воздействует один адресный импульсный сигнал + /от/2, своего состояния не изменяют и в них записывается код 0.
Считывание числовой информации из ЗУ производится под действием импульсного сигнала считывания, поданного в адрес ную шину выбранной числовой литейки. Импульсный сигнал
считывания равен — 1т, |
т. е. имеет обратный знак и ампли |
туду, достаточную для |
создания поля величины — Нт. Под |
действием этого сигнала все сердечники избранной числовой ли нейки переводятся в состояние — Вт. П.ри этом ib выходных шинах, которые связаны с сердечниками, перемагнпчивающимнея из единичного состояния + В Г, образуются импульсные кодо вые сигналы, изображающие код 1, а в остальные выходных ши нах — сигналы, изображающие под 0.
Так как считывание производится одновременно со всех сердечников числовой линейки, то разряды двоичного числа вы даются на выход параллельным кодом.
В рассмотренной схеме МОЗУ типа 2D с одним сердечником на двоичный знак не предъявляется жестких требований к ве личине импульсных сигналов считывания, а также к парамет рам ферритовых сердечников, и это является ее достоинст вом. Однако она имеет н существенные недостатки: сопротив ление цели считывания не является постоянным, а зависит от значений разрядов считываемого числа, что создает неблаго приятные условия для работы усилителей-формирователей; кро ме того, возникают помехи при считывании нулевых разрядов числа.
Перечисленными недостатками не обладает схема МОЗУ структуры 2D второго типа.
Рис. 15.5.
Схема МОЗУ структуры 2D с двумя сердечниками на двоич ный знак. Основу МОЗУ этого типа составляет ячейка памяти, предназначенная для хранения' одного многоразрядного двоич
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ного числа |
(рис. 15.6). |
Ячейка |
образуется |
адресным |
сердечни |
ком |
(АС) |
и числовой линейкой из п пар сердечников: |
рабочих |
(PC) |
и стабилизирующих (СС). |
|
Обмотки |
Адресный сердечник имеет четыре обмотки (шины). |
wx |
и |
Wy — адресные, |
их |
пересечение |
определяет |
номер |
(адрес) |
ячейки 'памяти в МОЗУ. Третья обмотка w„ |
носит на |
звание обмотки подмагничивания. Под действием протекающе го по ней тока подмапничиваимя / п адресный сердечник удер живается в состоянии намагничивания — Вт. Обмотка wz является выходной обмоткой адресного сердечника и считываю щей обмоткой для сердечников PC и СС числовой линейки. Ра бота ячейки .памяти состоите следующем.
При считывании информации на адресные шины выбранной
ячейки подаются |
импульсные сигналы |
1Х и |
1у, которые для |
данных |
адресных |
сердечников |
составляют |
половинные токи |
+ /,„/2. |
Адресный сердечник |
(АС), |
находящийся на пересе |
чении этих шин, под действием суммарного магнитного поля напряженностью + Нт = Нх + H v переходит из исходного со стояния —Вт в состояние + Вт.
В момент перемагничивапия в обмотке до, образуется им пульс тока отрицательной полярности — I z . Величина этого тока
достаточна для перемагнпчпванпя всех сердечников одного ряда числовой линейки (PC или СС). Обмотка ДОг проходит через рабочие и стабилизирующие сердечники в противоположных направлениях, поэтому под действием импульса —/Zl все ра
бочие сердечники устанавливаются |
в нулевое |
состояние |
—Вг, |
а стабилизирующие — в единичное |
состояние |
-1- В г . При |
этом |
в выходных обмотках «Счнт.» числовой линейки образуются кодовые сигналы, соответствующие значениям разрядов считы ваемого числа. Код 1 изображается импульсом отрицательной полярности, а код 0 — импульсом положительной полярности.
Запись информации в ячейку памяти производится в момент перехода адресного сердечника в исходное состояние —Вт под действием тока под.магннчивання /„. В этот момент в обмотке wz образуется импульс тока /,„ положительной полярности.
