Считывание информации

Микропроцессор может работать в минимальной или максимальной конфигурации ( 10.7). Соответствующий режим работы устанавливается управляющим сигналом МИН/МАКС. При этом в максимальной конфигурации используется дополнительная микросхема — системный контроллер, вырабатывающий сигналы, управляющие записью и считыванием информации в памяти и в периферийных устройствах, и сигналы, подтверждающие прерывание. В минимальной конфигурации управляющие сигналы для памяти и устройств ввода-вывода вырабатывает сам МП К1810.

Таким образом, в работе участвуют только две соседние ячейки: та, с которой производится считывание информации, и та, на которую эта информация передается (сдвигается). Это значит, что в регистре сдвига одновременно со считыванием информации с ячейки «и записью ее на ячейке (п + 1) можно вести запись информации на ячейке (п — 1) и считывание с ячейки (п + 2) или считывание информации с ячейки (п — 2) и запись на ячейку (п + 3). Иначе говоря, считывание информации можно вести со всех нечетных или четных ячеек одновременно.

По функциональному назначению и системной организации БИС ЗУ подразделяют на следующие основные типы: БИС оперативных запоминающих устройств (ОЗУ), т. е. ЗУ с оперативной записью и считыванием информации; БИС ассоциативных запоминающих устройств (АЗУ), т. е. ЗУ, в которых кроме функции хранения, оперативной записи и считывания реализуется еще и операция ассоциативного поиска информации; БИС постоянных запоминающих устройств (ПЗУ), т. е. ЗУ с оперативным считыванием информации, запись которой не является оперативной.

Организация ЗУ с произвольной выборкой блоков показана на 4.6. Для обеспечения доступа к любому блоку используют дешифратор адреса. В данном устройстве направление движения зарядовых пакетов во всех блоках одинаково. Регенерированный сигнал возвращается в ПЗС-регистр из регенератора Р по металлической шине. ЗУ с произвольной выборкой блоков работают в двух основных режимах: с последовательным и параллельным считыванием информации. В первом случае информация выводится последовательно из одного выбранного блока, во втором —

Классификация. Постоянные запоминающие устройства (ПЗУ) являются запоминающими устройствами с преимущественным считыванием информации; в отличие от ОЗУ время записи в них намного превышает время считывания.

Магнитные шпинели дают возможность реализовать запоминающие устройства, аналогичные запоминающим устройствам на ферритовых сердечниках. Предполагается, что шпинели будут технологичнее ферритов. Кроме того, из них можно делать также активные приборы, позволяющие параллельно с записью и считыванием информации производить обработку информации непосредственно в запоминающей среде.

В ряде серий микросхем элементами традиционной схемотехники стали монолитные кодеры, декодеры, счетчики импульсов, распределители, и регистры, в том числе реверсивные с последовательной, параллельной и комбинированной записью и считыванием информации.

Как видно, в ПЗС неизбежно происходит потеря информационного заряда. Чтобы устранить этот недостаток, используют схемы регенерации, которые представляют собой, по существу, усилители. Считываемый с ПЗС сигнал усиливается с соответствующим формированием его уровней, а затем производится запись информации в цепочку ПЗС. Для длительного хранения информации цепочки ПЗС замыкают в кольцо. Регенерация информационного заряда может быть совмещена с выводом информации — тогда получается прибор с неразрушающим считыванием информации.

Магнитные шпинели дают возможность реализовать запоминающие устройства, аналогичные запоминающим устройствам на фер-ритовых сердечниках. Предполагается, что шпинели будут технологичнее ферритов. Кроме того, из них можно делать также активные приборы, позволяющие параллельно с записью и считыванием информации производить обработку информации непосредственно в запоминающей среде.

Магнитографические дефектоскопы основаны на регистрации магнитных полей рассеяния на магнитной ленте, наложенной на намагниченный ОК, с последующим считыванием информации с магнитной ленты магнитными головками и воспроизведением сигналов на осциллографическом индикаторе.

Применение сверхпроводниковых материалов в разводке обеспечивает повышение быстродействия и снижение искажений передачи сигнала (достигается уменьшение задержки передачи сигнала до 12 пс/мм). Это важно как для логических ИС, так и для повышения быстродействия ЗУ с большим объемом памяти. Основными особенностями джозефсоновских ИС памяти также являются повышенное быстродействие и уменьшенное потребление энергии. Например, для ЗУ с объемом памяти 4Кбит и неразрушающим считыванием информации достигается время выборки 500 пс и потребляемая мощность 6 мВт, а для ЗУ с объемом памяти 16Кбит и разрушающим считыванием — время выборки 15 не и потребляемая мощность 40 мкВт.

