Файл: Смирнов, К. А. Сбор, передача и обработка данных АСУ.pdf

большой промежуток времени процессор успевает про* извести тысячи и миллионы операций. Поэтому для наи­ более полного использования быстродействия процессо-' ра связь между ним и внешним ЗУ осуществляется только через оперативное ЗУ.

Значение времени обращения к внешнему ЗУ опре­ деляется пространственным расположением необходимой зоны в момент обращения. Так, например, чтобы счи­ тать информацию, записанную на некотором участке магнитной ленты, требуется время для протяжения лен­ ты и подведения этого участка к магнитным головкам. Чем дальше находится нужный участок от головок, тем время подвода ленты, а следовательно, время обраще­ ния будет больше.

Другая существенная особенность внешних ЗУ за­ ключается в системе адресации. Если к оперативной памяти можно обращаться за каждым машинным сло­

меньший длины зоны, невозможно. Длина зоны опреде­ ляется типом внешнего ЗУ. Так, у накопителя на маг­ нитном барабане зона состоит из 128—256 машинных слов, а у накопителя на магнитной ленте длина зоны лежит в пределах 256—2048 машинных слов.

В качестве носителя информации наиболее широко используются магнитная лента, магнитные барабаны и диски. Обычно ЭВМ имеет в своем составе различные типы внешних ЗУ, называемых также накопителями. Принципы записи информации па накопители различных типов и методы их взаимодействия с оперативным ЗУ мало отличаются друг от друга. Поэтому подробно рас­ смотрим работу накопителя одного типа, например, на­ копителя на магнитном барабане (НМБ), а затем поз­ накомимся с характерными особенностями накопителей других типов.

Накопитель на магнитном барабане представляет собой металлический цилиндр, вращающийся с равно­ мерной скоростью. Цилиндр изготавливается из алюми­ ниевого сплава. Его внешняя поверхность покрыта мед­ ной подложкой, на которую гальваническим путем на­ носится магнптожесткое покрытие, состоящее из соеди­ нения никеля, кобальта и фосфора. Толщина покрытия составляет несколько десятков микрон.

Запись состояний «1» или «0» производится с по­ мощью магнитных головок, располагаемых у поверхно-

51

Ити барабана с небольшим воздушным зазором. Прин­ цип взаимодействия магнитной головки с магнитным покрытием барабана в процессе записи информации по­ казан па рис. 2.9а. Магнитная головка с обмоткой пред-

ставляет собой миниатюрный электромагнит, в котором при прохождении через его обмотку тока возникает (по­ казан пунктиром) магнитный поток, намагничивающий определенный участок магнитного покрытия — диполь. Расположение полюсов диполя определяется направле­ нием тока записи.

Чтение информации может производиться той же са­ мой головкой. В этом случае проходящие под головкой диполи индуктируют в ее обмотке электродвижущую силу (эдс), знак которой определяется расположением полюсов диполей. На рис. 2.96 показана эдс, возникаю­ щая в обмотке магнитной головки, если предваритель­ но записанная информация на магнитном носителе прой­ дет под головкой. Чем меньше расстояние между полю­ сами магнитной головки, а также между головкой и по­ верхностью носителя, тем меньше может быть длина диполя. Это, в свою очередь, позволяет записать боль­ шее количество информации па единицу его поверхно­ сти и увеличить тем самым продольную плотность записи.

Зазор между полюсами головки определяется тол­ щиной вставляемой туда металлической фольги (не­ сколько микрон) из диамагнитного материала. Зазор между головкой и носителем можно значительно умень­ шить (до 3—5 мкм), применяя-«плавающие» головки. Такая головка крепится на своем основании таким об­ разом, что возникающий при вращении барабана воз­ душный прток не позволяет головке касаться поверхно-

52

ctii барабана. Головка «плУвет» над поверхностью 6йрабана, следуя за его биениями. Продольная плотность записи в современных барабанах достигает 30—40 еди­ ниц информации на 1 мм его поверхности.

