книги из ГПНТБ / Филимонов Г.А. Основы цифровых устройств систем управления учебное пособие

сдвига его на один или несколько разрядов вправо или влево. На рис.83 изображена простейшая схема сдвигающего регистра, позволяющего осуществить сдвиг влево. Пусть в регистре за­ писано число ОН. Для сдвига числа на B x i подается отрица­ тельный импульс, длительность которого меньше, чем время задержки в линии ЛЗ. Этот импульс устанавливает все тригге­ ры в положение, соответствующее "О". При переходе триггеров

По окончании переходных процессов в регистре будет установ­

Рассмотрим сначала преобразование параллельного кода в последовательный. Для выдачи числа в последовательном ко­ де на шину сдвига через определенные промежутки времени по­ даются сдвигающие импульсы. В этом случае регистр работает как обычный сдвигающий регистр.

Последовательный код числа преобразуется в параллель­ ный следующим образом. При записи он подается младшим раз­ рядом вперед на счетный вход крайней слева ячейки 7^.После

записывается код второго разряда, после чего подается вто­ рой сдвигающий импульс, который перезаписывает коды первого /младшего/ и второго разрядов из ячеек Тг и Т в ячейки 7^

140

и T g соответственно. Наконец, в ячейку Т3 записывается код третьего разряда и таким образом все число, поданное по­ следовательно разряд за разрядом, будет зафиксировано в ре­ гистре. Для выдачи этого числа параллельным кодом /всеми разрядами одновременно/ необходимо на выходные вентили 6 £ подать импульс считывания. Считывание можно повторять мно­ гократно, так как информация, хранящаяся в регистре, при этом не искажается, запись числа стирается сдвигающими им­

Преобразователи кодов. На рис.86 представлена схема регистра на статических триггерах для преобразования дво­ ичного числа из прямого в обратный код, когда число пере­ дается параллельным кодом. Преобразователь кода управляет­ ся триггером знака Тзн . Если число положительно, то Тзн

находится в состоянии "О", а поэтому высокий потенциал с выхода Т триггера знака будет подан на схемы "И ” каждого разряда регистра. С подачей на Ё>х&сигнала опроса на вы­

подан на схемы ”Иг”. В момент прихода сигнала опроса схемы "И2” пропустят информацию с выходов Т триггеров регистра. В этом случае число, записанное в регистре, будет выдано в обратном коде.

Рассмотрим теперь функциональную схему устройства, выполняющего преобразование отрицательного числа в допол­ нительный код. Известно, что дополнительный код отрицатель­ ного числа получается путем добавления единицы к младшему разряду обратного вода данного числа, однако в реальных схемах преобразования кодов используется иная закономер­ ность, которая состоит в следующем.

Если в заданном прямом коде до первой единицы справа

141

идут нули, то они в том же порядке будут записаны и в со­ ответствующих разрядах дополнительного кода. Первая едини­

рицательного числа необходимо первую единицу справа в изоб­

кода з дополнительный при последовательной передаче числа, начиная с младшего разряда.

142

ГЛАВА 1У

ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА ЦИФРОВЫХ УПРАВЛЯЮЩИХ МАШИН

§ К » Классификация запоминающих устройств

Запоминающие устройства /ЗУ / - это совокупность всех средств, обеспечивающих запоминание программы работы машин, исходных данных, промежуточных и конечных результатов,т.е. всех сведений, относящихся к автоматическому решению зада­ чи.

Оперативные запоминающие устройства /ОЗУ/ непосредст­ венно взаимодействуют с арифметическим и управляющим уст­ ройствами и предназначаются для хранения чисел и программы, необходимых для ближайшего ряда вычислений, а также для за­ писи промежуточных результатов. ОЗУ имеет сравнительно не­ большую емкость и обладает значительным быстродействием.

Конструктивно ОЗУ может выполняться на магнитных бара­ банах, электронно-лучевых трубках, ультразвуковых и магнитострикционных линиях задержки, триггерах, магнитных сердеч­ никах и других быстродействующих элементах.

Внешние ЗУ взаимодействуют с арифметическим устройст­ вом через ОЗУ и предназначаются для длительного хранения результатов промежуточных вычислений, исходных или конечных

работы внешних устройств. Конструктивно ВЗУ чаще всего вы­ полняются на магнитных и перфорированных лентах.

