ращения не зависит от того, к какой ячейке запоминающего устройства мы обращаемся, и остается постоянным. Ввиду этого непериодические системы запоминающих устройств имеют большее быстродействие, чем периодические.

Кратко рассмотрим основные типы запоминающих устройств, получивших в настоящее время практическое применение.

Запоминающие устройства на магнитном барабане

Принципы магнитной записи. Запоминающие устройства на магнитном барабане в цифровых машинах могут применяться как для оперативной, так и для внешней памяти.

Магнитный барабан представляет собой цилиндр, выполненный из немагнитного материала (силумин, дюраль и т. д.), на по-. верхносги которого нанесен тонкий слой ферромагнитного материала (окись железа, никель; кобальто железные, кобальто-нике-левые покрытия). Схема барабана показа-

Магнитные головки

Головка ( - У*)

аврвсных\ /--л--ч

моток ф ф ф ф фНулевая метка

адресные мотки

Рис, 24-81. Схема магнитного барабана.

Считывание

Сердечник

Рис. 24-82. Схема магнитной головки.

на на рис. 24-81. Вдоль образующей барабана располагаются магнитные головки. На рис. 24-82 представлена схема магнитной головки, где Wi - обмотка записи, av2 - обмотка считывания. Между головками и поверхностью,магнитоносителя устанавлиг вается зазор ,4=20 -j- 50 мкм (рис. 24-83).

Магнитная запись основана на использовании свойства ряда ферромагнитных материалов сохранять остаточную намагничен-

ность после воздействия на них внешнего магнитного поля.

При подаче в обмотку записывающей головки импульса тока в сердечнике головки возникает магнитный поток Ф, часть которого замыкается через проходящий в этот момент под головкой участок ферромагнитного материала и намагничивает его до насыщения. После прекращения действия импульса тока этот участок ферромагнитного материала сохраняет магнитное состояние, соответствующее полярности записывающего импульса тока (пунктир на поверхности барабана, рис. 24-83). .

Считывание

Запись

Магнитный барабан

ис 24-83. Схема записи и считывания на магнитный барабан.

Чтение информации, записанной на ба-ане, производится считывающей головкой. При вращении барабана намагниченные участки вызывают магнитный поток в сердечнике головки. -Изменение потока во времени вызывает э. д. с. в обмотке считывания шг. Величина э. д. с. в считывающей обмотке w2 пропорциональна числу ее витков, скорости изменения магнитного потока, величине зазора d.

Имеется несколько способов записи двоичных цифр на ферромагнитный материал.

Запись по трем уровням (биполярный способ записи). При этом способе ферромагнитный материал предварительно размагничивается путем подачи в специальную стирающую головку переменного тока высокой частоты. Под воздействием высокочастотного магнитного поля, величина которого плавно уменьшается до нуля, каждый элемент ферромагнитного материала многократно перемагни-чивается и в конце концов полностью приходит в размагниченное состояние. Запись 1 при биполярном способе осуществляется в виде насыщения ферромагнитного материала в одном направлении, а запись 0 - насыщением в обратном направлении.

Для этого используются импульсы противоположной полярности, подаваемые в обмотку записи.

На рис. 24-84 представлены временные диаграммы процессов записи и считывания биполярным способом, где обозначено:

/- амплитуда входных имлульсов тока записи;

Ф - магнитный поток, действующий в

.сердечнике головки; е - э. д. с. в обмотке считывания.

Рис. 24-84. Временные диаграммы записи и считывания биполярным способом.

При считывании информации намагниченные участки наводят э. д. с. е в обмотке считывания магнитной головки. Для выделения сигнала, соответствующего единице, используется логическая схема И, на один вход которой подается э. д. с. с магнитвой головки, а на другой - управляющий сигнал щ (рис. 24-84), совпадающий во времени с положительной частью е. При одновременном воздействии двух положительных сигналов на выходе схемы И выделяется сигнал г (рис. 24-84), соответствующий единице. При действии двух сигналов разной полярности на выходе схемы И сигнал будет отсутствовать, что означает считывание нуля. Этот способ записи обладает тем недостатком, что стирание записанной информации должно производиться высокочастотным магнитным полем, получение которого с помощью стирающей головки, имеющей стальной сердечник, представляет технические трудности. Поэтому этот метод записи применяется редко.

Запись по двум уровням (метод обращения до нуля ). Сущность записи по указанному способу состоит в том, что ферромагнитный материал предварительно намагничивается до насыщения в каком-либо одном направлении, а запись

1 производится импульсом, доводящим его до насыщения в противоположном направлении. При записи 0 намагничивающее действие импульса тока направлено так, что состояние ферромагнитного материала не меняется. В этом случае при считывании 1 в обмотке считывания возникает э. д. с, при считывании 0 э. д. с. не возникает. На-рис. 24-85 представлены кривые, иллюстрирующие запись и считывание по данному

I t 0 1 t

Рис. 24-85. Временные- диаграммы записи по двум уровням.

методу. Стирание записанной информации производится намагничиванием ферромагнитного материала до насыщения в каком-либо направлении.

Этот метод нашел более широкое применение вследствие сравнительно простой схемной реализации.

