Записанную информацию

В электромеханических ЗУ используется ряд методов записи информации на носитель. Во всех методах запись производится потенциальными сигналами, поступающими в головку записи. При выборе метода записи учитываются следующие факторы: возможность получения высокой плотности записи, помехоустойчивость метода, обладает метод свойством самосинхронизации при считывании или требует внешней синхронизации, необходимо предварительное стирание ранее записанной информации или допустима запись нов.ой информации без предварительного придания участку носителя исходного магнитного состояния, сложность электронных схем обработки сигналов, считываемых с носителя.

Несмотря на увеличение частоты переключения тока записи, метод ФК по сравнению с методом БВН-1 позволяет работать с большей плотностью записи, так как на фазовые соотношения сигналов оказывают малое влияние помехи, возникающие из-за наложения полей, создаваемых соседними участками носителя. Метод ФК является самосинхронизирующимся (в первом полутакте всегда имеется импульс той или иной полярности), не требующим предварительного стирания ранее записанной информации.

В конце служебных полей и полей данных записываются контроль--ные циклические коды, позволяющие при считывании проверять правильность записанной информации.

Важнейшими элементами ЗУ являются магнитные сердечники из материала с ППГ (см. § 2.9). Широкое использование этих элементов объясняется их преимуществами: высокой надежностью, малыми габаритами, практически неограниченным сроком службы, сохранением записанной информации после выключения источников питания.

Наибольшее применение среди ферритов с ППГ имеют ферриты магний-марганцевой системы, а также содержащие литий, так как обладают высокой температурной стабильностью электромагнитных параметров. Широкое использование ферритов с ППГ в качестве запоминающих и логических устройств ЭВМ объясняется их высокой надежностью, практически неограниченным сроком службы и сохранением записанной информации после отключения источников питания. В качестве запоминающих устройств (ЗУ) в ЭВМ служат такие магнитные элементы на основе ферритов с ППГ, как чис-

Проверку записанной информации можно осуществить по методике, описанной в п. 5.

Таким образом, в триггерах записывается и дополнительная двоичная информация, поступающая на входы регистра. На выходах регистра, работающего в режиме хранения, имеются логические нули. При подаче «1» на шину «Вывод» переключится элемент Э3 и на выходе у1 появится «1», а на выходе у2 останется «О». Следовательно, происходит считывание записанной информации.

Триггер может быть представлен в виде кольцевого соединения двух логических элементов И-НЕ или ИЛИ-НЕ ( 105, с), но более удобно другое, симметричное изображение ( 105, б) с перекрестными связями, подчеркивающее двустабильность триггера и возможность управления каждым логическим элементом по своим входам, а также — считывание записанной информации по отдельным выходам (Q — прямым и инверсным, обратным по знаку, Q выходам). В общем случае структурная схема триггера имеет вид, приводимый на 105, в. Из рассмотрения этой схемы следует, что в любом триггере, помимо собственно триггера, способного хранить информацию, имеется еще и устройство управления (иногда весьма сложное) процессом записи — считывания информации.

Энергонезависимые запоминающие устройства. Запись сигналов на магнитный носитель — магнитную ленту или магнитный диск —> является одним из важнейших современных технических способов долговременного хранения информации, поскольку многие другие способы записи (оптические, лазерные, электромеханические, электрохимические, электростатические и т, д.) или обладают меньшей информационной емкостью, или не допускают повторной записи на носитель, или требуют сложных устройств для воспроизведения. Информационная емкость магнитной записи доходит до 109 двоичных знаков на 1 м3 магнитоносителя. Магнитограмма может воспроизводиться многократно практически без разрушения записанной информации. Магнитный носитель может быть использован для записи много раз. С помощью магнитной записи могут быть записаны сигналы с весьма широким спектром —• от постоянного тока до нескольких десятков мегагерц (например, запись телевизионных сигналов с помощью видеомагнитофона).

Магнитофоны для записи цифровых сигналов на магнитную ленту (называемые в вычислительной технике накопителями на магнитной ленте, сокращенно НМЛ) позволяют запоминать огромные объемы информации, исчисляемые многими сотнями миллионов байт. При этом стоимость хранения единицы информации настолько мала (примерно 1 коп 103 бит), что НМЛ в настоящее время — наиболее широко используемые долговременные запоминающие устройства. Однако время поиска записанной информации на магнитную ленту длиной в несколько сотен метров может составлять несколько секунд, что не позволяет использовать НМЛ для оперативного хранения информации. Если магнитную запись осуществлять на поверхность быстро вращающегося магнитного барабана (несколько тысяч оборотов

в минуту), то время поиска нужной, записанной информации может составлять единицы миллисекунд. Для увеличения информационной емкости магнитного барабана (до нескольких миллионов байт) запись проводится на всей его поверхности, по множеству параллельно расположенных кольцевых дорожек. Каждая из дорожек (их число может доходить до 103) имеет свою головку записи — воспроизведения. Это позволяет считывать (и записывать) информацию параллельно (одновременно), что существенно увеличивает быстродействие. Накопители на магнитных барабанах — весьма дорогие и сложные устройства — и поэтому используются преимущественно в составе больших ЭВМ.

Исследования показали, что МОП-транзисторы с лавинной инжекцией и дополнительным затвором сохраняют записанную информацию при температуре + 150 °С более четырех лет и выдерживают более 30 000 циклов стирания/ записи без существенной деградации характеристик.

Под надежностью работы запоминающего устройства обычно понимается информационная надежность, т. е. способность сохранять записанную информацию в течение заданного времени хранения (при различных неблагоприятных воздействиях). Помимо этого иногда устанавливают конструктивную надежность, определяемую вероятностью безотказной работы на заданном интервале времени.

