книги из ГПНТБ / Бирюков Н.Е. Основы электронной вычислительной техники

т. е. лампы Л х и Л2 одинаковы и /?а = R \ — R.,. По этой при­

чине после включения напряжения любая лампа может оказаться запертой. Если заперта левая лампа, то на ее аноде создается вы­ сокое напряжение, а на аноде правой лампы за счет падения на­ пряжения па анодном сопротивлении Ra>— низкое. Благодаря

анодно-сеточным связям эти напряжения передаются на сетки про­ тивоположных ламп. В данном случае на сетке лампы Л\ будет низкое напряжение, а па сетке лампы Л 2— высокое. При правиль­ ном выборе параметров схемы эти сеточные напряжения удержи­ вают лампы триггера в устойчивом состоянии.

Для переключения ламп триггера из одного устойчивого состоя­ ния в другое рациональнее подавать отрицательные импульсы на сетки этих ламп.

Пусть на сетку отпертого триода Л\ подан отрицательный им­ пульс. Тогда анодный ток / 3i этого триода начнет уменьшаться,

а напряжение на его аноде — резко возрастет. Следовательно, уве­ личится положительное напряжение на сетке триода Л 2, вслед­ ствие чего появится ток 1а>в его анодной цепи. Последнее вызовет

падение напряжения на аноде триода Л 2, что в свою очередь при­ ведет к дальнейшему уменьшению положительного сеточного на­

дача импульсов называется подачей через счетный вход. На схеме этот вход обозначен Вх • сч.

При работе в счетном режиме триггер запускается каждым пусковым импульсом, и переходный процесс заканчивается значи­ тельно раньше прихода следующего импульса.

Полупроводниковые диоды Д х—Д а устанавливаются для того, чтобы пусковые импульсы воздействовали на сетку только отпер­ того триода.

Как только триод запирается, диод тоже запирается из-за низ­ кого напряжения на сетке лампы. Таким образом диоды распреде­ ляют импульсы в сеточных цепях ламп триггера.

50

подключается неоновая лампа. То положение триггера, при кото­ ром неоновая лампа горит, соответствует коду 1, противополож­ ное положение триггера соответствует коду 0.

На рис. 29 приведена схема триггера на двух плоскостных по­ лупроводниковых триодах типа «р—п—р». Управление работой схемы осуществляется положительными импульсами.

Рис. 29

Если положительный импульс напряжения подан на вход А, то триод Т1 запирается и коллекторный ток, проходящий через сопро­ тивление RK , уменьшается до ничтожно малого значения. При

этом на выходе Q образуется низкий потенциал примерно рав­ ный — Ек. Через обратную связь этот низкий потенциал по цепоч­ ке RiC-x передается на основание триода Т2 и отпирает его. Тогда через сопротивление R K начнет проходить относительно большой

коллекторный ток, а напряжение на коллекторе триода Т2 изме­ нится от — Е к почти до 0. Следовательно, на выходе Р создается относительно высокий потенциал. В таком положении триггер остается до тех пор, пока на вход В не будет подан положитель­ ный импульс, который возвратит триггер в первоначальное со­ стояние.

Конденсаторы Cj и С2, как и в ламповом триггере, служат для ускорения , переходных процессов. Положительное напряжение + 4,5 в, подаваемое на основание триодов Г] и Т2, повышает устой1 чивость работы схемы.

Триггер на полупроводниковых триодах с двумя устойчивыми состояниями может иметь и один вход (на схеме этот вход обозна­ чен Вх • сч). В этом случае входы А и В объединяются и пусковые

попадает на основание открытого триода и запирает его. Дальней­

§ 18. РЕГИСТР

Регистром называется устройство, предназначенное для запо­ минания, т. е. хранения разрядов одного двоичного числа.

Регистр представляет собой совокупность триггерных ячеек, число которых соответствует количеству разрядов в числе.

Регистр обеспечивает выполнение следующих операций:

1.Прием числа из запоминающего устройства.

2.Изменение кода числа, т. е. выдача числа в прямом или об­ ратном коде.

3.Преобразование последовательного кода числа в парал­

лельный.

4. Сдвиг числа вправо или влево на нужное число разрядов (нормализация или изменение порядка числа). '

Для выполнения перечисленных операций применяются реги­ стры параллельного действия и последовательного действия.