Способы размещения чисел на барабане. Числовой материал на поверхности барабана может размещаться самыми различными способами. В одних системах ячейки памяти, в которых записываются двоичные числа, располагаются по образующим поверхности барабана. Магнитные головки устанавливаются вдоль образующей, и число их равно количеству разря дов записываемых чисел. При таком расположении магнитных головок все разряды чисел записываются и считываются одновременно и запоминающее устройство называют параллельным,

В некоторых конструкциях устанавливается по два диаметрально противоположных ряда головок с целью уменьшения времени обращения.

Запись и считывание чисел можно производить не параллельно, а последовательно - разряд за разрядом. При этом число записывается на поверхности барабана по его окружности. Каждая головка записывает и считывает числа, расположенные по

окружности барабана. Устройство называется последовательным.

В зависимости от размеров барабана, плотности записи (количества записываемых импульсов на Г мм ферромагнитного материала) и количества двоичных разрядов в числе на поверхности барабана можно записать различвое количество чисел.

Управление процессами записи и считывания чисел. Для отыскания ячейки памяти с заданным адресом служат метки, нанесенные на специальной дорожке барабана путем намагничивания или же механическим способом. Метки (риски), нанесевные механически, заполняются ферромагнитным материалом и намагничиваются постоянным магнитным полем. Количество меток равно количеству ячеек памяти. Каждая метка определяет адрес ячейки памяти. Кроме того, на одной из дорожек магнитного барабана наносится одна метка, служащая для определения начала счета адресных меток (нулевая метка).

Схема управления запоминающим устройством на магнитном барабане содержит счетчик адресных меток, адресный регистр, устройство Сравнения и схемы формирования.

На рис. 24-86 представлена одна из схем управления запоминающим устройством на магнитном барабане.

Перед записью или считыванием числа в адресный регистр заносится заданный адрес А. Счетчик адресных меток сбрасывается импульсом, поступающим от нулевой метки. С приходом сигналов от адресных меток счетчик считает их. При совпадении содержимого адресного регистра и счетчика адресных меток устройство сравнения вырабатывает импульс, указывающий на то, что под головками в данный момент находится ячейка с заданным адресом А. После формирования импульс совпадения через схему И! или И2 воздействует на усилители считывания (УС) или записи (УЗ) соответственно и производит считывание или запись в зависимости от состояния триггера

Количество триггеров в счетчике и адресном регистре зависит от емкости памяти и выбирается из условия М=2т, где т - количество разрядов счетчика; М - общее количество ячеек памяти

Например, при объеме памяти в J024 числа счетчик и адресный регистр должны содержать по 10 триггеров, при емкости памяти в 2048 чисел - по 11 триггеров и т. д.

На рис. 24-87 представлена другая схема управления запоминающим устройством. В этой схеме функции счетчика и адресного регистра объединены в одном устройстве - счетчике адресных меток.

После сброса счетчика импульсом от нулевой метки на счетчик заносится адрес ячейки памяти, из которой должно быть выбрано число или место, куда оно должно быть записано. Эта операция выполняется в промежутке времени между нулевой и

первой адресной метками. К моменту поступления импульса от первой адресной метки на счетчике установлен заданный адрес А. Далее к нему прибавляются импульсы, поступающие от адресных, меток, до переполнения счетчика. В момент переполнения счетчика триггер Тт переходит из единичного состояния в нулевое.

Такой переход триггера Тт указывает на то, что под головками находится нужная ячейка. Перепад напряжения, поступающий с выхода триггера Гт, дифференцируется. Полученный при этом импульс формируется и через схему И! или И2 подается в цепь считывания или записи.

При этой схеме управления процессами записи и считывания ячейка памяти с адресом А будет находиться против метки А, определяемой по формуле

А = М - А,

где М - общее число адресных меток, рав-ное количеству ячеек памяти.

Положительным качеством запоминающего устройства на магнитном барабане является высокая надежность хранения записанной информации, экономичность, простота устройства управления, большая емкость при сравнительно небольшом числе оборудования (блоков). При отключении питания, а также при считывании записанная информация сохраняется.

Недостатком запоминающего устройства на магнитном барабане следует считать большое время выборки чисел из памяти или записи в память. Это время обычно составляет 5-20 мсек. Применение в цифровых машинах запоминающего устройства на магнитном барабане позволяет получить быстродействие, не превышающее нескольких десятков или сотен операций в секунду.

Выбор конструктивных размеров барабанов можно произвести, исходя из формулы для емкости запоминающего устройства:

М = - Ipq, п

где М - количество ячеек памяти я- количество разрядов в числе; Д-диаметр барабана, мм; I - длина Образующей, мм; р-плотность записи, имп/мм; q-количество магнитных голово ,ла единицу длины образующей.

Плотность записи р зависит от конструкции магнитных головок, ферроматериа-ла, величины воздушного зазора между головкой и барабаном, а также от линейной скорости поверхности барабана.

Величина q выбирается в зависимости от конструктивных размеров головок и способа их расположения.

Если ва образующей устанавливается столько головок, сколько разрядов в числе, то n-lq и тогда М=лДр.