'Постоянные магниты
Вход Выход
Рис. 41. Блок-схема запоминающего устройства на магнитострикционной линии задержки.
странения колебаний емкость каждой линии обычно рас считывается на одно машинное слово.
Схема управления и порядок работы магнитострикдионной линии аналогичны рассмотренным в запоминаю щем устройстве на ртутной линии задержки.
Электрический сигнал, соответствующий двоичной цифре вводимого числа, подается на передающую катуш ку 1, которая находится в поле постоянного магнита. Получающиеся в проводе механические колебания рас пространяются по направлению к приемной катушке 2, также находящейся в поле постоянного магнита. Коле бания никелевого провода вызывают изменение магнит ного потока в катушке 2 и наводят в ней небольшую электродвижущую силу. Это напряжение через усилитель поступает в цепь восстано.вления.
Никелевый провод поддерживается между двумя ка тушками упорами из стеклянной пряжи. Количество этих упоров сокращают до минимума во избежание до бавочного ослабления сигнала и паразитных связей. Кон цы никелевого провода зажаты между двумя пластин ками из.эластичного каучука для гашения возвратной
125
Запоминающие устройства на электронно-лучевых трубках
По сравнению с другими видами ЗУ электронно-лу чевые трубки (ЭЛТ) обладают большим быстродейст вием: время обращения у них составляет 2—3 микросе кунды.
Кроме того, возможность параллельной выборки ко да, когда все разряды числа считываются или записы ваются одновременно, также способствует увеличению скорости работы машины с такими устройствами.
Существует несколько методов использования элект ронно-лучевых трубок в качестве запоминающих устройств. Наиболее часто применяются трубки, рабо тающие на принципе поверхностного перераспределения зарядов, а также электронно-лучевые трубки типа «потенциалоскоп с сеткой». Обе эти запоминающие трубки используют явление, вторичной эмиссии, которое заклю чается в том, что поток быстрых первичных электронов выбивает из некоторых диэлектриков (стекло, слюда, окись алюминия и др.) больше электронов, чем их падает на облучаемую поверхность. В этом случае на облучаемой поверхности возникает положительный за ряд.
Потенциалоскоп с сеткой представляет собой элект ронно-лучевую трубку, несколько отличающуюся от обычной осциллографической. Потенциалоскоп, изобра женный на рис. 43 и 44, содержит электронный прожек тор, электростатическую отклоняющую систему, имею щую две пары отклоняющих пластин, мишень (тонкий слой диэлектрика, нанесенный на алюминиевую сигналь ную пластину) и коллектор в виде тонкой сетки.
Положительные и отрицдтельные импульсы, управ ляющие полярностью зарядов ;на мишени,. подаются на сигнальную пластину. Считываемые сигналы, поляр ность которых определяется ранее произведенной за писью, снимаются с сопротивления нагрузки RH, * вклю ченного в цепь сигнальной пластины.
Отклоняющие напряжения^ подаваемые на откло няющие пластины, перемещают нормально запертый луч из одной ячейки в другую. Каждой ячейке запоминаю щей трубки соответствует определенный элемент ми шени.
127
Длительность облучения ячейки выбирается такой, чтобы элемент мишени заряжался до равновесного по тенциала, несколько превышающего потенциал коллек тора.
Путем последовательного скачкообразного перемеще ния электронного луча с одного элемента мишени на другой эти элементы могут быть заряжены в случае записи «1» до отрицательного потенциала и в случае за писи «О» — до положительного.
Считывание записанных кодов производится направ лением запертого луча на выбранный элемент и отпира нием его при потенциале сигнальной пластины, равном нулю. В этом случае под воздействием луча элемент бу дет получать нулевой потенциал. Если при записи эле мент был заряжен до отрицательного потенциала, т. е. была записана «1», то перезаряд его вызовет появление положительного сигнала на нагрузочном сопротивлении R a. Этот сигнал, усиленный усилителем Ус, поступит на вход схемы совпадения чтения Спь откроет ее и даст возможность короткому импульсу чтения «1» пройти и запустить триггер. Триггер выдаст на сигнальную плас тину положительный импульс, который восстановит
считанный отрицательней заряд. В нулевое |
положение |
триггер приводится nocjie каждого такта |
импульсом |
«сброс». |
j |
Если элемент был заряжен до положительного потен циала (записан «О»), то при считывании на входе уси лителя возникнет отрицательный сигнал, который не от кроет Спь Триггер не запустится, и на сигнальную плас тину через собирательную схему будет подан отрица тельный импульс, восстанавливающий считанный поло жительный заряд.
Заряды, хранимые на мишени, с течением времени уменьшаются, поэтому необходимо регулярно восстанав ливать записанные на мишени данные. Восстановление информации производится все время, когда не произво дится запись или выдача кодов, последовательным счи тыванием и восстановлением содержимого всех ячеек ми шени.
На трубках типа «потенциалоскоп с сеткой» были по строены оперативные запоминающие устройства отече ственной машины БЭСМ, а в некоторых образцах маши ны «Стрела» эти трубки используются и до настоящего
9 |
А. Нечаев |
129 |
Ьрёмени. Ёмкость ОБУ машины БЭСМ на запоминающих трубках составляла 1024 39-разрядных числа. Позднее это устройство было заменено более удобным и надеж ным — на магнитных сердечниках.
Запоминающие устройства на электронно-лучевых трубках довольно громоздки и дороги, недостаточно на дежны в эксплуатации и требуют квалифицированного обслуживания.
Запоминающая электронно-лучевая трубка с исполь зованием принципа поверхностного перераспределения зарядов. В запоминающих устройствах этого типа ис пользуются обычные осциллографические электронно лучевые трубки, у которых с наружной стороны экрана помещается проводящая сигнальная пластина (напри мер, фольга), имеющая емкостную связь с внутренней частью экрана. Люминесцентный экран трубки представ ляет собой изолированный слой из диэлектрика, заряды с которого стекают достаточно медленно.
