Ядерная электроника - Цитович А.П.
Скачать (прямая ссылка):
Матрица-накопитель. В полупроводниковых ЗУ ячейки памяти размещают в матрице-накопителе. Возможны разные способы обращения к ячейкам памяти; обычно применяют поэлементную и пословную выборку. Организация поэлементной выборки такая же, как в плоской ферритовой матрице: производится запись — считывание отдельного элемента, находящегося на пересечении координат-ных шин. Принцип пословной выборки поясняет структурная схема матрицы, приведенная на рис. 3.62. Здесь отдельное т-разрядное слово (число) занимает запоминающих элементов (ЗЭ). К каждому слову подходит адресная шина Ai. Запоминающие элементы каждого разряда соединены с разрядными шинами Prh P01-. При считывании слова подается определенный уровень напряжения на выбранную адресную шину и информация снимается параллельным кодом с разрядных шин. Во время записи слова также подается необходимый уровень напряжения на адресную шину, а на разрядную шину поступают уровни напряжения, соответствующие числам (0 и 1), составляющим слово.
Запоминающие элементы. Рассмотрим работу в матрице-накопителе запоминающего элемента, выполненного по схеме статического триггера на р-канальных МОП-транзисторах (рис. 3.63,а).. Триггер образуют транзисторы Ti—Tt4. Ключи Tt5, Te служат для управления триггером и съема данных. Временные диаграммы,, поясняющие процесс записи и считывания, приведены на рис.. 3.63,6. Известно, что р-канальный МОП-транзистор относится к полевым приборам и управляется напряжением, приложенным к затвору, при этом ток в цепи затвора практически не потребляется. В схемах с общим истоком используется отрицательное напряжение стокового питания и транзистор проводит при некотором отрицательном напряжении затвора относительно истока.
Разрядные шины
194
Рис. 3.63. Запоминающий элемент — статический триггер на /7-канальных МОП-транзисторах (а) и временные диаграммы (б)
Допустим, что схема находится в состоянии 0, что соответствует запертому состоянию T1 и открытому Г3. В исходном состоянии напряжение на адресной шине Ai равно Ua1=E, а на разрядных
шинах P'і и P0i напряжения равны Up* =0; и Upо =0; при этом
і і
транзисторы T5 и Te заперты. Чтобы в элемент записать 1, напряжение на адресной шине понижают Ua {= 0, а на разрядные шины
подают Up' -=E и Upо =0. Понижение напряжения затвора T5 от-I с
иоситслыю истока приводит к открыванию T15, в результате чего
повышается напряжение на затворе Г3, транзистор запирается и
схема переходит в состояние 1, при котором Ti проводит, а T3 —
.заперт. Аналогично ЗЭ переходит в состояние 0 при подаче на
шины UAt = O; Up' =0 и Upо=1.
і і
Для считывания с элемента числа напряжение понижается только на адресной шине (UA{ =0). В результате через один из транзисторов (T5 или Тб), исток которого имеет более положительный потенциал, так как он соединен с проводящим для данного состояния триггера транзистором (Ti или T3), потечет ток в разрядную шину Pri или P0i и далее в усилитель чтения.
Помимо статических ЗУ в мини-ЭВМ и микропроцессорных системах широко применяют динамические полупроводниковые ЗУ. В них используют свойства МОП-транзисторов сохранять заряд на паразитной емкости затвора в течение некоторого времени. Чтобы в течение длительного времени работы не было потери информации, она периодически, через каждые несколько миллисекунд, регенерируется. Эта особенность динамических устройств приводит к некоторому усложнению управляющих схем и затрудняет их применение в быстродействующих системах. Широкое распространение этих устройств объясняется тем, что в них используется в 2—3 раза меньше МОП-транзисторов, чем в статических устройствах, и легче получить большую емкость памяти.
3.9.4. ЗУ БОЛЬШОЙ ЕМКОСТИ
В автоматизированных системах экспериментальных установок, так же как и в вычислительной технике, применяют различные ЗУ большой емкости. Они служат для накопления и хранения ин-
7* 195
формации и программ. Кратко рассмотрим ЗУ большой емкости и укажем области их применения.
Накопители на магнитной ленте представляют собой магнитофоны, рассчитанные для записи и считывания цифровой информации, которые ведутся параллельным или смешанным кодом несколькими магнитными головками. Последние представляют собой миниатюрные электромагниты, находящиеся в контакте с пленочным магнитоносителем. Емкость накопителей на магнитной ленте практически неограниченна. Их часто применяют в качестве массовой памяти для накопления и последующей сортировки больших объемов информации в многомерных спектрометрических исследованиях (см. гл. 6).
Магнитные диски и барабаны в отличие от накопителей на магнитной ленте обеспечивают достаточно быстрое, порядка нескольких миллисекунд, обращение к памяти. В них магнитопоситель нанесен на образующую цилиндра или на поверхность диска и головки не касаются магнитоносителя. Поэтому возможны высокая скорость и, следовательно, малое время обращения. В настоящее время наиболее широко применяют дисковые накопители. Их емкость достигает нескольких мегабайт. Магнитные головки удерживаются над поверхностью диска аэродинамическими способами. Размер зазора составляет несколько микрометров. Применяют также диски, в которых головки устанавливаются на неподвижной плате, над поверхностью которой с большой скоростью (порядка нескольких тысяч оборотов в 1 мин) вращается диск из гибкой магнитной пленки. Создающееся под диском разрежение стабилизирует зазор между головками и магнитоносителями.