Его величина составляет 2 / 3 и недостаточна для пеоемагни- чив-аиня сердечников числовой линейки. При записи 1 на за писывающую шину соответствующего разряда числовой линейки
подается импульс тока положительной полярности |
+ / 3 вели |
чины |
1/3 |
1т- В |
результате действия |
суммарного |
магнитного |
поля |
HZt |
\- Нл, |
образуемого токами |
/-„ и /35 рабочий сердечник |
переходит в единичное состояние + Вг, а стабилизирующий сердечник' своего магнитного состояния не меняет и также находится в единичном состоянии.
При записи 0 на шину «Зап.» соответствующего разряда числовой линейки подается импульс тока отрицательной по-
лярностп —/3. В этом случае на рабочий сердечник будет дей ствовать магнитное поле, равное разности Hz^ — Н3, которое
исходного магнитного состояния сердечника не изменяет. Ста билизирующий сердечник этого разряда оказывается под воз
действием |
магнитного |
поля, равного сумме |
— (A/~a -f Н3). |
Так |
как шина |
wz |
прошивает стабилизирующие сердечники в про |
тивоположном, |
нежели |
рабочие сердечники, |
направлении, |
то |
это поле имеет знак минус. Под действием его стабилизирую щий сердечник данного разряда переводится из единичного состояния в нулевое. Таким образом, при записи кода 0 в ка
ком-либо |
разряде |
числовой линейки |
и |
рабочий, |
и |
стабили |
зирующий |
сердечники |
этого |
разряда |
|
|
принимают |
зна |
чение |
остаточной |
намагниченности —Вг («О»), |
а |
при записи |
кода |
1 оба сердечника устанавливаются в состояние |
+ В Г («1»), |
Состоянии сердечников числовой линейки при записи .и счи |
тывании информации .приведены в табл. |
15.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 15.1 |
|
Операции |
PC |
сс |
Под |
действием каких |
сигналов |
|
|
|
|
|
выполняются |
операции |
|
Исходное состояние |
0 |
1 |
/- — на PC и СС |
|
|
|
|
|
|
|
|
*1 |
|
|
|
|
|
|
|
Запись «1» |
|
1 |
1 |
|
Аг, т |
/з — на |
PC |
|
|
|
— Аг2т |
А— на |
СС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Считывание «1» |
0 |
1 |
|
— Аг |
— на |
PC |
|
|
|
, |
I- |
|
— на СС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
' 1 |
|
|
|
|
|
Запись «0» |
|
0 |
0 |
|
12 — Ai — на |
PC |
|
|
|
—Аг — Ai— на СС |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Считывание «0» |
0 |
1 |
|
— /- |
|
— на PC |
|
|
|
• |
/, |
|
— на СС |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
Временная диаграмма |
работы |
ячейки |
памяти МОЗУ |
этого |
типа показана на рис. 15.7.
При построении МОЗУ структуры 2D с двумя сердечниками на двоичный знак ячейки памяти объединяются в трехкоорди натную матрицу (рис. 15.8). Количество ячеек памяти .в матри це в МОЗУ может быть различным. Магнитный куб МОЗУ емкостью 1024 ячейки содержит 16 матриц. В каждой матрице имеется по 64 ячейки памяти. Кроме магнитного куба в состав МОЗУ входят: схема выбора адреса, схема записи и выдачи информации (рис. 15.9).
Схему выбора адреса образуют регистр адреса и коорди натные дешифраторы: дешифратор адреса по координате X
(ЬСХ) и дешифратор адреса по координате У (ПСУ). В регистр адреса записывается число, определяющее номер ячейки па мяти МОЗУ, в .которую нужно записать или из которой нужно выбрать информацию. Старшие разряды адреса подаются на дешифратор X, а младшие разряды — на дешифратор У. В ре зультате на выходе каждого дешифратора выбираются те шины, на пересечении которых находится адресный сердечник и свя занная с ним числовая линейка (ячейка памяти).
