книги из ГПНТБ / Караваев, Н. И. Электронные цифровые вычислительные машины и программирование учеб. пособие
.pdf- 100 -
На рис. 2.31,6 изображена принципиальная схема этого же дешифратора. Из рисунка видно, что первую ступень сос тавляют два дешифратора на четыре выхода каждый, а вторую ступень - диодная матрица с 8-ю входами и 16-ю выходами.
Из сравнения рис. 2.30 и 2.31,6 видно, что для двух ступенчатого дешифратора на одно и то же число выходов тре буется меньше диодов, чем для одноступенчатого. Причем с увеличением количества выходов эта разница растет не про порционально. Так, для двухступенчатого дешифратора на 10 входов и 1024 выхода требуется 2240, а для одноступенчато го - 10240 диодов.
Дешифратор на феррит-транзисторных модулях
Дешифраторы на ФТЯ отличаются большой помехозащищен ностью и надежностью, что обусловило применение их в специа лизированных машинах военного назначения. Схема дешифратора на феррит-транзисторных модулях на 2 входа изображена на |ис. 2.32.
Рис. 2.32. Дешифратор на 2 входа на ФТМ
|
|
- |
101 - |
Дешифратор |
состоит из |
12-ти модулей. На обыохкн записи |
|
2-го и 4-го |
модулей подаются сигналы, соответствующие зна |
||
чениям 1-го |
и 2 |
-го разрядов числа. Одновременно на 3-ий мо |
дуль подается сигнал подготовки дешифратора к работе. 5 за висимости от значения разрядов числа выходной сигнал /им пульс/ будет только на одномиа 4-х выходов дешифратора.
Рассмотрим принцип работы дешифратора в случае, когда
вод признака модификации равен 10. |
|
|
|
|||||
По |
такту В |
в 3-ий |
и 4-иЙ модули запишутся |
" 1 " . |
Через |
|||
1/2 такта они будут переписаны |
в б-ой и 7-ой |
модули. В 8-ой |
||||||
модуль записи не произойдет, т.к. на его обмотку запрета |
||||||||
поступил сигнал с 4-го |
модуля. Еще черев 1/2 |
такта сигнал |
||||||
с 6-го |
модуля |
поступит |
на обмотки запрета 10 и |
12-го |
моду |
|||
лей, а |
сигнал |
с |
7-го на обмотки |
записи 11 и |
12-го модулей. |
|||
Запись |
" 1 " произойдет |
только в |
11-ый модуль. |
И еще через |
1/2 такта по шине "10" дешифратора поступит выходной сиг нал.
Для того, чтоСЬ предотвратить случайное срабатывание дешифратора, предусмотрена его блокировка. В режиме блоки
ровки происходит |
аапись |
" 1 " в 1 и 5-ый модули. В такте |
В |
|
" 1 * считываются |
с этих модулей и поступают |
на обмотки |
зап |
|
рета 9, 10, 11 и |
12-го |
модулей. |
|
|
Дешифраторы могут |
строится и на других |
элементах. |
|
Г Л А В А Ш ЗАПОМИНАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА /ЗУ/
§3 . 1 . НАЗНАЧЕНИЕ, ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ИТИПЫ ЗАПОМИНАЩИХ УСТРОЙСТВ
Запоминающие устройства /ЗУ/ предназначены для записи, хранения и выдачи в другие устройства машины различной чис ловой информации.
В запоминающих устройствах хранятся исходные данные, команды программы, результаты вычислений /промежуточные и окончательные/ и постоянные величины /константы/, необходи мые при решении задач.
Запоминающие устройства состоят из системы физических элементов, обеспечивающих хранение отдельных чисел опреде ленной разрядности. Каждая группа физических элементов, обеспечивающая хранение одного числа, называется ячейкой ЗУ /ячейкой памяти/. Ячейки имеют свои порядковые номера /адреса/.
