Запоминающие устройства.

Возможности машины в значительной мере определяются емкостью запоминающего устройства, т. е. числом чисел, которые могут храниться в машине. Для современных универсальных электронных счетных машин обычно эта емкость составляет 500—4000 чисел.

Для хранения кодов могут быть использованы триггерные ячейки. Однако количество аппаратуры при этом получается настолько большим, что этот вид запоминающего устройства почти не применяется.

Для машин последовательного действия широкое применение получили запоминающие устройства из электроакустических ртутных трубок (рис. 18). Электрический сигнал в виде импульса поступает на кристалл кварца у входа трубки. Кристалл кварца обладает свойством преобразовывать электрические импульсы в механические колебания и обратно.

Таким образом, входной электрический сигнал преобразуется в механическое (ультразвуковое) колебание, которое распространяется вдоль по трубке с определенной скоростью. Когда сигнал дойдет до конца трубки и попадет на приемный кристалл кварца, он преобразуется опять в электрический импульс. Усиливая сигнал и восстанавливая его первоначальную форму, его вновь направляют на вход трубки. Таким образом, коды чисел, введенные в виде импульсов в ртутную трубку, будут неограниченно долго циркулировать по трубке.

Рис. 17. Схема последовательного сумматора на устройствах совпадения.

Рис. 18. Принципиальная схема динамического хранения кода на электроакустической трубке: 1 — ртутная трубка; 2 — передающий кристалл кварца; 3 — приемный кристалл кварца; 4 — восстановление формы имиульсов; 5 — усиление импульсов.

Для ввода чисел код из машины подается на вход трубки и одновременно на этот промежуток времени разрывается цепь возврата импульсов с конца трубки. Для выборки чисел в соответствующий момент времени, когда требуемый код подойдет к концу трубки, открываются выходные цепи, передающие код в другие устройства машины. Ввод и вывод чисел осуществляются автоматически соответствующими электронными схемами. Обычно с целью сокращения аппаратуры в каждой ртутной трубке хранится несколько чисел. Поэтому при выборке чисел необходимо подождать, пока требуемый код подойдет к концу трубки. Чем больше чисел будет храниться в трубке, тем больше будет среднее время ожидания требуемого числа.

Последовательные машины с запоминающим устройством на электроакустических ртутных трубках имеют скорость порядка одной-двух тысяч операций в секунду.

Часто для запоминающих устройств применяется принцип магнитной записи электрических сигналов, аналогичный записи звука. Запись может производиться или на магнитные ленты, или на непрерывно вращающийся барабан, покрытый ферромагнитным материалом (рис. 19). Вдоль по образующей барабана устанавливаются магнитные головки. Если в определенный момент через обмотки магнитных головок пропустить импульсы тока, то в соответствующих местах на поверхности барабана запишутся сигналы в виде остаточного намагничивания. При вращении барабана поле от остаточного намагничивания, проходя под

головками, будет наводить в них электрические сигналы, которые усиливаются усилителями и поступают в другие устройства машины.

Магнитный барабан может применяться и для последовательной и для параллельной системы выдачи кодов. Однако недостаток электроакустических ртутных трубок — ожидание при выборке чисел — в еще большей степени свойственен магнитному барабану. Поэтому запоминающее устройство на магнитном барабане применяется для машины сравнительно небольшой скорости (порядка нескольких сотен операций в секунду). С другой стороны, магнитный барабан позволяет значительно увеличить емкость напоминающего устройства при умеренном количество аппаратуры, что иногда имеет существенное значение.

Рис. 19. Принципиальная схема магнитного барабана:

1 — ток через, катушку; 2 — остаточное намагничивание; 3 — э.д.с. в катушке при считывании.

Поэтому магнитный барабан и магнитные ленты часто применяются в универсальных машинах в виде дополнительного (внешнего) запоминающего устройства наряду с быстродействующим (оперативным) запоминающим устройством.

В электронных счетных машинах параллельпого действия с большими скоростями счета для запоминающего устройства применяются электроннолучевые трубки (рис. 20). Если электронный пучок направить в какую-либо точку экрана из диэлектрика, то в этой точке накопится, электрический заряд. Заряд будет сохраняться довольно долго, так что на экране можно записать коды чисел. При считывании вновь направляют электронный пучок в требуемую точку. Если данный элемент не был заряжен, то он заряжается и через сигнальную пластину и выходной усилитель проходит импульс кода. Если же элемент был заряжен, то сигнал не поступает. Таким образом, можно определить, записан сигнал в данной точке или нет. После выборки кода необходимо восстановить прежнее состояние данного элемента, что осуществляется автоматически специальной

схемой. Точно так же необходимо периодически восстанавливать произведенную запись кодов, чтобы избежать существенного изменения зарядов за счет паразитных электронов и утечек но диэлектрику.

Обычно на экране размещается 1024 (32x32) или 2048 (32x64) точек. Направление пучка электронов в требуемую точку осуществляется подачей соответствующих напряжений на две пары отклоняющих пластив.

Рис. 20. Принципиальная схема электроннолучевой трубки: 1 — злектронная пушка; 2 — отклоняющие пластины; 3 — экран; 4 — сигнальная пластина.

В машинах параллельного действия для каждого разряда двоичного числа берется своя электроннолучевая трубка, и выборка числа производится одновременно со всех трубок. Время выборки с учетом работы всей схемы может быть доведено до нескольких микросекунд.

Рис. 21. Принципиальная схема запоминающего элемента с прямоугольной петлей гистерезиса: 1 — входная обмотка, 2 — выходная обмотка.

За последнее время получили применение запоминающие устройства на магнитных элементах, имеющих прямоугольную петлю гистерезиса (рис. 21.) Если через обмотку подать положительный сигнал, то сердечник намагнитится положительно, при отрицательном сигнале намагничивание будет отрицательным.

При снятии сигнала сердечник останется намагниченным или положительно, или отрицательно. Таким образом, состояние сердечника характеризует записанный сигнал. При считывании через обмотку подается сигнал определенной полярности, например положительный. Если при этом сердечник был намагничен отрицательно, то произойдет его перемагничивание (изменение магнитного потока) и в выходной обмотке наведется электродвижущая сила, которая усиливается усилителем. Если же сердечник был намагничен положительно, то изменения его состояния не произойдет и в выходной обмотке сигнала не возникнет.

Таким образом, можно различить, какой сигнал был записан в данном элементе. Естественно, что после выборки кода необходимо восстановить первоначальное состояние сердечника, осуществляемое специальной схемой.