Зала
1гг l J s
PC
I n
In
CC
ha
IStn
Р 1 |
j~ e |
= |
■ |
-------1--- |
|
1 |
Ы |
1 |
1 |
|
1 |
|
!1 |
|
1 |
1ы8 1 \3али со О |
\Счигг ыВ. О 1 |
|
|
------ 1------ |
|
|
|
-Г-1- - |
|
п |
|
|
.. |
----------- |
|
|
|
1 |
" |
! |
1 |
|
1 |
|
1 |
__ |
j__ —. |
|
. |
1 |
1 |
|
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
1 |
I |
1 |
J |
|
1 |
' |
! |
Ш Г |
| |
_ |
_ •» |
' |
|
/з |
|
|
! |
|
п |
У |
| |
1 |
- |
1 |
|
; |
|
/ ’ i |
|
1 |
|
|
1 |
|
Рис. 1-5.7.
Запись информации ('чисел и команд программы) в выбран ную числогую линейку производится параллельным кодом через схему зап' ри.
Считывание Из ячеек /памяти МОЗУ производится такжё па раллельным .кодом через усилители! сигналов и схему выдача,- Управление работой МОЗУ осуществляется при помощи спе циальной схемы управления. Время обращения к МОЗУ при записи или выборке одного числа характеризуется величиной, измеряемой десятками микросекунд.
Вход {адрес)
от УУ
Рис. 16.9.
Таким образом, МОЗУ структуры 2D с двумя сердечниками на двоичный знак относится к числу быстродействующих и помехоустойчивых оперативных запоминающих устройств.
Надежность представления разрядов числа при считывании! обеспечивается за счет форсированного перемашичикания адресных сердечников и двухполярного представления кодовых сигналов 0 и 1.
К наиболее существенным недостаткам МОЗУ с линейной выборкой следует отнести увеличенный расход ферритовых сердечников и сложность схемы управления записью и'счнты-, ванием.
МОЗУ Структуры 2,50
МОЗУ со структурой 2,5D (рис. 15.10) представляет собой запоминающий массив в виде двумерной матрицы со схемой управления и разрядными усилителями 'считывания.
Матрица имеет горизонтальные шины X, вертикальные шины
В О!х о д ( с л о в о )
Рис. 15.10.
У и обмотки считывания. В точках взаимного пересечения ши» располагаются ферритовые сердечники. Весь массив разбит на секции по количеству разрядов запоминаемых слов. Каждая обмотка считывания охватывает все сердечники одной разряд ной секции. В соответствии с числом разрядных секций шины Y разделены на группы. Если МОЗУ предназначено для хра нения N слов по п разрядов, то в (пределах разрядной секции располагается N сердечников, а количество независимых групп шин У составляет п.
В пределах разрядной секции каждая шина X пересекает п ферритовых сердечников, через каждую пару которых, обра зуя петлю, проходит одна из шин У разрядной группы.
Запись информации в МОЗУ начинается с очистки выбран ной ячейки от старой информации. Затем в соответствии с за данным адресом возбуждается током записи +1Х одна из ли-
ний X и током + }у те линии Y (по одной в каждой разрядной
|
|
|
|
|
|
группе), которые соответствуют разрядам слова, содержащим |
1. |
Сердечники, получившие |
полное возбуждение |
/,„ = |
1Х + |
/у, |
переключаются в состоящие |
«1». В тех разрядах, |
где |
линии |
Y |
'не получили возбуждение, |
сердечники остаются в состоянии «О». |
Так записывается слово в ячейку памяти МОЗУ типа 2,5D. |
|
Считывание информации |
из МОЗУ также осуществляется |
по принципу совпадения токов. Согласно заданному адресу током с амплитудой — / х возбуждается одна из шин X и током
— /у по одной одноименной шине Y в каждой разрядной группе. При этом в каждом разрядном секторе один сердечник на пе ресечении линии слова и разряда получает полное возбуждение
током — 1т = — (Ix Н- / у), а другой |
сердечник на втором пе |
ресечении — «нулевое» возбуждение, |
поскольку в этом пере |
сечении токи вычитаются. Таким образам, в каждом разряде полное возбуждение получает только один сердечник и, в за висимости от записанной в нем информации, он либо пере ключается из состояния «1» в состояние «О», генерируя в шине считывания сигнал 1, либо не переключается, если в нем был записан 0.
