Brevet FR2168231A1 — publié le 19730831

1?invention se rapporte aux éléments à trois trous constituant les cellules de base d'une mémoire magnétique intégrée. On sait que l'élément magnétique à trois trous présente les principaux avantages suivants, par rapport aux tores magnétiques, par exemple tores en ferrite, actuellement très utilisés dans les mémoires magnétiques : - grandes tolérances de fonctionnement - grande vitesse de fonctionnement du circuit élémentaire. Toutefois, lors de la réalisation de mémoires comportant des milliers voire des dizaines de milliers d'éléments, on a décelé des effets parasites qui abaissent notablement la limite de fonctionnement à grande vitesse de ce type de mémoires. Ces effets parasites sont dans au fait que les fils de cssblage traversent un grand nombre d'éléments mémoires et sont, par conséquent, couplés entre eux sur de grandes longueurs. Cependant le couplage l'dans l'air" ne suffit pas pour expliquer l'importance des phénomènes parasites et il faut faire intervenir, comme on le montrera ultérieurement de façon détaillée, un couplage additionnel par induction magnétique résultant de petites imperfections des éléments magnétiques.Or, ces imperfections sont pratiquement inévitables dans la fabrication industrielle des mémoires à grand nombre d'éléments. L'invention remédie à ces inconvénients. eOn suppose, comme c'est le cas généralement, que 11 élément à trois trous est cablé de la manière suivante - un premier fil de commande, dit de "digit" d'après la littérature anglo-saxonne, entoure une première jambe de lI élément à trois trous, celle-ci étant située entre un premier trou et la péri phérie de l'élément - un deuxième fil de commande dit fil de "mot" traverse le trou médian situé entre les deuxième et troisième jambes dites jambes "médianes'l - un fil de lecture dit fil de " ense", d'après la littérature anglo-saxonne, entoure la quatrième jambe de 11 élément. Dans ltélément à trois trous classique, les quatre jambes ont, aux tolérances près, la même largeur nominale. Dans l'élément selon l'invention, l'une au moins des jambes médianes est elargie d'environ 10% par rapport à la largeur nominale. LZinvention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaitront au moyen de la description qui suit et des dessins annexés parmi lesquels - la figure 1 représente schématiquement et en perspective un élément connu de mémoire magnétique à trois trous - les figures 2, 3 et 4 sont des schémas des flux magnétiques dans l'élément de la figure 1 - les figures 5 à 7 sont des graphiques du courant en fonction du temps - les figures 8 à 13 sont des schémas des flux magnétiques normaux et des flux parasites; - les figures 14 et 15 sont des vues en plan d'éléments mémoires selon l'invention. L'élément connu de mémoire magnétique à trois trous de la figure t est représenté comme une plaquette d'épaisseur très petite par rapport à ses deux autres dimensions. les trous 11, 12 et 13 sont traversés par des conducteurs, à raison d'une spire par trou, faisant partie d'enroulements traversant successivement (dans une mémoire complète) un très grand nombre d'éléments placés sur une mtme ligne ou une mtme colonne, enroulements désignés comme suit - MM (trou 12) pour le fil de mot - SS (trou 13) pour le fil de sense - TT (trou 11) pour le fil de digit les spires TT et SS s'enroulent respectivement autour de jambes a et d, les jambes dites médianes, placées de part et d'autre du trou 12 étant désignées par b et c. les figures 2, 3 et 4 représentent les flux magnétiques dans les jambles a, b, c et d caractérisant trois états normaux de l'élément mémoire. Si l'on désigne par IL le courant d'une impulsion de lecture (fil ME), par - IL le courant de sens inverse, d'une impulsion de mot, par ID le courant d'une impulsion de digit, les valeurs des courants et des flux dans les différentes jambes sont données par le tableau suivant Etat Courants Flux dans les jambes Figure en NM t en TT a b c d "O" -T + A - B - C + D 4 Le passage de l'état initial à l'état "1" correspond à l'inscription d'un "1 " dans l'élément mémoire. Le passage inverse correspond à la lecture de l'état "1" et se traduit par une impulsion dans le fil de sense et à