra- teur dont la sortie est un signal de 50 volts, 1000 milliè- mes, une impulsion de pré-établissement utilisant un signal de 70 millièmes pendant une durée de 9,6 micro-secondes.
La seconde phase de l'impulsion d'écriture comprend un signal d'entrée à 200 millièmes pour une période de 5 microsecondes.
L'impulsion de lecture est de 70 millièmes pendant une dur,. de 100 microsecondes. Le signal de sortie est lu sur l'en- roulement à deux spires par des moyens habituels; la sortie obtenue est amplifiée, reportée ou traitée d'autres façons pour en permettre l'utilisation. Le temps d'établissement de la pointe du signal de sortie lorsque l'impulsion est limitée dans le temps a été appliquée initialement est de 6,2 micro-
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secondes tandis que le temps d'établissement de pointe pour le même noyau traité par un cycle habituel est senziblement plus long, et vaut 9,6 microsecondes.
En plus diurne impulsion unique de pré-établissement qui amènera le noyau dans un état magnétique tel que déter- miné suivant la ligne B-C-A de la figure 4, on peut utiliser plusieurs impulsions limitées dans le temps, sensiblement plus petites que l'impulsion indiquée ci-dessus. Le même effet peut être obtenu pourvu que le noyau n'atteigne pas un état d'équilibre magnétique qui se trouve sensiblement à un ni- veau maximum. La multiplicité des impulsions limitées dans le temps peut so présenter sous forme de plusieurs cycles d'écriture si on le 1 désire.
Alors que l'on a décrit les particularités do la présente invention principalement pour des toroides de fer- rite, on comprendra que d'autres noyaux peuvent être utilisés, on y comprenant.les noyaux d'alliage métallique sous forme massive ou sous forme de pellicule. On remarquera aussi que les exemples présentés ci-dessus sont destinés à faciliter la compréhension de la technique de la présente invention et ne visent pas à en limiter la portée. Les spécialistes pourront partir de cet exemple spécifique sans -s'écarter de l'esprit et de la portée de la présente invention
Légende des figures
On a désigné par I l'entrée, par 0 la sortie;
W signifie écriture, R lecture, RR rétablissement.
On a indiqué le fonctionnement normal par N0 et le fonction- nement limité dans le temps par TL.