Техника - молодёжи 1969-02, страница 5

в

XX веке человек шагнул за порог привычного мира чисел. Чудовищные цифры-монстры захлестнули его в царстве немыслимых информационных протяженно-стей, по сравнению с которыми астрономические мегапарсеки — жалкие пигмеи. Гигантские астрономические объекты пасуют перед скромной районной телефонной станцией с 10 тыс. реле. Ведь число состояний, в которых могут находиться реле, составляет 10^Ш1,1 Что значит по сравнению с этой величиной даже полное количество атомов во вселенной —

Человеку предстоит померяться силами с этими химерами информационного мира. Орудиями его борьбы станут быстродействующие запоминающие устройства с необъятной памятью. Против несокрушимого строя сверхастрономических цифр выступят не менее титанические вместилища информации. Даже в современных запоминающих устройствах можно уже угадать черты грядущих информационных сверхаккумуляторов.

Не секрет, что двоичный код — наилучший для шифровки информации. На его основе может работать любое устройство, дающее на вопрос однозначный ответ — «да» или «нет»: замкнутое и разомкнутое реле, заряженный и разряженный конденсатор, намагниченный и размагниченный (или намагниченный в другом направлении) сердечник и т. д. Имея под рукой такие элементы, которые могут находиться в двух устойчивых состояниях, ничего не стоит создать простые и надежные накопители информации. В построенной в 1947 году американской вычислительной машине «МАРК-11» было около 13 тыс. запоминающих элементов на электромеханических реле. Сравнительно большой емкости релейной памяти под стать не менее огромные ее размеры, ведь на каждую двоичную единицу запасенной информации приходился объем памяти в 20—40 см'. Такой реально воплощенный гигантизм не устраивал конструкторов. К тому же, помимо громоздкости и большого расхода энергии, релейная память — «тугодум». Вся скорострельность электрических цепей гасилась на «щелчках» механических контактов. В клапанах «сердца» быстродействующей машины царило медленное инерционное движение.

Правда, были в то время и такие элементы памяти, в которых «щелкание» контактов заменялось вычурным движением электронного луча. Это кинескопы. Информация записывалась на непроводящем экране электронным лучом, который рисовал «электрический рельеф», по-разному заряжая различные точечные участки экрана. Невидимый «рельеф» считывался затем с экрана таким же электронным лучом. Но даже микросекундное быстродействие электроннолучевой памяти не могло компенсировать другого ее недостатка— громоздкости. К тому же кинескопы были дороги и малонадежны.

Стремление уменьшить размеры запоминающего устройства стало прокрустовым ложем искусственных «нейронов». Для электромеханического реле это оказалось полезным.

ИНФиРМАЦИЯ ЧЕЛОВЕК-МАШИНА

СВЕРХПРОВОДНИКИ

БАРАБАНЫ И ДИСКИ

ДРУГИЕ МАГНИТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ПАМЯТИ

10 10 10

секунды

ПОЛУПРОВОДНИКИ

1-4 JU

ПАМЯТЬ НА МАГНИТНЫХ ПОЛЮСАХ

1<г кг <6* 1с⁷ АО

А. ШИБАНОВ, кандидат фиэ.-мат. наук

КОМСОМОЛ! БЕРЯ ШЕФСТВО НАД ЭВМ, ПОМНИ: РАСШИРЕНИЕ ПАМЯТИ МАШИН - ЭТО РАСШИРЕНИЕ ТВОИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ.

Если мысленно отсекать от реле одну за другой все второстепенные детали, то в конце концов останется электромагнит — прообраз магнитного элемента памяти сегодняшнего дня.

Конечно, легче всего записать информацию на магнитную ленту. Привлекают высокая экономичность и надежность. А о емкости памяти не стоит и говорить — на каждом миллиметре ленты умещаются десятки двоичных единиц информации. Но чтобы найти необходимую справку, приходится перематывать всю ленту до нужного места. Поэтому скорость работы памяти скована скоростью перемотки. Порок тот же, что и у реле. Для ускорения темпа «вспоминания» магнитные ленты заменили кое-где металлическими барабанами. Эти цилиндры с магнитным покрытием усеяны кольцевыми дорожками записи. Им не грозит обрыв при очень быстром вращении. Время выдачи информации сократилось до миллисекунд, А емкость памяти одного барабана достигает миллиона двоичных единиц. Барабаны стали самыми дешевыми элементами магнитной памяти. Но избавиться от анахронизма механического движения так и не удалось.

Если разрезать магнитную ленту на мелкие кусочки и считывать информацию с каждого кусочка в отдельности магнитной головкой, от механического движения можно будет избавиться. Нечто подобное было положено в основу запоминающих устройств на феррито-вых сердечниках. Чаще всего такие сердечники изготовляются в виде колец. С помощью электрического тока, пропускаемого по обмотке кольца, «нейрон» может быть намагничен в том или в другом направлении. Это будет означать, что на кольце записана или не записана информация. В реальных запоминающих устройствах сквозь кольцо просто пропускаются проводки, которые и играют роль обмоток.

В простейшем типе магнитной памяти емкостью в m чисел по п разрядов («единицы», «десятки», «сотни» и «тысячи» в двоичной системе) каждое содержится inXn ферритовых колец, которые выстроены в m рядов, по п колец в ряду (см. рис. ! на вкладке). Каждое кольцо пронизано ш проводками в одном направлении и п проводками — в другом. Для записи инфор-мации на каком-либо кольце по двум

проводкам, на пересечении которых это кольцо находится, подается ток. Причем сила тока вдвое меньше величины, нужной для перемагничиаания. Действуя вполсилы на все нанизанные на них кольца, провода не могут их перемагнитить. Но в месте их пересечения они совместными усилиями изменяют состояние избранного «нейрона». Так записывается информация на элементах памяти каждого ряда колец. (Все кольца одного ряда представляют целое двоичное число.)

Для считывания записанной информации достаточно пропустить по проводнику ряда электрический ток в полную силу, но в обратном направлении. Все разрядные сердечники, на которых была записана информация, перемагнитятся. Это перемагничивание будет индуцировать электрический ток — сигнал в «столбцовых» проводниках. Фер-ритовое кольцо на мгновение превращается в электрический генератор.

Число «нейронов» в современных запоминающих устройствах достигает миллионов. Чем меньше размеры колец, тем меньше размеры памяти, тем меньше электроэнергии расходуется на перемагничивание сердечников. Именно поэтому диаметры ферритовых колец свели в конце концов к 0,5 мм. И сквозь отверстие такого кольца нуж* но пропустить баснословно большое (шХп) количество проводков. Вспоминается известная притча о верблюде, пролезающем сквозь игольное ушко.

Но стоило только перегруппировать «нейроны», как сократилось количество проходящих через них коммуникаций (рис. 2). Всего четыре провода пронизывают теперь каждое кольцо. Два из них предназначены для поиска и выбора «нейрона» среди множества других. Их точка пересечения постоянно держит кольцо «под прицелом». Третий — провод считывания информации, четвертый — провод запрета. Для хранения каждого из п разрядов всех m запоминаемых чисел используется отдельная разрядная матрица из рядов ферритовых колец. В матрице ровно ш колец, по одному на каждое запоминаемое

В заголовке: емкость — быстродействие различных запоминающих устройств.

з