Рассмотренные запоминающие устройства позволяют хранить записанную информацию неограниченно долго и энергонезависимо без потребления энергии питания во все время хранения. Однако и запись, и воспроизведение требуют перемещения или носителя информации в пространстве, или перемещения устройств записи-воспроизведения, что приводит к большим затратам энергии питания, а также требует значительного времени на запись-воспроизведение. Существенно ускорить процесс записи-воспроизведения можно, отказавшись от механических перемещений, заменив их электрическим переключением распределенных в пространстве элементов памяти. По такому принципу построены постоянные запоминающие устройства ПЗУ, используемые в ЭВМ для хранения программ и констант ( 130, а).

Дальнейшая модернизация МОП-транзисторов с плавающим изолированным затвором — MTNS- или УИЛШ5-транзисторы (металл — тонкий слой нитрида — силикон или металл —• нитрид — оксид — силикон), у которых плавающий затвор выполнен из нитрида кремния, что позволяет, подавая на управляющий затвор отрицательное напряжение, вытеснять электроны с заряженного плавающего затвора, разряжая его (и стирая таким образом чисто электрическим способом ранее записанную информацию).

0 подачей напряжения логической 1 на линии «выборка X» и «выборка У», надо подать: 1 на верхний эмиттер VT1 и 0 на верхний эмиттер VT2. Это приведет к тому, что транзистор VTI закроется (ибо все три его перехода эмиттер — база оказываются запертыми), а транзистор VT2 (верхний эмиттер которого оказывается подключенным к общей шине, земле) откроется. После снятия с линией выборки напряжений логической 1 и подачи 0 триггер переходит в режим хранения и сохраняет свое состояние до тех пор, пока не возникнет необходимость записать новые данные. Следует отметить, что при чтении не происходит переключения триггера и, таким образом, можно неоднократно читать записанную информацию без риска ее стереть. Триггеры на биполярных транзисторах обеспечивают высокое быстродействие, время выборки данных единицы — десятки наносекунд (1 не = 10° с). Но мощность, потребляемая в режиме хранения, может доходить до десятых долей милливатта на бит. Триггеры на МОП-транзисторах в режиме хранения потребляют мощность примерно

МДП-приборы с нестираемой памятью можно разделить на две группы в зависимости от структуры диэлектрика затвора: с плавающим затвором и с двойным диэлектриком. В таких приборах возможно изменение заряда под затвором и в соответствии с этим изменение порогового напряжения между двумя устойчивыми состояниями, которые могут достаточно долго сохраняться после снятия напряжения. Приборы с постоянной памятью обладают большой скоростью переключения из состояния «О» в состояние «1» и наоборот. Записанную информацию можно считывать при небольшом напряжении неограниченное количество раз без заметного ее разрушения. Перезапись информации также может быть осуществлена неограниченное число раз с сохранением основных параметров элементов.

Особый интерес представляют ЗУ нз МНОП-структурах. В отличие от обычных МОП-структур в них имеется двойной диэлектрический слой SiO2—Si3N4. На границе раздела между двумя диэлектриками происходит накопление заряда, который позволяет сохранять записанную информацию в течение нескольких лет при отключенном питании. Накопительные свойства МНОП-структур ухудшаются при многократном повторении цикла запись — считывание. Поэтому на основе их создаются ПЗУ.

При отсутствии выборки напряжение на шине X близко к нулю, транзисторы VT5, VT6 закрыты, триггер «отключен» от шин столбца и элемент памяти хранит ранее записанную информацию. При записи на одну из шин столбца с помощью специальной схемы формирователя Y подают напряжение U9, а на другую — U1. Затем на шину X поступает положительный импульс выборки с амплитудой, близкой к напряжению источника питания U „.„. Управляющие транзисторы от-

Современные электромеханические ЗУ большой емкости с носителем информации в виде движущейся поверхности, покрытой тонким слоем магнитного материала, с магнитными головками для записи и считывания сравнительно дешевы и компактны, способны хранить записанную информацию в течение длительного времени. Так же как оперативные ЗУ, они позволяют многократно считывать информацию и производить запись новой информации на место ранее записанной. Однако по сравнению с оперативными ЗУ внешние ЗУ работают сравнительно медленно.

Чтобы избежать износа носителя и головок, применяют бесконтактную запись. При изготовлении тонких дисков нельзя избежать биения поверхности диска. Поэтому бесконтактная запись возможна лишь при использовании плавающих головок. Головки записи-считывания 3 (по одной головке на каждую рабочую поверхность диска) перемещаются в зазорах между дисками. Головки установлены на пружинных рычагах 4, укрепленных в суппорте 5. Гидравлический или электрический сервопривод с большой точностью преобразует цифровой код номера дорожки в соответствующее перемещение суппорта с рычагами вдоль радиуса дисков. В результате перемещения головка попадает на нужную концентрическую дорожку. . В плавающем башмаке укреплены о^ша универсальная- головка считывания-записи и расположенная впереди нее (в направлении дорожки) более широкая головка стирания. Ток через стирающую головку протекает только при записи, стирая ранее записанную информацию.

Математические модели (расчетные формулы) для РРЦ тривиальны. Для их реализации в программных ЭВМ не требуется других пакетов прикладных программ. Основная сложность алгоритмизации расчетов и программирования связана с таблицей допусков и посадок. Поскольку верхнее и нижнее отклонения размеров при разных посадках и квалитетах, приведенные в стандартах, не могут быть вычислены по формулам (фактически формулы, приведенные в стандарте, и численные значения отклонений в отдельных случаях не соответствуют друг другу), в программах для РРЦ необходимо использовать таблично записанную информацию. Это в свою очередь требует программирования процедуры распознавания исходно заданных посадки и квалитета и поиска по этим данным численных значений отклонений размеров. При разработке ал-