Для хранения большого количества чисел, время выбора которых измеряется микросекундами, применяют ОЗУ. Основу конструкции современных ОЗУ составляют ферритовые кольца (диаметром 1—2 мм), пронизанные проводами (рис. 22.15). Пропуская через провод импульсы тока, можно намагничивать кольца в прямом (например, по часовой стрелке) (а) или в обратном (б) направлениях. Кольцо, намагниченное в одном направлении, хранит информационную единицу, в другом — нуль.
Рис. 22.16. Кривая перемагничивания ферритового кольца Рис. 22.15. Запись числа в ферритовом кольце: а—1; б—0
ОЗУ
Для того чтобы устранить влияние помех и получить хорошо сформированные импульсы при считывании записанной информации, ферритовое кольцо должно иметь кривую перемагничивания, близкую к прямоугольной (рис. 22.16). Видно, что случайный ток помехи в пределах от —Iп до +Iп не приводит к изменению направления магнитного потока в сердечнике и почти не влияет на значение Ф. В настоящее время ферромагнитные материалы получают-с практически прямоугольной петлей гистерезиса. Влияние помех на работу ОЗУ уменьшают за счет схемных решений. Например, для записи одного разряда («0» или «1») можно использовать два кольца, включенных соответствующим образом.
Рис. 22.17. Схема ферритовой матрицы
Упрощенная схема ферритовой матрицы для запоминания и воспроизведения 16 одноразрядных двоичных чисел представлена на рис. 22.17. По каждой из шин х1, х2, х3, х4 и у1, у2, у3, у4 можно подавать импульсы тока Iс/2, где Iс — ток срабатывания (перемагничивания) ферритового кольца.
Предположим, что по адресу х2у4 надо записать «1», а по адресу х4у1 — «0». Тогда на шины х2 и у4 одновременно подают импульсы тока Iс/2. Этого тока недостаточно для перемагничивания кольца, поэтому только одно из них, в котором шины х2 и y4 пересекаются, а импульсы тока действуют одновременно, намагнитится в прямом направлении и будет хранить «1». Если на шины х4 и у1 одновременно подать отрицательные импульсы тока (—Iс/2), срабатывает только
Накопители таких больших объемов информации на ферритовых кольцах становятся громоздкими и дорогостоящими. Поэтому накопители строят на магнитных лентах, барабанах или дисках, которые позволяют хранить большое количество чисел, но имеют сравнительно малую скорость выборки нужного числа. Время считывания числа по его адресу (время обращения) у таких устройств лежит в пределах от сотых долей до сотен секунд.
Принцип записи информации на движущийся носитель (например, магнитную ленту) поясняется рис. 22.18. Записывающая головка, основу которой составляет сердечник из магнитомягкого материала с обмоткой, крепится неподвижно. Сердечник имеет воздушный зазор, примыкая к которому движется лента с линейной скоростью v. Через обмотку сердечника пропускают импульсы тока, создающие магнитный поток Ф, который замыкается через магнитный слой ленты, обладающий большой коэрцитивной силой. Положительные импульсы тока намагничивают ленту в одном направлении, отрицательные — в другом. Намагниченные участки ленты хранят двоичную информацию неограниченно долго. При считывании информации обмотка магнитной головки подключается к усилителю, на выходе которого появляются импульсы ЭДС, индуцируемой переменным магнитным потоком, создаваемым в сердечнике намагниченными участками движущейся ленты.
На одном миллиметре длины ленты может быть размещено несколько десятков единиц двоичной информации. Допустимая плотность записи тем выше, чем меньше воздушный зазор между магнитной головкой и носителем информации. Наибольшая плотность достигается, когда носитель касается головки, однако это не всегда целесообразно, так как снижает срок службы головки и носителя.
Рис. 22.18. Схема магнитной записи информации на |
Рис. 22.19. Схема накопителя на магнитном барабане: 1 |
движущийся магнитный носитель: 1 — сердечник |
— барабан; 2— обойма с головками для записи и |
магнитной головки; 2 — магнитная лента |
считывания информации |
Принцип действия запоминающего устройства (накопителя информации) на магнитном барабане показан на рис. 22.19. Магнитный цилиндр приводится во вращение электродвигателем. Частота вращения, достигающая нескольких тысяч оборотов в минуту, поддерживается постоянной. Вдоль образующих цилиндра устанавливается обойма с магнитными головками. Количество головок равно количеству разрядов принятой в машине разрядовой сетки (двоичного числа). Кроме того, одна головка используется для записи и считывания адреса числа. С помощью
этой головки на крайнюю дорожку барабана записывают синхронизирующую последовательность единиц. Затем головку переводят в режим считывания и через усилитель подключают к счетчику импульсов. Показания счетчика сбрасываются с началом каждого следующего оборота барабана. В результате его показания всегда равны номеру (адресу) образующей цилиндра (двоичного числа), на которой в каждый момент времени находится обойма с магнитными головками.
Емкость памяти на магнитном барабане составляет сотни тысяч двоичных чисел, а время обращения — сотые доли секунды. В комплект универсальной вычислительной машины включают несколько магнитных барабанов, характеристики которых (средние значения емкости и быстродействия) позволяют использовать их в качестве буферных средств между памятью на магнитных лентах и памятью на ферритовых кольцах. По команде устройства управления в
необходимый момент времени тот или иной массив информации с магнитных лент переписывают на магнитный барабан, откуда он может быть впоследствии сравнительно быстро подан в ОЗУ. В последнее время для той же цели широко применяют магнитные диски. Несколько дисков