МАРК РЕГНЕРУС ДОСЛІДЖЕННЯ: Наскільки відрізняються діти, які виросли в одностатевих союзах
РЕЗОЛЮЦІЯ: Громадського обговорення навчальної програми статевого виховання ЧОМУ ФОНД ОЛЕНИ ПІНЧУК І МОЗ УКРАЇНИ ПРОПАГУЮТЬ "СЕКСУАЛЬНІ УРОКИ" ЕКЗИСТЕНЦІЙНО-ПСИХОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ПОРУШЕННЯ СТАТЕВОЇ ІДЕНТИЧНОСТІ ПІДЛІТКІВ Батьківський, громадянський рух в Україні закликає МОН зупинити тотальну сексуалізацію дітей і підлітків Відкрите звернення Міністру освіти й науки України - Гриневич Лілії Михайлівні Представництво українського жіноцтва в ООН: низький рівень культури спілкування в соціальних мережах Гендерна антидискримінаційна експертиза може зробити нас моральними рабами ЛІВИЙ МАРКСИЗМ У НОВИХ ПІДРУЧНИКАХ ДЛЯ ШКОЛЯРІВ ВІДКРИТА ЗАЯВА на підтримку позиції Ганни Турчинової та права кожної людини на свободу думки, світогляду та вираження поглядів
Контакти
Тлумачний словник Авто Автоматизація Архітектура Астрономія Аудит Біологія Будівництво Бухгалтерія Винахідництво Виробництво Військова справа Генетика Географія Геологія Господарство Держава Дім Екологія Економетрика Економіка Електроніка Журналістика та ЗМІ Зв'язок Іноземні мови Інформатика Історія Комп'ютери Креслення Кулінарія Культура Лексикологія Література Логіка Маркетинг Математика Машинобудування Медицина Менеджмент Метали і Зварювання Механіка Мистецтво Музика Населення Освіта Охорона безпеки життя Охорона Праці Педагогіка Політика Право Програмування Промисловість Психологія Радіо Регилия Соціологія Спорт Стандартизація Технології Торгівля Туризм Фізика Фізіологія Філософія Фінанси Хімія Юриспунденкция |
|
||||||||||
Енергозалежні устрої пам'ятіЗчитуючі автомати є загального призначення і спеціалізовані. Перші з них поки не дуже надійні, складні і дорогі. Спеціалізовані ж пристрої використовують, як правило, матрицю еталонів, із якими співставляються розпізнавальні знаки і символи. Автоматичні пристрої для безупинного введення інформації в ЕОМ шляхом зчитування її з друкарського тексту, спеціальних графіків або бланків є дуже перспективним, тому що дозволяють виключити ручну переробку і введення даних, потребуючих великих витрат праці і супроводженими частими помилками. Зараз ведуть інтенсивні роботи в області автоматизації мовного введення. У АСУТП велике поширення одержали системи введення інформації про стан процесу за допомогою АЦП і інших раніше розглянутих спеціальних елементів. Пристрої виводу інформації забезпечують її вивід із пам'яті ЕОМ у формі, придатній для подальшого використання. Ці пристрої можуть бути розділені на такі групи, як це показано на рисунку 13.5: Рисунок 13.1 Структура розподілу осередків інформації Класифікація засобів збереження інформації подана нижче, на рисунку 2: Рисунок 13.2 Види пам’яті ЕОМ
Устрої пам'яті, інформація на які заноситься при їхньому конструюванні, називають постійними запам’ятовуючими устроями (ПЗУ). Інформація з ПЗУ може тільки зчитуватися на інші устрої. У перепрограмуючих устроях (ППЗУ) інформація може змінюватися поза машиною або в ній, але зі швидкістю, що значно поступається швидкості зчитування. У універсальних ЕОМ звичайно ПЗУ використовується для самозавантаження машини, а також збереження кодів мікрокоманд, перевірочних і діагностичних тестів, табличних даних і т.д. Найшвидша пам'ять – оперативна, що записується в оперативному устрої (ОЗУ), де зберігається тільки та інформація, що використовується у даний час при рішенні конкретної задачі. На кожному кроку виконання програми процесор звертається до ОЗУ з тим, щоб дізнатися, що робити далі. Обсяг ОЗУ складає приблизно 106... 