Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Караваев, Н. И. Электронные цифровые вычислительные машины и программирование учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
20.10.2023
Размер:
8.52 Mб
Скачать

- 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^делённУиФе^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

^'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

ТЫСОЭЭНТЛЛ

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

-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-

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