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

Рассмотрим процесс чтения числа, хранящегося в ячейке № 2. Отрицательный потенциал, поданный на вход шины у2, создает на-

hi

пряженность —- —0"'- во всех сердечниках второго горизонтального

ряда, но этого оказывается недостаточно для изменения их маг­ нитного состояния. При подаче отрицательного импульса на вход

шины Xi произойдет перемагничивание сердечника 5, вследствие чего в его считывающей обмотке с индуктируется э.д.с., которая создает импульс на выходе считывания. Подача импульса на шину х2 не вызывает перемагничивания сердечника, так как он был на­ магничен отрицательно и на выходе мы не получим импульса на­ пряжения. При подаче импульсов тока на шины xs и х4 перемагнигятся сердечники 7 и 8, и на их выходах возникнут импульсы напряжения.

Время записи и считывания в ЗУ на ферромагнитных сердечни­ ках измеряется микросекундами.

Из рассмотренного примера видно, что каждый горизонтальный ряд матриц образует одну ячейку для записи одного числа, а каж­ дый вертикальный ряд предназначен для записи одного из разря­ дов всех фиксированных в ЗУ чисел. Таким образом, если мы соз­ дадим матричную схему, которая содержит т горизонтальных и п вертикальных рядов, то емкость такого ЗУ будет составлять т двоичных чисел, каждая из которых может содержать п разрядов. Иными словами, каждый горизонтальный ряд представляет собой ячейку ЗУ, предназначенную для запоминания одного п-разряд­ ного числа.

В запоминающих устройствах большой емкости каждая рас­ смотренная матрица предназначается для запоминания только одного разряда всех чисел, а емкость всего ЗУ определяется про­ изведением количества вертикальных и горизонтальных шин лю­ бой матрицы. Количество установленных матриц в ЗУ является также количеством разрядов двоичных чисел.

Запоминающее устройство матричного типа обычно имеет фор­ му куба, так как сетка матрицы в таком устройстве имеет одина­ ковое количество входов по обеим координатам x-t и y h что даег возможность наиболее просто определять адреса ячеек памяти в этом ЗУ.

Оперативное запоминающее устройство, построенное на ферро­ магнитных сердечниках, называется магнитным оперативным запо­ минающим устройством, или МОЗУ.

Оперативное запоминающее устройство на магнитных сердеч­ никах матричного типа, предназначенное для записи многоразряд­ ных чисел, показано на рис. 43. Отдельные матрицы складываются так, что образуют матричный куб. Поскольку каждая матрица слу­ жит для хранения цифр одного разряда, количество матриц долж­ но быть равно количеству разрядов в запоминающих числах. Обычно в таких МОЗУ разряды чисел записываются и выбираются

70

параллельным способом, т. с. одновременно для всех матриц соот­ ветствующей ячейки. Для этого обмотки всех сердечников, лежа­ щих на одной горизонтали в разных матрицах кубика, соединяются последовательно. На схеме это показано ломаной линией абвгде.

КША

Рис. 43

Аналогично соединяется обмотка сердечников, лежащих па одной вертикали — ломаная линия а'б'в'г'д'е'. Каждая из последо­ вательно соединенных пеней по горизонтали и по вертикали пи­ тается от отдельного источника тока, усилителя и формирователя импульсов, которые находятся в блоке усилителей. Общая обмотка считывания каждой матрицы присоединяется через усилители счи­ тывания Уь У2 ■ . - Уп к соответствующим триггерам Ти Т2 . . . Тп регистра считывания.

Рассмотрим работу такой схемы.

При каждом обращении к запоминающем} устройству на его вход из центрального устройства управления машины приходит

управляющий импульс «запись» или «считывание» (в зависимости от производимой операции). Одновременно с управляющим им­ пульсом в регистр адреса х и регистр адреса у приходит код нуж­ ного адреса числа пли команды.

71

Выборка необходимой ячейки производится с помощью реги­ стров адреса и схем дешифраторов. Код адреса числа, принятый на регистр адреса, расшифровывается в схеме дешифратора. Вы­ бранным числом будет то, которое окажется на пересечении двух выбранных плоскостей (по горизонтали и по вертикали). Иными словами, надо выбрать одно из п направлений по стороне х каж­ дой матрицы и одно из п направлений по стороне у. Выполняется это с помощью двух дешифраторов, каждый из которых имеет п выходов.

Если емкость матриц 32x32=1024 числам, то регистр адреса должен содержать 10 триггеров, т. е. 210=1024. Разделим этот ре­ гистр на два, по 5 триггеров в каждом. В таком случае на каждую сторону матрицы (я = 32) должен приходиться регистр, состоящий из 5 триггеров (25 = 32), и дешифратор на 32 выхода.

В режиме считывания сердечники, находящиеся на пересече­ нии возбужденных шин, в которых был записан код 1, перемагничиваются в противоположное состояние. При этом в обмотке счи­

жении. Таким образом, выбранный из кубика код числа запоми­ нается в регистре и передается из него в арифметическое устрой­ ство.

