Файл: Каган Б.М. Цифровые вычислительные машины и системы учеб. пособие.pdf

при записи 1 разрядная обмотка возбуждается, при за­

В ЗУ со структурой 2D разрядная обмотка, так же как и считывающая, охватывает все сердечники данного разряда, и поэтому между ними существует сильная взаимная индуктивно-емкостная связь. В ЗУ 2,5D каж­ дая разрядная линия У, образуя петлю, пронизывает только 2т сердечников, что составляет лишь небольшую часть от общего числа сердечников данного разряда N, охватываемых обмоткой считывания (рис. 4-14). Поэ­ тому в ЗУ со структурой 2,5D взаимное влияние раз­ рядных обмоток и обмоток считывания невелико, и пе­ реходные процессы в обмотке считывания при записи протекают значительно быстрее, чем в ЗУ со структу­ рами 2D и 3D.

Другое важное преимущество структуры 2,5D состо­ ит в том, что в ЗУ с этой структурой линии управления при данной емкости устройства могут быть сделаны меньшей длины и пронизывать меньшее кличество сер­ дечников по сравнению с ЗУ со структурами 2D и 3D. Это особенно важно при построении ЗУ большой ем­ кости и высокого быстродействия. Отмеченное свойство объясняется тем, что запоминающий массив со струк­ турой 2,5£> принципиально может иметь как по оси X, так и по оси У одинаковое количество сердечников, т. е. для N слов и п разрядов по каждой оси может быть

расположено У nN сердечников. В табл. 4-1 приведены количества сердечников на каждой управляющей линии при различных организациях ЗУ для N = 8 192 слова и п — 25 разрядов. Следует учитывать, что в ЗУ со структурой 3D на обмотке запрета находится N = 8 192 сердечника, поскольку эта обмотка охватывает все сердечники одного разряда. Из табл. 4-1 видно, что ми­ нимальное количество сердечников (не более 500) при­ ходится на линии управления в ЗУ со структурой 2,5D.

Таблица 4-1 дана для случая квадратной конфигура­ ции запоминающего массива ЗУ типа 2,5D. На практи­ ке часто по различным схемным и конструктивным со­ ображениям количество сердечников на линиях управ­ ления не является одинаковыми. Тем не менее количест­ во сердечников на шинах в ЗУ по типу 2,5D всегда значительно меньше, чем в ЗУ со структурами 2D и 3D.

277

В ЗУ со структурой 2,5D возможно сокращение до двух числа обмоток, пронизывающих каждый сердеч­ ник. При этом в запонимающем массиве остаются толь­ ко обмотки X и У. Обмотка У в этом случае выполняет одновременно функции возбуждающей линии и обмотки считывания. Очевидно, что поскольку считывание полез­ ных выходных сигналов приходится производить с ли­ ний, по которым в это время протекают токи чтения, то система считывания усложняется. Однако при необхо­ димости построения ЗУ большой емкости приходится применять именно двухпроводную структуру 2,5£>, так как это значительно упрощает сборку запоминающего массива.

Отмеченные достоинства структуры 2,5D позволяют создавать ЗУ высокого быстродействия и большого объ­

структуре 2,5D имеются ЗУ большого объема (256 тыс. и более слов) с циклом обращения около 4 мксек.

Сочетая в себе признаки структур 2D и 3D, струк- • тура 2,5D, как уже отмечалось, в отношении затрат оборудования занимает промежуточное положение. Но, учитывая тенденцию к снижению стоимости электронно­ го оборудования, в особенности в связи с появлением и широким развитием интегральных схем, а также зна­ чительную сложность создания ЗУ высокого быстродей­ ствия при большой емкости на основе структур 2D и 3D, можно считать, что ЗУ типа 2,5D является наибо­ лее перспективным.

Обычно основная память машины— ОЗУ состоит из нескольких модулей, каждый из которых имеет свой за-

278

поминающий массив (обычно на 8—32 тыс. слов) и соб­ ственное управление. Модульная конструкция ОЗУ позволяет комплектовать ЦВМ памятью различной ем­ кости и представляет большие возможности для орга­ низации резервирования блоков памяти, перекрытия во времени обращений к различным модулям для повыше­ ния общей скорости работы.