В некоторых устройствах памяти считывание информации сопровождается ее разрушением (стиранием). В таком случае цикл обращения должен содержать операцию восстановления (регенерации) считанной информации на прежнем месте в памяти.

В динамических ЗУ двоичные коды хранятся на «запоминающих емкостях», в качестве которых используются паразитные емкости некоторых цепей схем. Примем, что отсутствие заряда,на запоминающей емкости означает состояние 0, а наличие — состояние 1. В таком случае считывание информации состоит в определении, заряжены или нет'запо-минающие емкости.

Внешняя память состоит из нескольких внешних запоминающих устройств (ВЗУ), в качестве которых в современных ЭВМ используются, главным образом, электромеханические ЗУ с носителем информации в виде движущейся поверхности, покрытой тонким слоем магнитного материала. Внешние ЗУ являются устройствами с произвольным обращением, допускающими многократное считывание информации и запись новой информации на место ранее записанной. Электромеханические ВЗУ компактны, сравнительно дешевы (в пересчете стоимости на 1 бит хранимой информации), могут хранить в одном устройстве (модуле) -сотни миллионов байт. Необходимая емкость внешней памяти достигается подсоединением к ЭВМ соответствующего количества ВЗУ.

Считывание информации производится при прохождении под головкой дорожки носителя с записанной информацией. Образуемый проходящим под головкой намагниченным участком дорожки магнитный поток частично замыкается через сердечник головки, пронизывая'ее обмотку. При прохождении под головкой границ участков с разной полярностью намагничивания пото-косцепление обмотки головки меняется и в ней возникают импульсы той или иной полярности, которые в соответствии с используемым методом записи информации воспринимаются как 1 или 0.

Таким образом, в работе участвуют только две соседние ячейки: та, с которой производится считывание информации, и та, на которую эта информация передается (сдвигается). Это значит, что в регистре сдвига одновременно со считыванием информации с ячейки «и записью ее на ячейке (п + 1) можно вести запись информации на ячейке (п — 1) и считывание с ячейки (п + 2) или считывание информации с ячейки (п — 2) и запись на ячейку (п + 3). Иначе говоря, считывание информации можно вести со всех нечетных или четных ячеек одновременно.

Считывание информации производится путем опроса — подачи считывающих импульсов тока в шины Х( и Yt в разных сочетаниях. При этом в выходной обмотке наводятся э. д. с. ?0 или Elt соответствующие записи «О» или «1».

Приведенные схемы использования кольцевых сердечников в ЗУ не исчерпывают их возможностей. На кольцевых сердечниках можно, например, осуществить считывание информации без ее разрушения (в рассмотренных схемах при считывании единичная информация стиралась, т. е. сердечник переводился в состояние «О»). Решить такую задачу можно с помощью метода регенерации, т. е. перезаписи информации после считывания. Однако это сильно усложняет схемы и по-.нижает их эксплуатационные параметры (увеличиваются цикл работы, потребление мощности и т. д.). Чтобы проще решить эту задачу, применяют сердечники со сложной формой магнитопровода. •-

втором случае считывание информации может осуществляться без ее разрушения.

Как было отмечено в § 7.1, задача аналоговых запоминающих устройств (АЗУ) заключается в запоминании, хранении и воспроизведении непрерывных сигналов. В общем виде эту задачу можно сформулировать как запоминание и хранение входной величины хвх и ее воспроизведение в виде пропорциональной ей выходной величины л:вь1х, т. е. удовлетворение равенства л:вых = kxBX, где /г—коэффициент пропорциональности. В реальных АЗУ условие k = const не соблюдается, т. е. имеет место погрешность передачи. Для уменьшения этой погрешности используют конструктивные и схемные методы. Так, например, применение вместо схем с прямым преобразованием хт в л-вых схем с обратной связью позволяет уменьшить погрешность передачи в 5—10 раз [6]. Помимо специфического для АЗУ требования точности передачи, они должны удовлетворять требованиям, общим для ЗУ, — считывание информации с ее разрушением или без разрушения, быстродействие, надежность и пр.

§ 8.3. СЧИТЫВАНИЕ ИНФОРМАЦИИ С ЦМД

§ 8.3. Считывание информации с ЦМД.............184