108 біт і інформація проглядається за час до секунди, а обсяг – за декілька мкс. У ЕОМ, до яких висуваються надвисокі вимоги по швидкодії, містять також понадоперативний устрій, що запам'ятовує. (ПОЗУ), що побудовано на такій же елементній базі, що й устрій керування і АЛУ машини. Ємність ПОЗУ невелика (усього порядку десятка машинних слів), але швидкодія значно вище, чим в ОЗУ, і являється одного порядку з циклом виконання арифметичних і логічних операцій, тобто з тактом спрацьовування схем ЕОМ. Великі масиви інформації, що використовуються не постійно, а лише при необхідності, розташовуються у зовнішній пам'яті, більш дешевій і ємній, але значно повільнішій. Обсяг зовнішніх устроїв, що запам'ятовують, (ЗЗУ) – вже мільярди біт і залежить від типу носія інформації. А час пошуку і зчитування інформації займає декілька секунд, а то і хвилин. Між оперативними і зовнішніми системами знаходяться так звані буферні устрої, що запам'ятовують, (БЗУ), що використовуються для тимчасового збереження інформації при обміні нею між устроями, що працюють із різними швидкостями. По ємності і швидкодії буферна пам'ять займає проміжне положення між оперативною і зовнішньою пам'яттю. Час звертання до буферної пам'яті складає сотні або тисячі мікросекунд, ємність – 107... 1010 біт. Таким чином, пам'ять ЕОМ має багаторівневий характер і являє собою ієрархічну структуру, на верхніх ступенях якої знаходяться ЗУ більш високої швидкодії і порівняно малої ємності, а на нижніх – ЗУ меншої швидкодії, але більшої ємності. У принципі, основні елементи ієрархії містить і людська пам'ять. У кожного з нас є визначений запас відомостей, слів, понять, уяв, що зберігаються в довгостроковій пам'яті усе життя. А є пам'ять оперативна. Наприклад, треба не забути завтра зателефонувати. Розмова відбулася і всі деталі, пов'язані з нею, через день – два забудуться і лише дуже мала частина перейде з буферної системи в довгострокову. Мозок уникає перевантажень і зберігає вільною частину осередків пам'яті для майбутньої діяльності.
Устрої, що запам'ятовують, можна побудувати на різноманітних принципах: механічному, електронному, акустичному, магнітному, тощо. Але механічні ЗУ не влаштовують ЕОМ по швидкодії. Досить високу ємність і надійність мають грамплатівки, проте для ЗУ ЕОМ вони мало придатні: немає потрібної швидкодії і відсутня реверсивність пам'яті. Не влаштовує сучасний рівень розвитку ОТ і пам'ять на тригерах. Незважаючи на малий час звертання (порядку часток МКС), тригерна пам'ять має істотний недолік, тому що для створення більш ємної пам'яті прийшлося б використовувати величезну кількість елементів. Пошуки більш досконалих і ефективних засобів запам'ятовування призвели до створення нових типів ЗУ, що використовують різноманітні фізичні принципи. Розглянемо деякі з них. ЗУ на лініях затримки. - це устрої, виконані у виді замкнутих контурів із зворотним зв'язком. Перші з них ЗУ на ртутних трубках. Вони представляють із себе (рисунок 3) металеві, наповнені ртуттю трубки, із двох сторін закриті кристалами кварцу. Інформація, що підлягає збереженню підводиться до входу лінії затримки у виді послідовних імпульсів, під дією яких кристал 1 коливається і породжує в ртуті пружні хвилі, що через якийсь час з'являються в приймальному кристалі 2, який аналогічно мікрофону знову перетворює механічні коливання в електричні, і імпульси з кінця лінії через підсилювач подаються знову до її входу. Таким чином, утворюється замкнуте кільце, по якому інформація може циркулювати як завгодно довго. У ртутній трубці довжиною біля 1 мм. може одночасно зберігатися до 1000 імпульсів.