Основными характеристиками запоминающих устройств яв ляются:
1 . Емкость ЗУ, характеризуемая количеством ячеек, т . е . количеством чисел и команд, которые могут одновременно хра
ниться |
в ЗУ. |
|
|
|
|
|
|
|
2. |
Быстродействие |
ЗУ, |
которое |
характеризуется |
време |
|||
нем обращения |
к ЗУ / t o 6 p |
/ . В простейшем случае |
t |
обр |
||||
складывается |
из |
времени |
поиска t n |
требуемой ячейки |
ЗУ и |
|||
времени |
записи |
или считывания t зап/счит/ |
|
|
||||
|
|
|
^обр = t n |
+ t3 anCc- 4 M T) |
. |
Z 3 |
- 1 / |
3. Длительность сохранения информации без ее искаже ния в рабочих условиях и при выключении питания.
- 103 -
4. Экономичность, характеризуемая количеством эле ментов ЗУ, эксплуатационными расходами и расходом энергии на одно запоминаемое число, а также сроком службы отдельных элементов ЗУ.
5.Надежность, характеризуемая вероятностью безот казной работы и являющаяся одной из важнейших характеристик ЗУ. Надежность определяется общим количеством элементов, а также принципом работы элементов, из которых построено ЗУ.
6.Габаритно-весовые характеристики, играющие су щественную роль в специализированных вычислительных машинах, которые работают в нестационарных условиях. Однако и для универсальных вычислительных машин желательно при построе нии ЗУ использовать малогабаритные элементы /полупроводнико вые приборы, ферромагнитные материалы и д р . / . Это будет спо собствовать не только улучшению габаритно-весовых характерис тик ЗУ, но и повышению их экономичности.
7.Чувствительность к изменению внешних условий име ет особое значение для специализированных вычислительных ма шин, работающих в нестационарных условиях.
Кроме перечисленных основных характеристик, для оцен ки ЗУ применяют ряд других показателей, позволяющих дать бо лее подробную характеристику тому или иному типу запоминаю щего устройства.
КЗУ предъявляются два основных требования: большая емкость и большое быстродействие.
Однако существующие в настоящее время ЗУ в полной ме ре не удовлетворяют указанным основным требованиям. Поэтому
в каждой ЭЦВМ имеется |
несколько типов ЗУ, отличающихся друг |
|
от друга |
как по своим |
техническим характеристикам, так и по |
принципу |
работы. |
|
В современных цифровых вычислительных машинах разли |
||
чают следующие типы запоминающих устройств: |
||
1. |
Внутренние/или оперативные / запоминающие устрой |
ства /ОЗУ/, в которых размещены те данные, которые необхо димы для текущих вычислений. ОЗУ имеют небольшую емкость
|
- |
104 - |
/ дс-32768 ячеек/, но |
большое |
быстродействие. Время обраще |
ния к ОЗУ составляет |
единицы мксек / 2 +• 10 мксек/. ОЗУ не |
|
посредственно связано |
с арифметическим устройством машины |
и его быстродействие в значительной степени определяет бы стродействие ваей машины.
В настоящее время для построения ОЗУ использует преиму щественно ферромагнитные материалы с прямоугольной петлей гистерезиса,
2. Внешние запоминающие устройства /или накопители/ в которых хранится информация, необходимая для решения дан ной задачи, но которая не может быть размещена в ОЗУ. Внеш ние ЗУ обладают большой емкостью /сотни тысяч и более яче ек/, но быстродействие их значительно ниже, чем ОЗУ /сотнитысячи мксек/. Поэтому внешние ЗУ непосредственно в прове дении арифметичеоких и логических опера.дой не участвуют, а
в процессе решения задачи происходит |
об иен информацией меж |
|
ду внешними ЗУ и ОЗУ отдельными группами чисел. |
||
В настоящее время для построения внешних ЗУ испольэуют |
||
магнитные ленты и магнитные барабаны. |
||
3. |
Постоянные /односторонние/ |
запоминающие устройст |
ва /ПЗУ/ |
предназначены для хранения |
некоторых постоянных |
чисел / е , - ^ ,ЗГ,-^*- и д р . / , а также |
стандартных подпрограмм, |
по которым производятся вычисления |
значений некоторых час |
то встречающихся функций /sin . ,cos,tq и др / . Постоянные ЗУ имеют такое же быстродействие, как и
ОЗУ. Для их построения используют преимущественно магнит ные сердечники с прямоугольной петлей гистериэиса.