4-4. П О С Т О Я Н Н Ы Е З А П О М И Н А Ю Щ И Е У С Т Р О Й С Т В А

В вычислительной технике находят довольно широ­ кое применение постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). Устройства этого типа при работе в составе ЦВМ допускают только считывание хранимой информа­ ции. Запись информации производится при сборке уст­ ройства путем соответствующей прокладки проводов. По сравнению с ОЗУ, допускающими как считывание, так и запись информации, конструкция и схема ПЗУ зна­ чительно проще, быстродействие и надежность выше, а стоимость ниже.

Применение ПЗУ в ЦВМ весьма разнообразно и за­ висит от назначения машин. Они могут использоваться как дополнительная память для хранения фиксирован­ ных программ, постоянных коэффициентов, справочных таблиц, таблиц различных функций и т. д. Постоянные запоминающие устройства целесообразно применять в машинах, предназначенных для решения определенного достаточно узкого круга задач, для которых имеются от­ работанные алгоритмы и программы, например, в аэро­ космических бортовых машинах, управляющих маши­ нах для систем автоматизации технологических процес­ сов. Это позволяет существенно снизить требования к емкости ОЗУ и повысить надежность вычислительного комплекса.

В настоящее время ПЗУ широко применяются для хранения микропрограмм в микропрограммных устрой­ ствах управления процессорами. Это позволяет придать устройству управления однотипную структуру, что об­ легчает наладку ЦВМ и диагностику неисправностей.

Постоянные ЗУ, предназначенные для хранения мик­ ропрограмм, имеют малое время обращения (100— 600 нсек) при емкости 10 000—100 000 бит. Используе­ мые в качестве дополнительной памяти ПЗУ имеют боль­ шие емкости (1—10) ■J06 бит, но время обращения поряд­

279

ка 1—3 мксек. Конструкция ПЗУ обычно обеспечивает относительно быструю и удобную смену информации механическим путем. Такие ПЗУ строятся по модульно­ му принципу с целью обеспечения набора требуемой ем­ кости.

В настоящее время наиболее полно удовлетворяют этим требованиям трансформаторные ПЗУ. Информа-

Разрядные оСмотки

/; а \

°— 1

°— п

Запись информации производится по принципу «про­ шито— непрошито». Прошивка проводом сердечника оз­ начает запись единицы, и, наоборот, при записи нуля сердечник не прошивается. Трансформаторные ПЗУ вы­ полняются в одном из двух вариантов.

1 .«Сердечник — слово». Один сердечник использу­ ется для записи цифр всех разрядов одного слова. В та­ ком варианте информация записывается проводами счи­ тывания. В простейшей форме такое ПЗУ содержит по одному сердечнику на каждое слово и столько проводов считывания, сколько разрядов в каждом слове.

2. «Сердечник — разряд». В одном сердечнике хра­ нится один разряд для всех слов. В этом случае инфор­ мация записывается адресными проводами. В простей­ шей форме это ПЗУ имеет столько сердечников, сколько разрядов содержит слово, и один провод на слово.

Рисунки 4-16 и 4-17 соответственно поясняют принци­ пы построения обоих вариантов ПЗУ. Жирными линия­ ми обозначены сердечники, тонкцми — провода. Ңз

280

клонные черточки в месте пересечения проводов и сер­ дечников указывают прошивку сердечников проводами. Отсутствие черточки означает, что провод не прошивает (минует) сердечник.

В качестве сердечников трансформаторных ПЗУ мо­ гут использоваться сердечники как из материала с пря­

до недавнего времени были наиболее распространенны­ ми. Однако сейчас предпочтение отдается ПЗУ с сер­ дечниками с непрямоугольной характеристикой, как бо­ лее быстродействующим и допускающим применение разъемных конструкций сердечников, что упрощает ав­ томатизацию процесса занесения информации в ПЗУ.

Запоминающие устройства, построенные по принци­ пу «сердечник — разряд», более известные под названи­ ем жгутовых ПЗУ, обычно выполняют на разъемных сердечниках из материала с непрямоугольной характе­ ристикой, и обмотки изготовляют в виде жгутов. Не­ большой (несколько микрон) воздушный зазор между отдельными частями магнитопровода сердечника не оказывает существенного влияния на его работу. Об­ мотка считывания жгутового ПЗУ может быть сделана многовитковой, что позволяет увеличить выходной сигнал.

На рис. 4-18 показана схематически сборка жгутово­ го ПЗУ, использующего в качестве магнитопровода П-обраЗный сердечник с ярмом. Автоматическое плете­ ние жгута приблизительно в 100 раз уменьшает время

281