Рассматривая процессы, происходящие в МОЗУ со струк турой 2,5D, можно заметить, что чтение в нем выполняется аналогично чтению в МОЗУ со структурой 3D, а запись — ана логично записи в МОЗУ типа 2D. Вместе с тем МОЗУ струк туры 2,5D выгодно отличается от других структур. В нем имеет ся небольшое взаимное влияние разрядных обмоток и обмоток считывания, поэтому переходные процессы в обмотке считы вания при записи, протекают значительно быстрее, чем в ЗУ со структурами 2D и 3D.
При одной н той же емкости в МОЗУ со структурой 2,5D линии управления имеют меньшую длину и пронизывают мень шее количество сердечников по сравнению с МОЗУ типов 2D и 3D. Все это позволяет строить МОЗУ структуры 2,5D большой емкости и высокого быстродействия.
В ряде случаев быстродействие оперативных запоминающих устройств оказывается недостаточным и в состав машины при ходится включать сверх перспективные ЗУ (СОЗУ) небольшой емкости (на несколько сотен слов) с временем обращения по рядка десятков или сотен наносекунд. Такие СОЗУ могут выполняться на сердечниках, тонких магнитных пленках, полу проводниковых интегральных схемах. Они применяются для согласования быстродействующих логических устройств про цессора и более медленных ОЗУ.
'§ 15.3. Односторонние запоминающие устройства
Односторонним или постоянным называется такое ЗУ, из которого машина может производить только считывание ин-
4И?
формаций, а изменение информации! в нем осуществляется оператором вручную, при монтаже и т. п. Считывание в одно стороннем ЗУ происходит без разрушения хранящейся ннфор-
ма-ции.
ВЦВМ односторонние ЗУ находят применение для хранения постоянной, не изменяющейся в процессе вычислений инфор мации и многократной выдачи ее в другие устройства машины.
Ктакой информации относятся тестовые программы, стандарт ные подпрограммы для вычисления часто встречающихся функ ций, математические и физические константы, табличные дан ные и др. Большой емкости от односторонних ЗУ не требуется, но, как и ОЗУ, они должны обладать большим быстродействи ем. Поэтому часто они строятся на таких же элементах, - что и оперативная память. На рис. 15.11 приведена схема односто роннего ЗУ, построенная на числовых ферритовых линейках.
Рис. 15.11.
Числовую линейку образует адресная (входная) шина и связанные с нею ферритовые сердечники. Количество чисел, которые могут храниться в таком ЗУ, определяется количеством образуемых числовых линеек, а значения хранимых чисел — последовательностью прошивки входными шинами сердечников. Шина считывания («Счит.») прошивает все сердечники ЗУ
внаправлении, противоположном входным шинам. Кроме того, каждый сердечник имеет выходную шину.
Работа одностороннего ЗУ состоит .в следующем. Перед считыванием каждого числа производится его запись в числовую линейку. Для этого подается импульсный сигнал на соответ ствующую входную шину. Под действием импульса записи сердечники, через которые эта шина проходит, устанавливаются
вединичное состояние (+ ВГ), а сердечники, которые шина минует, остаются в исходном (нулевом) состоянии, (—Вг).
