Запоминающих устройств

Цифровой автомат содержит память, состоящую из запоминающих элементов (ЗЭ) — триггеров, элементов задержки и других элементов, фиксирующих состояние, в котором он находится. Комбинационная схема не содержит ЗЭ. Поэтому ее называют автоматом без памяти или примитивным автоматом. Структурная схема цифрового автомата, представленная на 3.4, б, содержит запоминающие элементы 39\ — ЗЭК и комбинационные схемы КС\ и КСц.

При построении узлов ЭВМ, являющихся цифровыми автоматами, в качестве запоминающих элементов (элементов памяти) используются элементарные автоматы. Элементарными автоматами служат автоматы Мура с двумя состояниями, обладающие полными системами переходов и выходов.

где 'дост — время доступа, определяющееся промежутком времени между моментом начала операции обращения при считывании до момента, когда становится возможным доступ к данной единице информации; /счит — продолжительность самого физического процесса считывания, т. е. процесса обнаружения и фиксации состояний соответствующих запоминающих элементов или участков поверхности носителя информации.

где ?До"т — время доступа при записи, т. е. время от момента начала 'обращения при записи до момента, когда становится возможным доступ к запоминающим элементам (или участкам поверхности носителя), в которые производится запись; /подг — время подготовки, расходуемое на приведение в исходное состояние запоминающих элементов или участков поверхности носителя информации для записи определенной единицы информации (например, байта или слова); /зап — время занесения информации, т. е. изменения состояния запоминающих элементов (участков поверхности носителя). Большей частью

Запоминающее устройство с произвольным обращением, как правило, содержит множество одинаковых запоминающих элементов, образующих запоминающий массив (ЗМ). Массив раз-

Обычно у запоминающих элементов ЗУ типа 2D-M выход

1. Управляющий автомат с жесткой, или схемной, логикой. Для каждой операции, задаваемой, например, кодом операции команды, строится набор комбинационных схем, которые в нужных тактах возбуждают соответствующие управляющие сигналы. Другими словами, строится конечный автомат, в котором необходимое множество состояний представляется состояниями k запоминающих элементов:

Состоянием процессора (программы) после данного такта или после выполнения данной команды, строго говоря, следует считать совокупность состояний в соответствующий момент времени всех запоминающих элементов устройства — триггеров, регистром, ячеек памяти.

Общая логика взаимодействия систем автоматического контроля, восстановления и диагностирования показана на 12.4. Первой выполняется процедура обработки сигнала прерывания от системы контроля, начинающаяся записью состояний регистров процессора и старого слова состояния программы (ССП) в соответствующие ячейки памяти и выборкой нового ССП системы восстановления. Далее производится запись в специальные регистры или ячейки памяти ситуации в ЭВМ в момент обнаружения ошибки (записывается состояние запоминающих элементов и шин передачи данных неисправного устройства) '.

Криотроны считаются одними из наиболее перспективных элементов для построения ЗУ очень большого объема и достаточно высокого быстродействия (с временем цикла порядка 3—10 мкс). В кри-отронных ЗУ один формирователь может возбуждать примерно в 10 000 раз больше запоминающих элементов, чем в магнитных или полупроводниковых ЗУ [14]. К преимуществам криотронных ЗУ надо отнести также малую потребляемую мощность, низкий уровень помех, повышенную надежность. Однако вследствие сложности проблемы, связанной с созданием и поддержанием температур, близких к абсолютному нулю, криотрэнныс ЗУ находятся на стадии лабораторных разработок.

4. Почему для изготовления ферромагнитных запоминающих элементов ЦВМ применяют магнитные материалы с прямоугольной петлей магнитного гистерезиса?

МикроЭВМ - это устройства на основе МП, а также запоминающих устройств (ЗУ), устройств управления и средств связи с периферийными устройствами (интерфейс). Управляющая микроЭВМ должна иметь средства сопряжения с объектом управления: датчики, АЦП, ПАП. Совокупность микроЭВМ и средств сопряжения образует микропроцессорную систему.

реализации алгоритма взаимодействия различных функциональных устройств в автоматических системах обработки информации. Интерфейс характеризуется функциональными, электрическими и конструктивными параметрами, которые стандартизируются. Стандартизации в интерфейсе обычно подлежат: форматы передаваемой информации; команды и состояние; состав и типы линий связи; алгоритм функционирования; передающие и приемные электронные схемы; параметры сигналов и требования к ним. В общем случае можно выделить следующие типы интерфейсов: интерфейсы оперативных запоминающих устройств (ОЗУ); интерфейсы «ввода — вывода»; малые интерфейсы периферийных устройств, базовые интерфейсы периферийных аппаратов. Интерфейсы ОЗУ и ввода — вывода являются внутренними и стандартизируются. Из-за использования в АСУ ТП периферийных устройств различного типа и необходимости реализации различных видов связи между устройствами управления и ТП интерфейсы обычно различны.

В трудах проф. Б. М. Кагана исследованы и систематизированы вопросы архитектуры ЭВМ и вычислительных систем, в 1\ом числе управляющих вычислительных комплексов реаль-но^о времени, отказоустойчивых систем, методы построения микропроцессорных устройств и систем автоматики, запоминающих устройств большой емкости, организации систем связи ЭВМ с объектом управления в АСУ ТП, разработаны научные основы эксплуатации ЭВМ.

Важнейшими характеристиками отдельных устройств памяти (запоминающих устройств) являются емкость памяти, удельная емкость, быстродействие.

Требования к емкости и быстродействию памяти являются противоречивыми. Чем больше быстродействие, тем технически труднее достигается и дороже обходится увеличение емкости памяти. Стоимость памяти составляет значительную часть общей стоимости ЭВМ. Поэтому память ЭВМ организуется в виде иерархической структуры запоминающих устройств, обладающих различными быстродействием и емкостью ( 4.1). В общем случае ЭВМ содержит сверхоперативную память (СОП)

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.

Сравнительно небольшая емкость ОП (64— 16000 Кбайт) компенсируется практически неограниченной емкостью внешних запоминающих устройств на магнитных дисках и лентах (сотни миллионов или миллиарды байт). Однако эти устройства сравнительно медленные, и время обращения за данными для дисков составляет десятки миллисекунд, а для лент может достигать сотен секунд. Поэтому вычислительный процесс должен протекать с возможно меньшим числом обращений к внешним запоминающим устройствам и максимально возможным использованием ОП.

3. Адасько В. И., Каган Б.М., Пац В. Б. Основы проектирования запоминающих устройств большей емкости. М.: Энергоатомиздат, 1984.

РАСЧЕТ МАТРИЧНЫХ ЗАПОМИНАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

В этом разделе дан анализ работы магнитных элементов в запоминающих устройствах матричного типа, а также приведены основы расчета и выбора сердечников для этих устройств. На конкретных цифровых примерах (задачи 8.1 и 8.2) рассматривается зависимость времени перемагничи-вания, которое определяет быстродействие запоминающего •устройства (ЗУ) типов 3D и 2.5D, работающих по принципу совпадения токов, от коэрцитивной силы сердечников; зависимость отношения сигнал/помеха от коэрцитивной силы и стабильности адресных токов. В задачах 8.3-4-8.14 рассмотрена работа сердечников в системе памяти типа 3D и 2,50.

Раздел 8. Расчет матричных запоминающих устройств ... 155