Файл: Дроздов Е.А. Многопрограммные цифровые вычислительные машины.pdf

значительному уменьшению результирующей э. д. с. помех в раз­ рядных шинах матриц;

—более простые и экономичные схемы адресной и числовой частей МОЗУ по сравнению с другими типами МОЗУ на ферри­ товых сердечниках, причем выигрыш в количестве электронных элементов быстро возрастает с увеличением емкости МОЗУ.

Недостатки трехмерных МОЗУ:

—для построения куба памяти необходимо использовать вы­

сококачественные ферритовые сердечники с большим коэффициен­ том прямоугольности петли гистерезиса и малым разбросом па­ раметров;

—жесткие требования к величине разброса по амплитуде им­ пульсов токов 1Х, 1У, Iзп и к точности их синхронизации;

—наводимые при считывании в разрядных шинах кодовые сигналы 1 и 0 различаются между собой не по полярности, что лучше с точки зрения надежности распознавания сигналов, а по

величине (коду 1 соответствует полезный сигнал, а коду 0 — поме­ ха); это приводит к необходимости применения дополнительных цепей и схем для увеличения отношения полезного сигнала к по­ мехе, что связано с усложнением МОЗУ;

—■для компенсации помех от полуизбранных сердечников раз­ рядных матриц необходима сложная (диагональная) прошивка сердечников.

§ 6.3. Двухмерные оперативные запоминающие устройства на ферритовых сердечниках

Главная особенность двухмерного МОЗУ заключается в том, что в нем при считывании информации действию импульса тока, достаточного для полного перемагничивания ферритовых сердеч­ ников с ППГ, подвергаются только сердечники избранной ячейки памяти. Все остальные сердечники в такте считывания не подвер­ гаются действию импульсов считывания. Это дает возможность при считывании применять форсированный режим, т. е. перемагничивать сердечники избранной ячейки импульсами большой ам­ плитуды, что обеспечивает сокращение времени обращения к МОЗУ и получение на выходе кодовых сигналов, значительно пре­ вышающих по амплитуде полезные сигналы в разрядных шинах трехмерных МОЗУ. Кроме того, отсутствие помех от полуизбран­ ных запоминающих сердечников позволяет упростить цепи считы­ вания и повышает надежность работы МОЗУ.

В отличие от трехмерного МОЗУ, в котором селекция соответ­ ствующих запоминающих сердечников, т. е. выборка ячейки па­ мяти, осуществляется внутри разрядных матриц в самих сердеч­ никах, и, таким образом, функции хранения и селекции совме­ щены в одних и тех же элементах, в двухмерном МОЗУ эти функ­ ции при считывании разделены полностью, а при записи по методу совпадения полутонов — частично. Выбор заданной ячейки памяти осуществляется вне запоминающих сердечников с помощью спе­

198

циальных ключей, индивидуальных для каждой ячейки. Следова­ тельно, количество селектирующих ключей соответствует количе­ ству ячеек памяти. Селектирующие ключи образуют матрицу, называемую координатной сеткой. В отечественных МОЗУ коорди­ натные сетки чаще всего строятся на магнитных ключах (коорди­ натных трансформаторах). Применяются также диодно-трансфор­ маторные и чисто диодные сетки.

Рассмотрим схему, и принцип работы координатной сетки, со­ ставленной из восьми координатных трансформаторов (рис. 6.3). Через сердечники координатных трансформаторов (КТ) проходят адресные шины по координатам х и у и общая шина смещения. Кроме того, каждый КТ имеет индивидуальную обмотку Wz, ко­ торая является его выходной обмоткой. Обмотка Wz связана с шиной z, или числовой шиной, которая проходит через ряд запо­ минающих сердечников, служащих для хранения кода одного числа (отсюда еще одно название этого типа памяти—-МОЗУ типа г). Эти сердечники составляют ячейку памяти, называемую также числовой линейкой. Адресами числовых линеек являются адреса соответствующих КТ.

Через шину смещения протекает постоянный ток смещения / см, который удерживает сердечники КТ в состоянии глубокой отрица­ тельной намагниченности, характеризуемой точкой А на петле ги­ стерезиса (рис. 6.3, а).

Перемагничивание сердечника КТ в соответствии с заданным адресом осуществляется по принципу совпадения двух полутонов, в качестве которых используются адресные токи 1Х и 1У, подавае­ мые в адресные шины Xi и Uj. Амплитуда этих токов выбирается такой, чтобы создаваемая ими суммарная напряженность поля обеспечивала перемагничивание сердечника, т. е. чтобы выполня­ лось условие (рис. 6.3, в)

Под действием только тока 1Х или 1У сердечник КТ не должен

где Н' — напряженность поля, превышение которой ведет к замет­ ному изменению магнитного состояния сердечника.