В специализированных ЭЦВМ постоянное ЗУ используется для хранения программ и некоторых констант, необходимых для решения задач.
4. В некоторых ЭЦВМ применяется промежуточное ЗУ, предназначенное для согласования работы ОЗУ и внешних на копителей. Эти ЗУ занимают промежуточное место и по емкос ти и по быстродействию. Наиболее часто в качестве промежу точных ЗУ используют магнитные барабаны.
|
- |
1 0 5 ^ " |
RBJilQO 6ЯТ0МС0 |
ST . |
|
-fto а о г я ф в д а з д в з д - д о в д |
ЗАПОШШАлЩЕ УСТРОЙСТВА |
|
.aiscre* |
f с .ДА МАГНИТНЫХ СЕРДЕЧНИКАХ |
МвгнитШе сердечники с прямоугольной .'петлёй гистерези- "йа- /^Ьрр$тЫ^Й-1н¥^ящее время нашлЙ'исключит'ельно1Г:широкое
йТ^ёШШ&ЩиР'-построения |
быстродействующих |
ЗУ благодаря |
|
цё"лйму р^яду^ШлЬжятельных |
с в о й с т в : , V * - ' |
'•'"'' |
|
-м.пве. К'выййбоё1. быстродействие ; _г |
,„V |
' |
-нк ^ ' к ^ а Щ ^ ч ^ й , "неограниченные = $&Прф^б& .при •.выдердаг .
ван№'Шр^делённУи;сФе^пературных,условий; L, ' |
',. |
| v |
' |
|
|||||||
нр^:л:а ^ ^ д - а я |
Надежность |
работы; |
/ : ; :> л |
д£" |
•'#'> |
~ |
' |
||||
й 0 1 1 & р х ^ £ о с ^ ё з д ^ к н е о - о л ь ш о е |
потребление анергий |
при |
за |
||||||||
писи и считывании ТЩормации; |
,;--__..-'' |
|
|
|
|
|
|||||
_ з я ^К ! недЬл-ьЖиеР габариты |
и вес; |
|
( |
|
|
|
|
||||
-3 *УШЙ§ Яй^ййбсть |
и др. |
|
|
|
|
|
|
|
|||
^ t i ^ ^ ^ ^ ^ ^ H B B e ' сердечник»^и^1о^а^|^^еншй -недос.- |
|||||||||||
татЪкч^%га '^у'ве'твитеяъны |
к ^кгиеиет^^Ш^Ьр^ртхх. |
|
условий |
||||||||
"М^'ШШёШё |
Ф'ёмне-ретуры'^до >W*70°® |
|
<&ачЖ&Ш'-№ЩШ-С-вош- |
||||||||
иё&ШШ-ЪШ8Ш?-. |
- |
Н |
|
M6H*«ii мин-SHNRqooA on |
SHOT |
а О О |
|||||
онлиот SHOT нмвтойэдкоа |
Nqa ьоотр |
.йсязт RC-v.'JsqHQAcn енот |
|||||||||
ОН |
еНОЛвбМРНН^вМ-ЭПьП 9й |
ТЫСОЭ.Ь ЭНТЛЛ |
К'ОН'ГВЯВДйООЛ йоадо оп |
||||||||
-огг |
MN90O %["аг^тМе^Чэ1з'ер1^ |
|
|
|
|
|
неа |
||||
-нрдоох KNH9P9c-3q;in ен ндйшвдохеы |
,яынрэддэо |
КынтнкасМ |
|
-УДОзЪн^у^^Ши^Щз^ котсУрШ^гййю*1 кШй^Йв^у1 р%^яШ^Ва^пом%таемйх^чиселЛ ©деа*
матрица |
обеспечивает |
хранение одног^р^з^яде в@ех зашаи-в"" |
в а е м й ^ й с Ш - 3 1 0 5 9 ^ 5 0 3 |