Для считывания выбранного числа подается импульсный сигнал на шину считывания. Под действием этого сигнала соз дается магнитное поле —Нт и все сердечники устанавливаются
внулевое состояние (—Вг ). При этом в выходных обмотках разрядных сердечников, которые переходят из единичного в
нулевое состояние, образуется импульсный сигнал, изображаю щий 1, а в выходных! обмотках сердечников, находившихся в нулевом состоянии', образуется сигнал помехи, изображаю щий 0.
Так как считывание производится одновременно во всех сердечниках числовой линейки, то все разряды числа выдаются на выход одновременно (параллельным кодом). Емкость одной секции ЗУ ограничена числом входных шин и не превышает 8—12. Для увеличения емкости односторонние ЗУ строятся из
нескольких |
секций. |
|
§ |
15.4. Внешние запоминающие устройства. |
, |
Внешние ЗУ (ВЗУ) предназначаются для длительного хра нения массивов, информации .и обмена гимн с оперативным и буферным запоминающими устройствами. .Применяются не сколько типов ВЗУ.
В З У на м агнитной ленте
Во многих ЦВМ внешние ЗУ выполняются на эластичной неперфорированной магнитной ленте шириной 35 и 12,7 мм, покрытой слоем лака с содержанием по объему 30—40% фер
ромагнитного порошка. Информация на ленте записывается по двум или трем уровням с плотностью записи до 32 знаков на миллиметр при помощи специальных магнитных головок. Прин цип расположения информации на широкой магнитной ленте
показан на рис. 15.12.
По длине лента разбивается на группы. Каждая груша имеет свой адрес, который определяется отверстиями «М груп пы». Их число на единицу больше номера группы. Группы
располагаются последовательно в порядке их номеров. Начало группы определяется отверстием «Начало .группы», а конец группы — отверстием «Конец грунты». В конце ленты выпол няются два отверстия, обозначающие «Конец ленты». Перед нулевой группой имеются два отверстия, обозначающие «На чало ленты». Диаметр отверстий — 2,5 мм.
По ширине ленты располагаются десять дорожек, восемь из которых предназначаются для записи кодов чисел и команд, одна дорожка (пятая) — для записи синхроимпульсов, опреде ляющих положение двоичных разрядов чисел на кодовых до рожках. Синхроимпульсы образуют слова, по п импульсов в каждом слове. Каждый д-И-й импульс записывается на шестую дорожку и носит название маркерного импульса. Он служит для разделения слов, определяющих ячейки памяти на дорож ках магнитной ленты. Кодовые дорожки в группе образуют зоны. Адрес зоны определяется номером группы и номером зоны (магнитной головки). Максимальное количество слов в зоне равно 1024. Слова в зоне записываются последовательно одно за другим.
При |
таком |
|
способе |
|
размещения на /магнитной |
4 |
ленте |
ограниченной дли |
|
ны может быть записана |
|
ииформация |
|
большого |
|
объема. |
Так, |
например, |
|
на 50 м длины магнитной |
|
ленты, |
|
разбитой |
на |
|
8 групп |
по |
8 |
зон |
в |
|
каждой |
группе |
и |
по |
|
1023 |
рабочих |
|
слова |
в |
|
каждой зове, может быть |
|
записано |
более |
64 тысяч |
|
двоичных |
31-/разрядных |
|
слов.
'В процессе работы ЗУ производится перемотка магнитной
ленты |
при |
помощи |
электромеханического |
устройства |
(рис. |
15.13). |
Ролики 2 непрерывно вращаются от двигателя с |
постоянной скоростью в различных направлениях. Направление движения .магнитной ленты 1 обеспечивается при срабатывании того 'или иного соленоида 3, который прижимает резиновым валиком ленту к поверхности ролика. В 'процессе перемотки при помощи фотоэлементов 5 на магнитной ленте выбирается номер группы, а .при помощи магнитных головок 4 производится запись или считывание информации.
Накопитель на магнитной ленте шириной 12,7 мм и длиной 732 мм имеет .емкость 23 Мбайт.
Недостатком внешней памяти на магнитной ленте является
