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

паащке от адресных меток. В момент переполнения триггер Тк

где N - общее число адресных меток.

Количество триггеров в счетчике адресных меток зави­ сит от объема памяти и выбирается из условия

Например, при объеме памяти в 1024 числа счетчик дол­ жен содержать 10 триггеров.

Заканчивая рассмотрение ЗУ на магнитном барабане, ука­ жем, что его достоинством является простота действия, зна­ чительная емкость, длительное хранение информации, а так­ же отсутствие повреждения записи при считывании. К недос­ таткам следует отнести невозможность произвольной выборки и записи информации, так как приходится ожидать, пока ба­ рабан повернется на соответствующий угол. Кроме того, не­ обходимо точно соблюдать зазор между поверхностью барабана

имагнитными головками.

§17. Магнитные оперативные запоминающие устройства /МОЗУ/

Как ухе отмечалось, оперативное запоминающоо устрой­ ство /ОЗУ/ работает во взаимодействии с электронными счетными блоками машины и хранит данные, необходимые для ближайшего ряда вычислений. В связи с этим оперативная па­

150

мять может иметь небольшую емкость /до 4096 двоичных чисел/

изначительное быстродействие.

Бнастоящее время весьма широкое распространение полу­ чили ОЗУ, выполненные на ферритовых сердечниках, в связи с чем их сокращенно называют МОЗУ. В зависимости от способа записи и считывания такие запоминающие устройства разделя­ ются на ЗУ матричного типа и ЗУ с прямым выбором /МОЗУ ти­

из которых по существу является схемой МОЗУ для одноразряд­ ных чисел.

перемагничивается и в общей выходной обмотке наводится 11.". полезный сигнал; если же был записан "О", то в выходкой об­ мотке наводится только ЭДС помехи. В результате считывания хранимая информация разрушается, поэтому для сохранения ин­ формации необходимо ее восстановление.

Для уменьшения сигнала помехи от сердечников, возбуж­ денных половинными токами, считывающий провод пропускают

151

через два соседних сердечника так, чтобы ЭДС помехи были направлены встречно.

Использование способа совпадения токов требует стабиль­ ности амплитуд и длительности импульсов, а сердечники долж­ ны обладать повышенным коэффициентом прямоугольности и стро­ го допустимым разбросом параметров, потому что надежность различения "I" и "О" определяется отношением минимального сигнала считывания "I" к максимальной помехе, возникающей при считывании "О". Отсюда необходимость тщательного отбора сердечников.

Схема со сдвигом тока записи

Схема со сдвигом тока записи отличается от схемы сов­ падающих токов только тем, что запись "О" осуществляется по­ ложительными импульсами, смещенными относительно друг друга во времени. Сердечник при этом не перемагничивается. Счи­ тывание осуществляется при сложении отрицательных импульсов токов 1х и 1^ .

Схема с динамическим смещением

Схема с динамическим смещением применяется для умень­ шения сигнала помехи и вероятности стирания информации в по-

создает магнитный поток, направленный встречно магнитному

152

В полувыбранных сердечниках ток равен разности

МОЗУ матричного типа. Каждая матрица служит для представле­ ния одного разряда запоминаемого числа. Емкость ЗУ опреде­ ляется количеством сердечников в матрице. Хранение чисел, представленных л двоичными разрядами, требует п матриц. Ко­ ординатные обмотки сердечников, лежащих на одной горизонта­ ли /вертикали/ в разных матрицах, соединяются последователь­ но.

Перейдем к рассмотрению МОЗУ типа Z . Запоминающим ус­ тройством типа Z называется устройство, в котором основной ток выборки подается на все сердечники только одного выби­ раемого в данный момент числа. В качестве вентиля для выбор­ ки числа применяют координатные трансформаторы /торы /. Эти магнитные сердечники обычно работают по схеме совпадения токов.

Координатный тор собран на сердечнике, имеющем прямо­ угольную петлю гистерезиса, и содержит 4 обмотки /р и с . 96/;

обмотки возбуждения} W CM - обмотки смещения;

Wg - выходная обмотка /обмотка 2 [ .

Выходная обмотка нагружена запоминающими сердечниками, которые образуют числовую линейку.

153

Ток числовой линейки зависит от ее сопротивления, ко­ торое определяется кодом записанного числа. Максимальное

зависимости от записанного числа является недостатком рас­ смотренной схемы выборки. Необходимо стабилизировать нагруэ ку на координатный тор.