la détection d'un "1" par les circuits de lecture. Le passage de l'état initial à l'état "O" correspond à l'inscription d'un "O". La lecture du "O" se traduit par une absence d'impulsion dans le fil de sense. On va exposer maintenant ce qui se produit dans ltenroulement de sense lorsqu'interviennent les phénomènes parasites. Soit une impulsion de courant digit ID, sensiblement trapézosdale (figure 5) comportant une montée 51, entre les instants t1 et t2 portés sur un axe des abscisses Ot, l'axe perpendiculaire OID étant l'aspe des ordonnées ; llimpulsion de courant ID comporte en outre un palier 50 entre les instants t2 et t3, et une descente 52 entre les instants t3 et t4. Le couplage dans l'air entre les fils de digit et de sens e provoque des courants induits dans ce dernier fil, traversant de nombreux éléments mémoires. Il s'agit d'impulsions correspondant respectivement aux temps de montée et de descente du courant ID. Si l'on trace un graphique du courant IS dans le fil de sense d'une façon analogue à ce qui a été fait figure 5 pour le courant ID, on devrait obtenir la courbe de la figure 6 où l'on voit deux impulsions de sens contraire 61 et 62. Ces impulsions sont séparées par un intervalle de temps où le courant IS est nul. En fait, il nten est pas ainsi dans la réalité comme le prouve l'enregistrement oscillographique représenté figure 7. On y voit à la suite des impulsions 61 et 62 des impulsions de moins grande amplitude mais de plus grande durée qui sont de sens contraires à l'impulsion qui précède. La première (71) commence à l'instant t2 et n'est pas terminée à l'instant t3 où débute l'impulsion 62 de mtme sens que l'impulsion 71. La seconde (72) commence à l'instant t4 et se prolonge au-delà de l'ins- tant t5 où le courant IS est inférieur au seuil de détection par les organes de lecture. On a constaté,pour l'intervalle de temps "t5-t4" des durées de l'ordre de plusieurs centaines de nanosecondes alors que les intervalles "t2-t1" et "t 4-t3,, sont inférieurs au cinquantième de microseconde. Pour expliquer l1oscillogramme de la figure 7, il faut, comme il a été constaté en examinant successivement différentes hypothèses, faire intervenir des portions non saturées du circuit magnétique dans deux au moins des jambes a, b, c et d. On supposera tout d'abord que des petites zones non saturées a1 et d1 existent dans les jambes a et d. Ceci a des chances de se produire notamment si les jambes a et d ont une largeur supérieure à la largeur nominale ainsi qu'il a été représenté figure 8 (où l'on a volontairement porté à environ 25 fio le pourcentage supplémentaire de largeur de ces jambes). Les flux d'aimantation rémanente représentés figure 8 correspondent à un état "1" normal (-A, -B, -C, -1)). Lorsqu'un état "1" a été inscrit dans un élément mémoire, ici celui de la figure 8, les éléments de la mdme rangée, traversés par le mEme fil de "digit" sont susceptibles de recevoir des impulsions de digit destinées à l'inscription d'un état "O" dans un quelconque des éléments d'une colonne (ou mot) distincX de de celle de lsélément de la figure 8. Plusieurs impulsions de digit peuvent ainsi se succéder avant que l'élément de la figure 8 soit revenu à l'état initial. On considèrera l'effet sur l'élément de la figure 8, d'une première et d'une deuxième impulsion de digit, destinées à l'écriture dans les éléments de la mtme ligne. La première impulsion fera généralement basculer lsaimantation -A, qui devient +A et l'élément -C qui devient C. La zone a1 non saturée ne joue pas de r6le à ce stade. On a ainsi un état "1" perturbé. Nais cette perturbation est sans influence sur l'information qui sera lue ultérieurement car 11 aimantation n'a pas changé dans la jambe de "sense", Le flux de la jambe a se ferme dans la jambe b, le flux de la jambe d reste inchangé et se ferme dans la jambe c dont l'aimantation a bascule, mais ceci n'a aucun effet sur le fil de sense. La deuxième impulsion ne produirait aucun effet si la zone a1 n'existait pas. Dans le cas présent, il nain, dans cette zone, un flux +A1 qui tend à se refermer dans une zone non saturée donc dans la jambe de sense à cause de la présence de la zone d1. Un flux de sens contraire à l'aimantation -D, s'établit dans la jambe d. La brève existence du flux +DI (durée de l'ordre de grandeur de celle de l'impulsion de digit) suffit pour créer des inductions parasites dans le fil de sense. L'expérience montre que l'amplitude de ces phénomènes demeure importante pendant une durée qui peut atteindre plusieurs centaines de nanosecondes dans le cas où la rangée dIéLéments en comporte des milliers. On a représenté, figure 11, ce qui se produit, au stade du "1" perturbé (figure 9) lorsque la zone d1 n1 existe pas mais qu'il existe, en revanche, une zone b1 non saturée dans la jambe b. On voit que le flux aA1 se referme alors en -31 et qu'il n'existe pas de flux transitoire dans la jambe d à condition toutefois que la zone b1 soit suffisamment étendue. il en est de mime, figure 12, lorsqu'on remplace la zone b1 par une zone c1 non saturée dans la jambe c. On a représenté, figure 13, un état "O" perturbé par l'arrivée d'impulsionsde digit destinées à d'autres éléments de la mdme rangée, lorsqu'il existe comme en figure 8, des zones a1 et d1. En ce cas l'effet produit est différent puisque le flux +A1 se referme dans la jambe d en créant un flux +D1 de mtme sens que l'aimantation +D. Mais cet effet, bien que différent, n'en produit pas moins des inductions parasites dans le fil de sense. En conclusion, suivant que l'élément considéré est dans l'état "1" ou ou dans l'état "O", les effets parasites sont différents à la fois en signe et en valeur absolue ; ce dernier point est confirmé par les relevés oscillographiques. En conséquence, il n'est pas possible de créer un système de compensation en mettant par exemple en série deux mémoires dont les éléments comporteraient simultanément des états "1" et des états "O" en nombre constamment égal. Le remède proposé par l'invention consiste à éliminer ce phénomène en créant des zones non saturées dans les jambes c et d. On voit que,dans ce cas,le flux +A1 de la jambe a se referme dans llune ou l'autre des jambes b et c ou dans les deux à la fois (figures Il et 12). En fait, un élargissement de l'ordre de 10 ffi de l'une au moins des deux jambes médianes suffit pour faire disparattre les effets parasites. La figure 14 représente un type d'élément-mémoire conforme à l'invention dans lequel la jambe b est élargie d'une quantité "e" égale à 10 ou 15 % de la largeur nominale des autres jambes. La figure 15 représente un type d'élément-mémoire conforme à l'invention, dans lequel les jambes b et c ont été élargies de la mtme quantité "e" que ci-dessus. On nla pas représenté une autre variante possible de l'invention qui se déduit du type représenté figure 14 en permutant les jambes b et c. A titre d'expérimentation, on a constitué des mémoires comprenant un grand nombre d'éléments, suivant le type de la figure 15. On a constaté l'absence de phénomènes parasites de durée qui dépasse 100 nanosecondes. La bonne tenue des performances normales de rapidité constitue le principal avantage des mémoires conformes à l'invention. L'inconvénient auquel on peut s'attendre du fait de l'élargissement des jambes ne provoque en réalité qu'une augmentation très faible, de l'ordre de 4 à 5 % au plus sur les dimensions totales de la mémoire. On pourrait d'ailleurs éviter cet inconvénient en choisissant la solution qui consiste à diminuer les jambes a et d au lieu dtélargir les jambes b et c. On peut enfin combiner les deux solutions en diminuant de 5 à 7 % les jambes a et d et en augmentant de 5 à 7 % les jambes c et d. REVENlCAT IONS 1. Elément de mémoire magnétique intégrée, du type à trois trous, comportant deux jambes médianes et deux jambes extrêmes, les deux jambes extrtmes étant de largeurs égales et étant respectivement entourées par les fils de digit et de sense, caractérisé en ce que la largeur de l'une au moins des jambes médianes est plus grande dtenviron 10 % que la largeur desdites jambes extrêmes. 2. Elément de mémoire magnétique intégrée selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux jambes médianes sont de largeur supérieure, d'environ 10 %, à la largeur desdites jambes extrêmes. 3. Mémoire magnétique intégrée caractérisée en ce qu'elle est constituée par des éléments magnétiques selon l'une des revendications 1 et 2.