экаотоя ен ^ ЯЙКРЭДЭО ЭШТКНТВМ |
|
мЩЙЗДдЙ^Х69ав!й®Р«ёв6Ч1 ей CT-eii/fiUanHiiTHSse- еездеш'иэ - |
||
ков /ферритов/, через |
каждШ*Ш*ШЧ:($^Щ<Ш№№Ш>мегйвк |
|
трех ^ Ш т Ь ^ ш и н ^ Т р Ш ^ ^ |
||
одййвитко'вымй путем" п|8п'у Ш'ний'1 п р в одо¥^ерё¥' о твёрсМй |
||
ф е р т о в ! |
S O S J i u e |
^ п о т Ai-e .ощЧпЁ < ко:,,^ |
х ''Две*обмотки - Х[• и У[ : - ;-назы£а:ютёя-'-входными :или-коорди натными, а третья /наклонная/ - выходной или сигнальной.
- 106 -
|
|
|
\ |
|
|
X 5 |
v: |
xJ 7 X е |
\ |
|
|
|
X ю |
|
у*- |
Х!3 |
vi] |
X ' 6 |
|
|
|
Рис. 3 . 1 . Ферпитовая матрица МОЗУ матричного типа
Эта обмотка общая для всех ферритов од ной матрицы.
Координатные шины А и yi/рис. 3 . 1 / предназначены для вы бора соответствующе го феррита по задан ному адресу при запи си или считывании ин формации; считанная с матрицы информация снимается с выходной шины.
Запись и считыва ние информации в матрице основывается на принципе совпаде
ния двух полутоков, т . е . путем одновременной посылки импуль сов тока по координатным шинам Xj. и У[. Величина импульсов тока подбирается такой, чтобы при воздействии тока только по одной координатной шине феррит не перемагничивался, но при одновременном воздействии импульсов тока по обеим ко
ординатным шинам феррит |
перемагничивается. |
|
|
|||||
Магнитный сердечник, находящийся на пересечении коорди |
||||||||
натных шин X I и Y'i, по |
которым воздействуют импульсы |
полу |
||||||
токов / I x= |
и |
I y = i f / , |
называется выбранным, и он будет |
|||||
изменять свое |
состояние. |
|
|
|
|
|
||
Магнитные |
сердечники, на которые воздействует только |
|||||||
один полу ток |
/ 1 х или 1у |
/ , |
называются полувыбранными; |
|||||
своего состояния они не изменяют. |
|
|
||||||
Если принять, что |
коду |
"0" |
соответствует |
состояние |
||||
магнитного сердечника, |
характеризуемое точкой - Bp а коду |
|||||||
" 1 " - точкой |
+ |
Вр/рис. |
3 . 2/, |
то при записи |
кода " 1 " в ко |
|||
ординатные шины необходимо |
подать импульсы полутоков |
1х |
-107 -
иI y положительной полярности, а при считывании " 1 " - импульсы полутоков отрицательной полярности /рис . 3 . 2/ .