Существует несколько способов расположения инфор­ мации на поверхности барабана — параллельный, по­ следовательно-параллельный и последовательный (рис. 2,10). При параллельном способе (I) .все разряды слова

Рис. (2.10. Размещение информации на барабане

подаются па магнитные головки одновременно, при по­ следовательно-параллельном способе (II) запись сло­ ва производится в два или несколько приемов, и, нако­ нец, слово может быть записано с помощью одной го­ ловки последовательно, бит за битом (III). Для дости­ жения большей поперечной плотности записи барабан может снабжаться двумя рядами головок, сдвинутых друг относительно друга. Для обращения к зоне с тре­ буемым номером используются отметки-маркеры, по­ стоянно нанесенные на поверхность барабана путем на­ магничивания или механическим способом. Они образу­ ют маркерную дорожку. Кроме этих отметок, барабан содержит и- другие вспомогательные отметки.

Поскольку в НМБ для записи и чтения используют­ ся одни и те же головки, их необходимо переводить из режима 'записи в .режим чтения и (Нao6>oip(OT. Обычно пе­ реход из одного режима в другой производится один

53

раз в течение одного оборота. Требуемое для перехода время составляет 1 мс. Переход осуществляется всегда при строго определенном угловом положении бараба­ на. Поверхность барабана, проходящая под головками в момент смены режима, для записи информации не ис­ пользуется п называется «мертвой зоной». От этой зо­ ны и начинается отсчет адресов зон как при записи, так и при чтении.

При наличии на барабане одной «мертвой зоны» время, которое проходит от момента, когда возникла необходимость записать (считать) информацию, и до мо­ мента, когда под головками окажется «мертвая зона», определяется скоростью вращения барабана и его уг­ ловым положением. Это время называется временем об­ ращения. Наибольшее значение времени обращения бу­ дет в том 'случае, 'когда обращение к НМБ произошло сразу же после того, как «мертвая зона» прошла под головками. При существующих скоростях вращения

1000—3000 об/мин это время будет составлять рримерно от 150 до 50 мс. Минимальным время об­ ращения 'бывает в 'Случае, корда обращение к бара­ бану происходит в момент прохождения под голов­ ками «мертвой зоны».

На одном современном барабане можно хранить 5• 10Г’—5-10е байт. Если учесть, что к ЭВМ можно под­

ключить до 8—16 НМБ, то становится очевидным, что с помощью этого вида памяти можно создать относитель­ но быстродействующее ЗУ большой емчсости.

по сравнению с НМБ накопитель на дисках при том же физическом объеме имеет значительно большую поверх­ ность носителя, а следовательно, и емкость. Конструк­ ция дискового накопителя показана на рис. 2.11.

Металлические диски, покрытые магнитным слоем, устанавливаются на одни вал и приводятся во враще­ ние синхронным электродвигателем. У внутренних ди­ сков рабочими являются обе поверхности, у 'крайних ис­ пользуются только внутренние поверхности. Запись и

54

чтение осуществляются одной головкой па каждую ра­ бочую поверхность диска. Чтобы избежать трения го­ ловни о диск, используются лишь ,«1пла|ваю1Щ1ие» maomui, установленные на рычагах н перемещаемые одновре­ менно с помощью суппорта. Выбор необходимой дорож­ ки производится путем преобразования кода номера дорожки в соответствующее перемещение головок вдоль радиуса дисков. Запись машинного слова осуще­ ствляется также, как на НМБ..

Накопители иа магнитных дисках могут иметь либо жестко закрепленные диски, либо сменные. В первом случае диаметр дисков может достигать 1 м. Сменные диски имеют диаметр до 300 мм. Они заменяются всем пакетом. Емкость одного пакета дисков может доходить до 100 млн. байт.

Рычаги с головками являются устройством инерци­ онным. Для их подвода к требуемой дорожке необходи­ мо определенное время, достигающее нескольких сотен миллисекунд. Поэтому при той же скорости вращения дисков время обращения здесь в несколько раз больше, чем у НМБ.

Н а к о п и т е л ь и а м а г и и т и о й л е и т е. Этот вид накопителя отличается от описанных выше тем, что магнитная лента движется только во время записи и считывания информации. Остальное время она непод­ вижна. Кроме этого, в процессе записи и чтения маг­ нитные головки касаются ленты. Запись и чтение обыч­ но производятся раздельными головками. Наиболее от­ ветственной частью накопителя на магнитной ленте (НМЛ) является лентопротяжный механизм, характе­ ристики которого в большой степени определяют харак­ теристики НМЛ. Принцип работы НМЛ показан на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Принцип работы накопителя на .магнитной ленте

55