Из условия (6.14) видно, что путем увеличения напряженности поля смещения Я см можно допустить применение токов 1Х и 1У с очень большими амплитудами, обеспечивающими форсированное перемагничивание сердечников КТ и получение в обмотке Неболь­ ших сигналов. При перемагничивании сердечника КТ под дейст­ вием поля Нх+ Ну в его обмотке Wz индуктируется э. д. с. еь вы­ зывающая в ней ток / 21 (рис. 6.3,6). Ток 1г\ используется в каче­ стве тока считывания, его амплитуда достаточна для перемагничивания запоминающих сердечников числовой линейки. При воз­ вращении сердечника КТ в исходное магнитное состояние под дей­ ствием поля Нш в обмотке Wz индуктируется э. д. с. е2, которая

199

вызывает ток Iz2 обратного по отношению к току IZ) направления. Амплитуда тока 1г2 почти вдвое меньше амплитуды тока 1г\, а дли­ тельность почти вдвое больше. Создаваемое током Iz2 магнитное поле не в состоянии перемагнитить сердечники числовой линейки. В МОЗУ ток /22 используется в качестве одного из полутонов при записи и регенерации чисел.

Указанное соотношение амплитуд токов / 21 и / 22 объясняется следующим образом. Перемагничивание сердечника КТ из состоя­ ния, характеризуемого точкой А на петле гистерезиса (рис. 6.3,0), в состояние, характеризуемое точкой В, производится сильным по­

другое обстоятельство. Известно, что изменение магнитной индук­ ции ферритового сердечника зависит от изменения во времени пе-

200

Рис. 6.3. Координатная сетка на магнитных ключах двухмерного МОЗУ:

а —схема сетки; б — импульсы токов в обмотках ключа; в — петля гистерезиса сердеч­ ника КТ

201

мерном МОЗУ импульсы токов fx и 1Ь формируются с крутым фронтом и пологим спадом, поэтому э. д. с. еи индуктируемая в обмотке Wz во время нарастания этих импульсов, будет больше э. д. с. е2, индуктируемой во время их спада.

Так как при выборке требуемого КТ координатной сетки исполь­ зуется принцип совпадения полутонов, то кроме избранного будут также полуизбранные КТ. Поэтому необходимо обеспечить, чтобы токи помех, наводимые в числовых шинах z полуизбранных КТ, по амплитуде не превосходили величины /ш т. е. некоторого порого­ вого значения, при котором еще не происходит перемагничивание сердечников числовых линеек. С этой целью для сердечников КТ выбирается материал с большим коэффициентом прямоугольное™ петли гистерезиса. Кроме того, в ряде ЦВМ, где используются двухмерные МОЗУ, каждый КТ строится не на одном, а на не­ скольких сердечниках, что позволяет реализовать специальные ме­ тоды компенсации помех. В КТ используются сердечники значитель­ но больших размеров, чем в числовых линейках. Это необходимо для получения в шинах z достаточно мощных сигналов считывания, обеспечивающих надежное перемагничивание запоминающих сер­ дечников.

Известно, что сопротивление, которое оказывает сердечник протекающему по его обмотке току, изменяется в зависимости от того, перемагничивается при этом сердечник или нет. Сопротивле­ ние сердечника при считывании с него 1 может быть в несколько раз больше, чем при считывании 0, когда его магнитное состояние изменяется незначительно. В связи с этим возникает задача ста­ билизации тока в шинах z КТ, так как в числовых линейках хра­ нятся коды различных чисел с различным соотношением количе­ ства единиц и нулей в разрядах. Эта задача принципиально легко решается путем включения в обмотку Wz балластного резистора последовательно с сердечниками числовой линейки. Этот рези­ стор стабилизирует нагрузку КТ. Однако такое решение оказы­ вается энергетически невыгодным. Поэтому в отечественных МОЗУ типа 2Д стабилизация нагрузки КТ обеспечивается с помощью до­ полнительных, стабилизирующих сердечников.

В этом случае каждая числовая линейка (рис. 6.4, а) содер­ жит запоминающие сердечники двух видов: рабочие сердечники (PC) для хранения кода числа и стабилизирующие сердечники (СС), обеспечивающие стабилизацию нагрузки КТ. Каждому PC соответствует свой СС, т. е. на каждый разряд запоминаемого чис­ ла приходятся два сердечника. Шина z проходит через рабочие и стабилизирующие сердечники в противоположных направлениях, поэтому при протекании через нее тока Izl все PC устанавливают­ ся в нулевое положение (—Вг), а все СС — в единичное ( + 5 Г). Для обеспечения постоянства нагрузки на КТ необходимо, чтобы перед считыванием сердечники числовой линейки, принадлежа­ щие одному и тому же разряду запоминаемого числа, находи­ лись в одинаковом состоянии. Тогда в любом случае независимо от того, какое именно число записано в числовой линейке, при

202