Рис. 3.2. Временные диаграммы токов при записи и считы вании информации в МОЗУ матричного типа
Если в выбранном магнитном сердечнике был записан код " 1 " , то под воздействием считывающих импульсов отрицательной по лярности, поступающих в координатные шины XI и У[,он перемагничивается и в выходной обмотке наводится э . д . с . полез ного сигнала. Если был записан код " 0 " , то сердечник не перемагничивается и в выходной обмотке наводится з . д . с . помехи. Помеха в выходной обмотке будет также наводиться от полувыбранных сердечников, причем ее величина в значи тельной степени зависит от коэффициента прямоугольности
|
|
|
|
|
|
|
- |
1Q8 г |
К- Br |
петди., гистерезиса |
сердечника. |
||||||
л ~ , д т |
||||||||
mm, |
. * |
. . |
- |
f |
i t |
t- |
кт^Л i;iHii.on ijoib?-"^.;o:U._ |
|
..утя .уменьшения |
уювня помех используются сердечники с |
|||||||
. . • |
• |
' ' ' |
•'.••••.*!.<„ час.! |
.онояя?.. ;.\отс v-or .г. ль •• --:.о-"--лы |
||||
коэффициентом |
прямоугольное™ |
петли гистерезиса достатач- |
||||||
но близким |
к единице, |
а |
выходная шина пропускается таким |
образом, чтобы помехи от отдельных сердечников компенсиро
вались, |
т . е . |
имели различную полярность. Такому условию |
||
удовлетворяет |
диагональная |
прошивка матрицы выходной шиной |
||
/ р и с ' 3 |
. 1 / . |
|
|
|
Под воздействием |
считывающего^импульса полутока отрица |
|||
тельной |
полярности |
-^=г |
магнитное состояние полувыбран |
ного сердечника, в котором хранится " 1 " , изменяется по кри
вой петли гистерезиса от точки + Bp , до |
точки m |
, а пос |
ле прекращения действия тока - до точки |
П /рис. |
3 . 2/ . |
Это приводит к снижению величины остаточной магнитной ин дукции полувыбранных сердечников и при многократном счи тывании может привести к частичному размагничиванию /сти ранию информации/ сердечников. Аналогично, при действии записывающего импульса полутока, магнитное состояние полу выбранного сердечника будет изменяться по кривой петли ги
стерезиса от точки - |
Bp до |
точки - П7 |
, а затем |
- до |
точ |
|
ки п' ,что также приводит |
к стиранию информации |
кода |
"О". |
|||
Явление стирания информации уменьшается с увеличением |
||||||
коэффициента прямоугольности петли |
гистерезиса |
сердечника |
||||
и с уменьшением разбросаг по амплитуде импульсов |
тока |
запи- |
||||
си и считывания.-.^-- |
^ |
|
q . |
•• n n h o h |
|
|
Система матриц, |
обеспечивающая |
запоминание |
всех |
раз |
рядов чисел,-- навивается .--магнитным.,кубом .^ри^^З^З/^ Запись и считывание числа * производится одаовременно^изцвсех ца.т-т риц куба.. Для этогакодноименныес.координа:ЕНые -шины соответ
ственно Xj, и Уьвосвсех матрицах |
соединены |
последователь-, |
но. Выходные шины "каждой;матрицы |
соединеннее |
усилителями ., |
считывания /УС/ иесхемами. совпадения, ч |
к-л^яйнхртпты&а |
Кроме магнитного куба, в состав; М03УцвходяТу)(?хемалвыг,п
борки требуемой' ячейки ^и>'ВХодной;!т.выхрднойй-р§Е^сф;р^д?хе-о ма выборки ^требуемой ячейки;;/схем а управлеш^я/пбое^и.Шд-иЭу
- 109 -
двух идентичных частей, каждая из которых включает в себя регистр адреса Рг, дешифратор Дш и усилители / р и с . 3 . 3 / .
кшл
Рис. 3.3. Схема МОЗУ матричного типа
Эта схема обеспечивает подачу полутоков записи или считы вания в одну из координатных шин: X L и Yl , т . е . выбор требуемой ячейки магнитного куба.
Входной-выходной регистр предназначен для хранения за писываемого в МОЗУ или считываемого из МОЗУ числа. Он обыч но построен на триггерах и соединен с магнитным кубом че рез усилители считывания и схемы совпадения.
Рассмотрим работу МОЗУ соответственно при записи и счи тывании информации.
При записи информации в какую-либо ячейку МОЗУ по ко довым шинам числа КШЧ записываемое число поступает во вход-