Лучшим способом стабилизации нагрузки будет такой, ког да каждый запоминающий элемент одного разряда состоит из двух сердечников: рабочего и компенсационного. Выходная об­ мотка проходит эти сердечники в противоположных направле­ ниях. Каждый сердечник числовой линейки кроме витков выход­

Рассмотрим, как осуществляется запись, считывание ин­

тор дважды изменяет свое состояние. Очень быстро он пере-

состояния, характеризуемого точкой Г, а затем под действи­

154

ремагничивание соответствующих сердечников происходит толь­

155

положение кода " I й, а компенсационный остается в положении кода " I" . При записи "О" перемагничивается компенсацион­ ный сердечник в положение кода "О", потому что в шину за­ писи подается импульс противоположной полярности, чем им­ пульс записи " I" . Рабочий сердечник остается в положении кода "О" /ри С о 98,а,б ,в /.

Таким образом, после записи перед считыванием каждая пара сердечников числовой линейки находится в одинаковом магнитном состоянии.

К положительным качествам запоминающего устройства ти­ па Z относится использование магнитных сердечников более низкого качества, чем в устройствах матричного типа, повы­ шенные скорость выборки и амплитуда выходного сигнала.

В настоящее время ведутся работы по созданию запомина­ ющего устройства на магнитных сердечниках с прямым выбором (линейным выбором) с нестирающейся информацией.

§ 18. Новые элементы в ЗУ управляющих цифровых машин

Одним из наиболее важных направлений создания управ­ ляющих цифровых машин является разработка новых элементов, обладающих повышенными техническими характеристиками/быст­ родействием, надежностью, малыми габаритами и весом, эко­ номичностью/.

Ыы ограничимся кратким описанием наиболее перспектив­ ных элементов, применяющихся в запоминающих устройствах вновь разрабатываемых управляющих цифровых машин.

Трансфлюксоры в запоминающих устройствах

Трансфлюксор представляет собой ферритовый сердечник с разветвленным магнитопроводом. Разветвление магнитопровода осуществляется за счет создания в сердочнике несколь­ ких отверстий.

Рассмотрим трансфлюксор с двумя неодинаковыми отвер­

156

соэдаиций магнитодвижущую силу в направлении против часо­ вой стрелки, достаточную для перемагничивания лишь участ­ ка 2 и недостаточную для перемагничивания участка 3. Этим

запоминающее устройство матричного типа, подобно матрично­

стояние трансфлюксора, не меняется под влиянием считываю­ щих импульсов. ЗУ на трансфлюксорах позволяют производить

157

Тонкие пленки в запоминающих устройствах

Тонкую пленку железоникелевого магнитного сплава на основе из стекла или металла можно получить осаждением из газовой фазы путем химического восстановления или электро­

нескольких мксек, необходимых для перемагничивания обыч­ ных ферритовых сердечников.

Для получения однородной структуры необходимо, чтобы температура, величина pH,величина тока и состав электроли­ та поддерживались постоянными в процессе осаждения плевки. Введение в магнитный сплав кобальта в определенной пропор­ ции заметно снижает жесткость этих требований.

В качестве основы тонких пленок можно использовать каркасы из стекла или нержавеющей стали. Состояние поверх­ ности каркаса имеет большое влияние на магнитные характе­ ристики пленки.

Матрицу на тонких пленках можно составить из ряда цилиндрических магнитных элементов, полученных электроли­ тическим нанесением железоникелькобальтового сплава на трубчатые каркасы из стекла или немагнитного металла. Трубки нанизаны на тактовые и выходные проводники и впле­

158

терезиса и могут перемагничиваться подачей осевого поля, образованного соленоидом линий "записьп/"считывание", и поля тактового импульса, подаваемого затем в осевой про­ водник. При этом магнитный вектор поворачивается из по­ ложения вдоль окружности цилиндра в направлении оси и зас­ нимает положение по винтовой линии, угол которой зависит от энергии анизотропии и силы приложенного поля. Поворот

плитуде опрашивающие импульсы или очень короткие импульсы большой амплитуды, то магнитный вектор повернется на такой

ся повышенная быстродейственность, значительная емкость,ра­ бота в широком диапазоне температур, возможность считыва­ ния без разрушения информации, чем обеспечивается большая надежность и уменьшение потребления мощности и з-за отсут­ ствия восстановления записи.

Туннельные диоды в зал оминающих устройствах

Характерной особенностью туннельных диодов является то-, что они обладают N - образной волыамперной характе­ ристикой /ри с .1 0 3 /. Сейчас изготавливают германиевые и кремниевые туннельные диоды. Первые путем вплавления гал­ лия с индием в шарик из германиевого кристалла, а вторые - обогащенных бором алюминиевых сплавов в монокристаллы кремния, содержащие примеси сурьмы, фосфора или мышьяка.

Туннельные диоды могут применяться при температурах до 200°С. Отношение максимального тока к минимальному у

159