При считывании информация в ячейке памяти теряется. Для ее восстановления но адресным шинам, которые перед этим нахо* дились под действием считывающих импульсов, от вторых выходов триггеров 7,- регистра через вентили B t подаются записывающие импульсы, полярность которых противоположна полярности считы­ вающих импульсов. Записывающие импульсы подаются вслед за считывающими по сигналу «запись».

§25. МАТРИЧНЫЕ ОПЕРАТИВНЫЕ ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА НА ФЕРРИТАХ С ПРЯМЫМ ВЫБОРОМ ЧИСЛА (ТИПА «Z»)

Запоминающее устройство, в котором считывающий сигнал подается только на тороиды избранной числовой ячейки, называют устройством с прямым выбором числа, или устройством типа «Z».

Принципиальное отличие МОЗУ типа «Z» от МОЗУ матричного типа заключается в том, что токи чтения и записи в запоминаю­ щих ферритовых ячейках, этих МОЗУ формируются с помощью специальных координатных трансформаторов.

Токи чтения и записи из координатного трансформатора посту­ пают в одну числовую линейку, которая представляет собой ячей­ ку памяти для одного числа.

Импульс тока чтения и записи воздействует только на тороиды выбранной числовой ячейки и совершенно не влияет на остальные. Следовательно, в таком МОЗУ исключена опасность стирания ин­ формации в соседних числовых ячейках.

72

МОЗУ системы «2» дает возможность:

1) ускорить процесс считывания информации за счет уменьше­ ния длительности импульса и увеличения амплитуды импульса тока считывания до величины, превышающей I т;

2)получить выходной сигнал большей амплитуды, чем в ма­ тричных МОЗУ;

3)снизить требования к прямоугольное™ петли гистерезиса

феррита числовых тороидов.

Принципиальная схе­ ма числовой линейки МОЗУ системы «2» пока­ зана на рис. 44.

Каждая числовая ли­ нейка МОЗУ системы «2» состоит из координатного трансформатора, число­ вых ферритовых сердеч ников и компенсационных ферритовых сердечников.

Координатный транс­ форматор — это транс­ форматор, собранный из нескольких сердечников с прямоугольной петлей ги­ стерезиса. Размеры этих сердечников значительно

больше, чем размеры числовых и компен­ сационных сердечников, расположенных на число­ вой линейке.

На рисунке видно, что через координатный трансформатор проходят обмотки х и у, обмотка тока смещения шсм и вторичная обмотка трансформатора, или обмотка г. Выборка числа осуще­ ствляется совпадением токов по координатам х и у в обмотках трансформатора х и у. Поэтому каждый координатный трансфор­ матор имеет входные обмотки х и у для координатных токов вы­

борки числа. Через все координатные трансформаторы проходит общая обмотка смещения аусм, по которой пропускается постоян­ ный ток подмагничивания, который определяет рабочую точку трансформатора. Рабочей точкой является точка' А петли гистере­ зиса, изображенной на рис. 45.

Выбранным координатным трансформатором (а значит, и вы­ бранным числом) будет тот, который окажется на пересечении двух токов выборки в обмотке х и в обмотке у.

73

Под действием суммарных ампервитков этих токов(wxJx -\-WyIy) он перемагиитится по полному циклу петли гистерезиса.' Во вто­ ричной обмотке г координатного трансформатора наведется э.д.с., под действием которой по обмотке пойдет ток информации считывания I Zi и информации записи 1г . Величина наведенной

э.д.с. (а значит, и величина тока в обмотке г) зависит от скорости изменения магнитного потока, которая в свою очередь в зависи­ мости от материала тороидов определяется крутизной фронта пе-

борки. Под воздействием магнитного поля тока I z числовые тороиды должны изменить свое магнитное состояние. Амплитуда тока 12> должна быть такой, чтобы под действием магнитного поля, создаваемого одним ■импульсом, числовые тороиды не ме­ няли свое магнитное состояние, а их рабочая точка подходила к изгибу петли гистерезиса.

74

Задний фронт специально делают пологим, что дает возможность получить в обмотке г нужную амплитуду тока I г .

Хранителями информации являются числовые тороиды, нахо­ дящиеся на вторичной обмотке координатного трансформатора.

Количество тороидов в каждом числе равно количеству разря­ дов, принятому для данного запоминающего устройства.

Особенностью ЗУ системы «Z» является наличие компенсацион­ ных сердечников. На каждый запоминающий сердечник прихо­ дится один компенсационный. Схема для запоминания одного раз­ ряда числа показана на рис. 46.

Через числовой и ком-

Обмотка I

ненсационныи сердечники

мотка .записи в свою оче­ редь проходят через запоминающий и компенсационный сердечники

в одном направлении. Обмотка z в одном из тороидов включается согласно, а в другом — встречно, при этом она меняет свое направление.