Рисунок 3. ЗУ на ртутних трубках.
Лінія затримки подібно до розглянутої, також будується з використанням явища магнітострикції, що базується на спроможності феромагнітних матеріалів (заліза, нікелю, кобальту та ін.) змінювати свої розміри при намагнічуванні. Магнітострикційна затримка складається з металевого стержня з витками катушок на кінцях. Електромагнітні коливання, що виникають при проходженні імпульсів через витки, викликають механічні коливання, котрі на іншому кінці стержня знову перетворюються в електромагнітні коливання й імпульси. Пам'ять, що складається з ліній затримки можна назвати динамічною, тому що інформація тут знаходиться в безупинному русі. З такої пам'яті імпульси можуть бути зчитані тільки в моменти виходу з лінії і проходженні через підсилювач. Час пошуку потрібного імпульсу дорівнює часу проходження хвилі уздовж лінії. Так для лінії затримки довжиною 1 мм. цей час складає приблизно 1 мілісекунду, що навіть у порівнянні з часом спрацьовування тригера дуже повільно. Періодичність вибірки інформації – основний недолік цих устроїв, що обмежує швидкодію машин, і робить практично неможливим застосування ЗУ на лініях затримки в ЕОМ більш нових моделей. На зміну їм прийшли устрої на електронно-променевих трубках (ЕПТ), що відразу стало можливим багатократне збільшення швидкостей: час звертання в них складає мікросекунди. Принцип роботи такого ЗУ такий. Потік електронів, що падає на діелектричний екран, вибиває в місці влучення вторинні електрони, а заряд, що утворюється на при цьому на поверхні ЕПТ розтікається повільно і тому може бути збережений якийсь час. Інформація, у такий спосіб зберігатися у виді зарядів, що утворять потенційний рельєф на діелектричній поверхні екрану. Зчитування інформації здійснюється шляхом прямування пучка електронів у задану точку (комірку) екрана і фіксації діелектрика. Загальна ємність таких ЗУ залежить від того, на скільки елементарних осередків розбито екран. Слід зазначити, що поряд з істотним підвищенням швидкодії ЕОМ і можливістю рівнобіжної роботи передачі й опрацювання інформації, ЗУ на ЕПТ хитливі в роботі, тому що вони громіздкі і дорогі, а також енергозалежні. Пам'ять на магнітних сердечниках. Сердечник (рисунок 4) представляє собою маленьке феритове кільце з обмоткою, котре має широку, майже прямо кутну петлю гістерезису. Рисунок 13.4 Магнітний сердечник і його характеристика намагнічування
Під впливом керуючих імпульсів току, що подаються на вхідну намагнічуючу обмотку , феритовий сердечник за мільйонні частки секунди змінює свій магнітний стан. В одному з двох станів він може перебувати доти, поки не поступить новий сигнал. Наприклад, якщо сердечник не був намагнічений і на його витки поданий імпульс току, то його магнітна індукція В різко зросте (крива 1). При напруженості Нмах з'явиться насичення сердечника й індукція, досягнувши значення Вмах практично змінюватися не буде. При зміні напрямку току, перемагнічування піде по кривій 2 до – Вмах. При новій зміні напрямку току перемагнічування - піде від – Вмах по кривій 3. Сердечник має деяку залишкову намагніченість, що характеризується точками – В2 і В2 (точки залишкової індукції). Прямокутність петлі гістерезису визначається відношенням В2/Вmax. Чим ближче це відношення до одиниці, тим вище прямокутність, тим сильніша в сердечника пам'ять. Форму петлі гістерезису характеризує і розмір поля НС, при якому залишкова намагніченість дорівнює нулю, тобто В=0. Це поле зветься коерцитивним (затримуючим) або коерцитивною силою. Звідси випливає, що для перемагнічування сердечника необхідно створити поле Н>Нс, а при Н<Нс перемагнічування не буде. ЗУ на