Для того чтобы можно было получить на выходе сиг налы двух видов, электронный луч должен записывать два различных «рисунка», представляющих собой дво ичные цифры «1» и «0». Такими рисунками могут быть точка и тире или точка и кольцо и др. Наиболее удобным и эффективным является рисунок точка—кольцо. Для за писи «1» можно применять точку, а для записи «0» — кольцо; в этом случае на экране трубки будет создавать ся потенциальный рельеф (распределение зарядов на экране), показанный на рис. 45.
Запись «1» производится сфокусированным лучом (точка). При записи «0» и считывании накопленных за рядов электронный луч имеет развертку по кругу (коль цо). Упрощенная блок-схема такого запоминающего устройства приведена на рис. 46.
Модулирующие импульсы закрывают электронный луч в то время, когда отклоняющая система переводит его из одной ячейки в другую. Блок записи и восстанов ления осуществляет развертку луча по кругу при записи или считывании «0». Если в той ячейке, куда направлен луч, записан «0», то считываемый сигнал будет мал. При записанной «1» сигнал, снимаемый с электрода, распо ложенного позади экрана, вследствие перезаряда ячейки будет иметь значительную величину и на выходе усили теля даст импульс, соответствующий «0».
130
Рис. 45. Потенциальный рельеф «точка — кольцо».
Адрес ячейки _ Запись
Рис. 46. Блок-схема запоминающего устройства на электрон но-лучевой трубке.
Постепенно стирающийся первоначальный потенци альный рельеф восстанавливается с помощью вспомога тельных схем. После каждого считывания заряда произ водится его восстановление.
Емкость запоминающих устройств на электронно-лу чевых трубках ограничена диаметром сфокусированного луча, наличием засева соседних ячеек электронами и точностью работы схемы, управляющей отклонением лу ча; в существующих машинах она не превышает 1024 ячеек.
9» |
131 |
В машине ИБМ:701 такое устройство было построено на трубках с экранами диаметром 75 мм и накапливаю щих до 1024 чисел или команд. В целях повышения ем кости внутреннего накопителя до 2048 чисел и команд каждому разряду кода отводят две трубки, включенные параллельно. Время обращения к запоминающему устройству с восстановлением записи составляет
12мксек.
Вмашине М-2 емкость каждой трубки составляет 512 двоичных разрядов; всего используется 31 трубка —
по количеству разрядов чисел, представляемых в ма шине.
Запоминающие устройства с магнитной записью
Широкое применение в современных электронных цифровых машинах и устройствах находят запоминаю щие устройства с записью информации на магнитную ленту или барабан.
Способность долго хранить информацию, возмож ность стирать ее, а также быстрота записи и считывания позволяют применять магнитную запись как во внешних, промежуточных и оперативных запоминающих устрой ствах, так и в устройствах ввода и вывода информации. Быстрому развитию ЗУ с магнитной лентой во многом способствовал опыт звукозаписи, примененный для дис кретной информации.
Для запоминания информации используется способ ность магнитных материалов сохранять состояние оста точного намагничивания. В качестве носителя информа ции при магнитной записи используется тонкий слой ла ка, содержащий мельчайшие частицы порошка окиси железа'. Слой лака толщиной 10—30 мк наносится на ленту или барабан.
В электронных цифровых машинах магнитную запись применяют главным образом для двоичных цифр. При этом возникает необходимость иметь лишь два возмож ных состояния намагниченности.
При записи информации в непосредственной близо сти от поверхности магнитной ленты или барабана рас полагаются головки — электромагниты кольцевой формы
132
с небольшим зазором. По обмотке электромагнита про пускаются импульсы тока, которые создают в воздушном зазоре магнитный поток рассеяния. Этот поток и намаг ничивает окись железа.
В процессе записи ферромагнитный носитель переме
щается относительно зазора |
записывающей головки. |
||
При этом небольшие участки |
носителя, |
проходя под |
|
зазором, намагничиваются соответственно |
величине |
и |
|
направлению импульсов тока |
записи, протекающих |
в |
|
данный момент по обмотке головки. Намагниченные уча стки, расположенные друг за другом в направлении дви жения, называются магнитной дорожкой. Число магнит ных дорожек соответствует количеству установленных в ряд магнитных головок.
При считывании информации магнитный материал перемещается относительно считывающих головок, кото рые по своей конструкции аналогичны записывающим (часто для записи и чтения используют одни и те же го ловки). Магнитный поток рассеяния того участка магнит ного материала, который находится в непосредственной близости от зазора, замыкается через сердечник головки. Изменение этого потока во времени, происходящее при движении намагниченного материала, наводит неболь шое напряжение в обмотке считывающей головки. Это индуцированное напряжение и представляет собой сиг нал, ^соответствующий прочитанной двоичной цифре.
Связь между магнитным материалом и головкой бу дет сильнее, если полюсы головки непосредственно со прикасаются с магнитным материалом. В этом случае возможны запись и воспроизведение более высоких час тот или более узких импульсов, чем при наличии зазора между головкой и магнитным материалом. При этом уве личивается плотность записи и быстродействие устройст ва. Однако контактную запись можно применять только в том случае, если линейная скорость магнитного мате риала относительно невелика. В противном случае го ловка очень быстро изотрется и выйдет из строя. Поэто му для записи на магнитном барабане числового мате риала применяется бесконтактная запись с зазором между головкой и барабаном, величиной 20—50 мк.
Магнитный барабан. Для использования в качестве, промежуточного или внутреннего ЗУ наиболее подходя щим устройством оказался вращающийся барабан,- с