Коды двоичных чисел

Рис. 30

вого триода предыдущего триггера. Перед началом счета все триг­ геры счетчика устанавливаются в нулевое состояние путем подачи импульса «сброс». Подсчитываемые импульсы положительной по­ лярности подаются на счетный вход триггера младшего разряда.

После подачи первого входного импульса первый триггер Т\ переходит в состояние «1», при этом на его правом выходе появ­ ляется низкий (отрицательный) потенциал, а на вход триггера Т2 подается отрицательный импульс. Так как только положительный импульс может изменить состояние триггера, последующие триг­ геры остаются в первоначальном состоянии. Второй импульс, подан­ ный на вход счетчика, переводит триггер Т\ в состояние «О», при этом с его выхода на вход второго триггера Т2 передается положи­ тельный импульс, который переводит этот триггер в состояние «1».

Рис. 31

Отрицательный импульс, возникший на входе третьего триггера, не изменяет его состояние. Третий импульс, поданный на вход счет­ чика, снова переводит первый триггер в положение кода 1, на входе второго триггера появляется отрицательный импульс, кото­ рый не изменяет его состояние. Следовательно, после третьего им­

в состояние «0». Возникший при этом на его выходе положитель­ ный импульс триггер Т2 переводит в положение «0».

Положительный импульс с выхода второго триггера переводит третий триггер из состояния «0» в состояние «1». Таким образом, второй триггер переходит в другое состояние после каждых двух импульсов, поданных на вход счетчика. Третий триггер будет пере­ ходить в другое состояние после каждых четырех импульсов, чет­ вертый — после восьми.

Если счетчик содержит п последовательно соединенных тригге­ ров, то лишь после прохождения 2” входных импульсов на выходе счетчика появится один импульс,

54

Для возвращения триггеров счетчика в первоначальное состоя­ ние подается широкий положительный импульс на общую шину «сброс», соединенную с базами левых триодов всех триггеров.

Количество триггеров в счетчике команд определяется из выра­ жения

»-т = log2N,

где Л' — количество ячеек памяти оперативного запоминающего устройства. Например, при Л'=1024

щ. = 1OR21024= 10.

§20. СДВИГАЮЩИЙ РЕГИСТР

Варифметическом устройстве для запоминания кода числа и для сдвига его на один или несколько разрядов вправо или влево служит сдвигающий регистр.

Принципиальная схема сдвигающего регистра на три разряда, выполненного на триггерах, приведена на рис. 32. Здесь выход одной триггерной ячейки соединен с входом, следующей не непо­ средственно, а через линии задержки Л3,ь Л3% и Л 33. Схема рабо­ тает следующим образом. Пусть в регистре хранится двоичное число 111, при котором каждая триггерная ячейка, находится в по­ ложении, соответствующем коду 1. Если подать на шину сдвига один импульс, то все триггерные ячейки будут одновременно воз­ вращены в начальное состояние, соответствующее коду 0. Тогда в линии задержки Л З и Л 32 и Л 33 будут переданы импульсы отри­ цательной полярности. Эти импульсы, задержанные в линиях за­ держки, через некоторое время поступят на вход следующих триг­ герных ячеек Т2 и Т{ и перебросят их в положение, соответствую­ щее коду 1•

Р и с . 32

Если в предыдущей ячейке был код 0, то в линию задержки не будет передан импульс, и в следующей ячейке после импульса сдвига опять будет код 0.

В рассматриваемом нами случае после первого импульса сдви­ га вместо кода 111 получим код 011, т. е. число сдвинется вправо на один разряд.

55

Если на шину сдвига подать три импульса, то после их прохож­ дения на выходе регистра получим последовательный код числа 111, хранившегося в регистре, а сам регистр будет характеризо­ ваться кодом 000.

Линии задержки в сдвигающем регистре выполняют роль запо­ минающих элементов для импульса, поступающего с выхода пре­ дыдущей ячейки на вход последующей. Время задержки импульса подбирается так, что к моменту поступления импульса с линии за­ держки на вход триггера все переходные процессы в нем прекра­ щаются. Обычно это время не превышает 0,3 : 0,5 мксек.

§ 21. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ (ДЕШИФРАТОРЫ)

Функциональная схема избирательного устройства представ­ лена на рис. 33. Сущность работы дешифратора заключается в том, что при подаче на его входы любой комбинации сигналов на выходе схемы должен получаться сигнал только на одной опреде­ ленной шине. Входными сигналами являются двоичные перемен-

К дешифраторам предъявляются

Рис. 33

два основных требования:

1.Быстродействие, т. е. время, необходимое для преобразова­ ния кода числа, подаваемого на вход дешифратора, в управляю­ щий сигнал, который возникает на одной из выходных шин деши­ фратора.