феритових сердечниках працює досить швидко (частки мкс.). Крім того, цей устрій не пов'язаний із механічним переміщенням і чеканням підходу потрібних даних. Такий устрій і став виконувати функції ОЗУ в ЕОМ трьох перших поколінь. Ємність такої пам'яті залежить від числа сердечників. Для ЗУ на 1 мегабіт потрібно, наприклад, не менше мільйона кілець – це два млн. дротів і 4 млн. контактів. Позбутися від цього допомагає матрична система побудови ЗУ, у якій із кілець лишають спеціальні решітки (матриці) пам'яті, що потім збирають у пакети. Пам'ять на магнітних плівках заснована на тому, що для перемагнічування плівок потрібна набагато менша енергія, чим для феритових сердечників. Сутність методу полягає в тому, що запис інформації відбувається двома полями, одне з яких спрямовано по осі легкого намагнічування (ОЛН), а друге –в перпендикулярному йому напрямку – по осі тяжкого намагнічування (ОТН). Одна зі схем показана на рисунку 5. Елемент складається з напиленої на підложку феритової плівки 1 і трьох шин: розрядної 2, числової 3, і зчитування 4. Поле числової шини паралельно ОЛН, а розрядної – паралельно ОТН. При записі інформації імпульс пропускається через розрядну шину, намагнічуючи плівку уздовж ОЛН. При зчитуванні імпульс току подається в числову шину. Магнітне поле цього току, повертає вектор намагніченості на деякий кут, зменшує магнітний потік уздовж ОЛН, наводить у шині зчитування відповідний сигнал. Рисунок 13.5 ЗУ на магнітній плівці
Крім розглянутих, широке застосування одержали ЗУ на циліндричних магнітних плівках, напівпровідникові інтегральні пристрої, оптичні із застосуванням лазера, оптронів і голографічні. Особливо слід зазначити ЗУ на понадпровідниках; фізика яких заснована на тому, що у деяких металів і сплавів при низьких температурах раптово, стрибком зникає електричний опір. Ідея використання надпровідності для запису інформації в ЕОМ має давню історію. Ще в 50 – х роках були розроблені понадпровідні елементи пам'яті – кріотрони. Принцип їхньої дії заснований на тому, що магнітне поле руйнує надпровідність. Замкнуте кільце зі понадпровідника може знаходитися в двох стійких станах: по ньому циркулює незатухаючий струм, що відповідає стану надпровідності, і при вмиканні магнітного поля надпровідність руйнується, а кільце переходить у нормальний стан. Так можна записати 0 і 1, тобто створити елемент пам'яті. Проте, виявилося, що час переключення кріотронів не може бути менше 10-8... 10-9с., а це не така вже мала величина. Крім того, необхідно охолоджувати систему до дуже низьких температур, тому пам'ять на кріотронах, незважаючи на усі її переваги – усе ж тупікова гілка в еволюції ЕОМ. Подальший прогрес у справі створення швидкодіючих понадпровідників пов'язаний з ім'ям англійського фізика Джозефсона. Ще в 1962 році, будучи дипломником, він відкрив ефект, названий його ім'ям. Суть ефекту зводиться до тому, що постійний струм протікає через понадпровідник без напруги, навіть якщо його розрізати на дві частини і помістити між ними діелектричний прошарок мікронної товщини, тобто зробити в понадпровіднику вузьку поперечну щілину. В області цього зазору, як виявилося, формується своєрідний перехід, названий тунельним переходом Джозефсона. Поки струм не перевищує деякого критичного значення Iк, уся система є понадпровідною і має нульовий опір. При перевищенні струму Iк, або при дії на перехід хоча б слабкого магнітного поля, на переході виникає різниця потенціалів. Отже, перехід Джеферсона може знаходитися в двох станах, зумовлених наявністю або відсутністю напруги і відповідних 1и 0. Такі кріотрони мають час переключення 10-10... 10-21с.
|
|||||||||||
|