Управляющие машины, как правило, не имеют ВЗУ, а снаб­ жены ОЗУ и долговременным запоминающим устройством /ДЗУ/,

143

мые данные фиксируются относительно запоминающей среды и только при считывании преобразуются специальным устройст­ вом в какие-либо сигналы. К статическим ЗУ относятся ЗУ на магнитном барабане, ферритах, а также на электронно-луче­ вых трубках.

В отличие от статических в динамических ЗУ запоминае­ мые данные движутся относительно запоминающей среды, т .е . хранятся путем непрерывной циркуляции по некоторой замкну­ той цепи. Примером являются ЗУ на ультразвуковых линиях за­ держки.

По характеру хранения информации ЗУ бывают периодиче­ ские и непериодические.

Периодическими ЗУ называются такие устройства, в ко­ торых запоминаемые данные перемещаются циклически относи­ тельно считывающих или записывающих элементов. Выполняют­ ся они на ультразвуковых и магнитострикционных линиях за­ держки, на магнитных барабанах и лентах.

В периодических ЗУ время, необходимое для считывания или записи числа, находится в прямой зависимости от перио­ да работы ЗУ /промежутка времени между двумя очередными появлениями одной и той хе ячейки ЗУ у места считывания/. Время, необходимое для считывания числа в этих ЗУ, меняет­ ся в зависимости от обращения к той или иной его ячейке.

Непериодическими ЗУ называются устройства, в которых время считывания или записи числа постоянно, т .е . не зави­ сит от того, к какой ячейке ЗУ приходится обращаться.

Указанные признаки, конечно, не могут дать полную клас­ сификацию ЗУ, но тем не менее они дают представление об ос­

Г44

Способ записи по двум уровням /"обращение до нуля"/ осуществляется на ферромагнитном материале, предваритель­ но намагниченном до насыщения в каком-либо направлении. Запись "I" производится импульсом, перемагничивающим фер­ ромагнитный материал до его насыщения в противоположном направлении. При записи "О" намагничивающее действие им­ пульса тока направлено так, что состояние ферромагнитного

или изменение его за один проход под головкой барабана,так как сигнал воспринимается головкой раньше, чем под ней ока­ жется центр магнитного отпечатка.

При записи информации статическим методом ток проте­ кает через магнитную головку в течение всего периода, по­

как чередование равнополярных участков намагниченности. При чтении информации, записанной этим способом, положи­ тельный и отрицательный сигналы воспринимаются как символ "О", а отсутствие сигнала - как символ " I" . Недостатком телеграфного варианта является трудность записи информа­ ции на образующую магнитного барабана и невозможность пе­

147

барабаном должна поддерживаться постоянной, несмотря на деформации барабана, влияние ускорения, вибрации и измене­ ния температуры, выработку подшипников и т .д . От постоян­ ства величины зазора зависит надежность записи и считыва­ ния.

Для обеспечения постоянного зазора в современных циф­ ровых машинах создают перемещение магнитных головок в ра­ диальном направлении. Один из способов плавающих головок основывается на использовании эффекта аэродинамических опор. При быстром вращении магнитного барабана вокруг не­ го образуется воздушная зона повышенного давления, которая создает силу перемещения головки по направляющим в сторо­ ну увеличения зазора. Для ограничения величины зазора с другой стороны на магнитную головку действует пружина. При остановке и разгоне величина минимально допустимого зазо­ ра ограничивается с помощью упора. Повышенное давление между поверхностью барабана и головкой можно создать под­ дувом сжатого воздуха извне.

Рассмотрим одну из схем управления запоминающим уст­ ройством на магнитном барабане. Для отыскания ячейки памя­ ти с заданным адресом служат метки, нанесенные на специ­ альной дорожке барабана путем намагничивания или же меха­ нически /риски заполнены ферромагнитным материалом и на­ магничены постоянным магнитным полем/. Количество меток равно количеству ячеек памяти. На одной из дорожек бараба­ на наносится одна метка, служащая для определения начала счета адресных меток /нулевая метка/.

Схема, представленная на рис.91, включает в себя счет­ чик адресных меток, схемы формирования, цепи считывания и записи.

После сброса счетчика импульсом от нулевой метки на него заносится адрес "А" ячейки памяти, из которой должно быть выбрано число или куда должно быть оно записано. Эта операция заканчивается к моменту поступления импульса от первой адресной метки. Далее прибавляются импульсы, посту-

149