2.Надежность работы, которая зависит от типа элементов де­ шифратора и от их количества.

Наибольшее распространение получили избирательные схемы

Диодные дешифраторы. Схема простейшего диодного дешифра­ тора изображена на рис. 34.

Основные элементы схемы — триггерный регистр, состоящий из

56

Схема дешифратора работает следующим образом. Если, на­

больше сопротивления диода в прямом направлении. По этой при­ чине высокий потенциал, соответствующий коду 1, возникает только

Таким же способом можно рассмотреть и остальные варианты

таблицы.

При А = 0, 5 = 1 высокий потенциал передается на выход Q, «'при комбинации А = 1, 5 = 0 — на выход R.

Магнитные дешифраторы. В магнитных дешифраторах по ана­ логии с подобными диодными дешифраторами матрица построена не на диодах, а на магнитных сердечниках. На рис. 35 представ­ лена ферритовая матрица магнитного дешифратора. Магнитные сердечники, составляющие ферритовую матрицу, располагаются рядами, образуя плоскую прямоугольную сетку. Каждый сердеч­ ник имеет четыре обмотки: две входные, образуемые координа­ тами Х( и y h одну выходную, обозначенную соответствующей

57

цифрой, и одну обмотку подмагничивания, образуемую проводом, проходящим через все сердечники. На обмотку подмагничивания подается постоянное смещение, при помощи которого магнитные сердечники немедленно после переброса возвращаются в первона­ чальное состояние насыщёния. .

Для перемагничнваппя сердечников матрицы па координатные шины х/ и у/ подаются импульсы тока. Величина тока подбирается так, чтобы ампер-витки awx или ат\, оказались недостаточными для перемагничивапия сердечника, если импульс тока подается только на одну входную обмотку. Если же импульсы поступают одновременно па обе входные обмотки сердечника, то создаваемая ими суммарная напряженность магнитного поля достигает вели­ чины Нт, вследствие чего сердечник перебрасывается в другое со­ стояние насыщения, а в его -обмотке возникает импульс тока опре­ деленной полярности.

Следовательно, в зависимости от того, на какие из координат­ ных шин X/ или y L поданы импульсы тока, т. е., какие шины воз­ буждаются, соответствующий сердечник матрицы, находящийся на пересечении возбуждающих шин, перемагнмчивается, образуя при этом в выходной обмотке управляющий сигнал.

Итак, выбор сердечника, а значит, и образование сигнала на выходе матрицы производятся по принципу сложения ампер-вит­ ков awx и a w v.

58

Г Л Л В Л 4

ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОННЫХ ЦИФРОВЫХ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ МАШИН

§ 22. НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Решение различных задач на быстродействующих электронных цифровых вычислительных машинах связано с необходимостью хранения предварительно составленных программ, исходных дан­ ных и промежуточных результатов вычислений. В машине эти дан­ ные хранятся в запоминающих устройствах, которые являются одним из основных узлов ЭЦВМ.

Запоминающие устройства — ЗУ электронных цифровых вычис­ лительных машин предназначены для записи, хранения н выдачи кодов чисел и команд в соответствующие магистры и блоки ма­ шины.

Основными характеристиками запоминающих устройств явля­ ются емкость и быстродействие.

Под емкостью понимают максимальное количество чисел и

«Минск-1», выполненной на ферритовых сердечниках, составляет 1024 тридцатиодноразрядных чисел. Часть ЗУ, предназначенная для хранения одного n-разрядного числа, называется ячейкой памяти. Емкость ячейки определяется количеством двоичных раз­ рядов, которые она может вместить.

Запоминающее устройство состоит из набора ячеек памяти, пронумерованных натуральными числами 1, 2, 3 . . . п по двоичной системе счисления. Эти номера указывают местонахождения хра­ нящихся в ЗУ чисел, поэтому их называют адресами. Так, напри­ мер, адресный регистр машины «Минск-1» состоит из десяти триг­ геров. Десять двоичных разрядов регистра обеспечивают нахож­ дение всех 1024 ячеек запоминающего устройства (210= 1024). Емкость, или количество ячеек ЗУ, определяет круг задач, которые может решать машина.

Под быстродействием ЗУ понимается скорость записи или счи­ тывания двоичных чисел в запоминающем устройстве в секунду.

59