Материал: Нечаев А.Н. Устройство и работа электронных цифровых машин

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

'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

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/124908