Основное назначение компенсационного сердечника — это ста­ билизация нагрузки в цепи обмотки г. Количество тороидов в каж­ дой числовой линейке равно количеству разрядов, принятому для данного запоминающего устройства.

Естественно, что комбинация состояний тороидов «1» или «О» может быть произвольной.

Допустимы и крайние случаи, когда все разряды данного числа находятся в состоянии кода 1 или же в состоянии кода 0. Если не было бы компенсационных сердечников, нагрузка в цепи обмоткиz непременно подвергалась бы сильным изменениям.

не перемагничиваются. Если на всех запоминающих сердечниках записана единица, нагрузка для тока 12 должна быть максималь­

ной. То же произойдет и с током записи / Zo. Столь большое изме­ нение нагрузки координатного трансформатора крайне нежела­

75

ОбМОТКА

СЧИТЫВАНИЙ

и

77

Это их качественное различие позволяет очень просто решить во­ прос отделения сигналов кода «1» от сигнала кода «О» системы, для чего достаточно на ее выходе поставить устройство, чувствитель­ ное только к сигналам одной полярности.

Конструктивно числовые линейки со своими координатными трансформаторами оформляются в виде кассет, каждая из кото­ рых рассчитана на несколько «.-разрядных чисел. Кассета, рассчи­ танная на «.-разрядных чисел, изображена на рис. 48. Кассеты соединяются между собой в куб, который должен создать необхо­ димый объем ячеек запоминающего устройства.

При таком оформлении ЗУ сетка, образованная соединением координатных трансформаторов, имеет одинаковое количество входов по обеим своим координатам.

Обмотка

считывания

Обмотка

записи

^ К

Z=® h

Рис. 49

Для компенсации помех, возникающих в обмотке считывания, обмотки считывания каждых двух соседних кассет соединяют встречно, а их обмотки записи- - согласно (рис. 49). В такой схеме э.д.с. помехи, возникающей на обмотке считывания, в зависимости от величины тока записи в одной кассете будет направлена на­

78

встречу соответствующей э.д.с., возникающей в другой обмотке, и они компенсируют друг друга. В практике наблюдается неполная компенсация помех. Это объясняется некоторым различием пара­ метров тороидов, находящихся в кассетах. Однако амплитуда оставшейся помехи в результате компенсации становится значи­ тельно меньше.

Блок-схема магнитного оперативного запоминающего устрой­ ства с прямым выбором запоминающей ячейки, т. е. системы «Z» показана на рис. 50. Блок-схему составляют следующие функцио­ нальные устройства:

1. Ферритовый куб, предназначенный для записи, хранения и выдачи (чтения) числовой информации, выраженной в двоичной системе счисления. Он набирается из кассет и состоит из запоми­ нающей и координатной частей. Координатная часть куба содер­ жит п координат по оси х и п координат по оси у, которые осуще­ ствляют выбор координатного трансформатора нужной числовой ячейки. Чтобы найти адрес нужного числа, необходимо одновре­ менно подать трапецеидальные импульсы тока по координатам х и у. Трансформатор, через который проходят координаты х и у, окажется выбранным, и с пего в числовую линейку поступят им­ пульсы тока.

В ферритовом кубе ЭЦВМ «Минск-1» каждый координатный трансформатор работает на числовую линейку, состоящую из 32 разрядов, т. е. каждый КТ выбирает одно число. Следовательно, для выбора каждого из 1024 чисел необходимо 1024 координатных трансформаторов. При двоичном исполнении 1024 = 210 = 25 • 25. По­ этому удобно входные обмотки КТ скоммутировать как координат­ ную сетку 32x32 (т. е. 32 координаты х и 32 координаты у).

2.Дешифратор МОЗУ. Он осуществляет выбор координатного трансформатора нужной числовой ячейки и состоит из двух деши­ фраторов (ДШ) — X и У. Каждый из них имеет по п выходов на координатную часть куба. В дешифраторах происходит расши­ фровка адреса числа, который подается с адресной части МОЗУ. Дешифраторы обеспечивают прохождение трапецеидальных токов выборки Iх и 1у для соответствующих обмоток координатного трансформатора в строгом соответствии с кодом адреса числа или команды.

3.Адресная часть МОЗУ, предназначенная для приема, хране­ ния и выдачи кода адреса числа. Состоит из адресного регистра

ТП, ячеек Кф, предназначенных для преобразования потенциаль­ ного кода в импульсный, и формирователей импульсов Фп, пред­ назначенных для усиления импульсных кодов адреса. В команде адреса ЭЦВМ «Минск-1» содержится десять двоичных разрядов (1024 = 210). Пять разрядов используется для выбора одной из 32-х координат х и пять разрядов — для выбора одной из 32-х ко­

ординат у. Адресный регистр состоит из двух регистров АР, кото­ рые соединены непосредственно с ДШ X и У.

79