Техника - молодёжи 1989-06, страница 25

«Холоднокровные» компьютеры не вымерли

В эволюции техники, как и живой природы, прослеживаются четко очерченные периоды господства того или иного вида, рода, семейства, отряда, класса... Приведем хотя бы такое сравнение: на смену неповоротливым динозаврам пришли юркие млекопитающие, а в радиоэлектронике громоздкие, прожорливые лампы без труда были вытеснены полупроводниковыми приборами.

Ну а что было бы, если... млекопитающие не появились? Проанализировав такую возможность, ученые пришли к выводу: все равно со временем «выкристаллизовались» бы разумные существа, но не гомо-, а скажем, диносапиенс («ТМ» № 9 за 1987 г.).

И радиоэлектроника, не появись транзисторы, тоже не перестала бы эволюционировать. Какому классу приборов досталась бы тогда пальма первенства? Может быть, тому, о котором мы рассказываем в статье?

Нужно помнить: эволюция техники, в отличие от естественного отбора, не знает тупиковых ветвей. Всякое направление, когда-либо отвергнутое, может возродиться в новых условиях на иной элементной базе.

водники. Так будет продолжаться до тех пор, пока сверхпроводящее состояние не разрушится.) Подобный процесс представляет собой элементарную логическую операцию — перевод ветви контура из одного состояния в другое.

Сверхпроводящие переключатели нетрудно сочетать со сверхпроводящими же запоминающими элементами, представляющими собой контуры с незатухающим током. В зависимости от направления тока в контуре запоминающему элементу можно приписать значение «О» или «1». (Можно кодировать состояния контура и по-другому. Например, без тока — «О», с током — «1».)

В сверхпроводящей ячейке памяти (р и с. 4) — три вентиля. В| и Вг являются составными частями контура памяти. Они открываются и закрываются под действием тока, протекающего по шине управления. Вентиль В₃ (обозначен красными кружками) расположен вне контура в так называемой шине

t&а/сш^я сыюмкл-

Владимир КЛИМОВ, инженер

И перевернулся мир в умах ученых-электронщиков. Если в привычных радиолампах нужно было подать немалое напряжение на анод и разогреть катод, чтобы он легче испускал электроны, то для работы новых элементов требовался космический холод — температура, близкая к абсолютному нулю. Это была попытка применить в электронике явление сверхпроводимости

То, что это явление (открытое в начале века) можно использовать в электронике для создания переключающих элементов, было известно давно. Но только в 1956 году американский ученый Д. Бак придумал конкретную схему и дал ей название— криотрон.

Что же он собой представляет? Это устройство, находящееся в кри-остате с жидким гелием и состоящее из двух сверхпроводящих контуров, один из которых управляет другим (рис 1). Тонкая тантало-вая проволока (первый контур) обмотана спиралью из изолированной ниобиевой проволоки (второй контур).

Танталовая проволока называется вентилем криотрона, а ниобие-вая — управляющей обмоткой.

Магнитное поле, создаваемое обмоткой, переводит вентиль из сверхпроводящего состояния в нормальное.

Таким образом, криотрон работает как переключатель: нет управляющего тока — сопротивление вентиля равно нулю, есть управляю щий ток — скачком возрастает. Но это далеко не единственное его полезное свойство. Один криотрон может управлять другим. Два криотрона, соединенные крест-накрест (рис. 2), образуют вычислительный элемент с двумя устойчивыми состояниями, так называемый кри-отронный триггер. В таком элементе ток может протекать по каждому криотрону, но одновременно не сможет течь по двум.

Логические схемы на основе криотронов можно строить, используя принцип распределения токов (рис. 3). Сверхпроводящий ток, поступающий в контур, делится поровну между двумя ветвями цепи, так как их индуктивности равны (а). Если разомкнуть левую ветвь (б), то весь ток пойдет по правой Если же теперь снова замк нуть левую ветвь (в), ток все равно останется в правой. (Напомним читателю, что при отсутствии сопротивления в проводнике ток будет течь по нему, «не обращая внимания» на другие параллельные, пускай даже сверхпроводящие про

>х

<

ч:

X

><

I т

X

to X

VO

-Q

ч:

>N

и

Рис. I. Проволочный криотрон.

Рис. 2 Криотронный элемент с двумя

устойчивыми состояниями.

чтения, куда поступает считываемая информация

Работает устройство так: ток J, который поступает в контур, делится пополам между его ветвями (а). Если ток в линии управления течет справа налево (б), то открывается вентиль В| (направления токов в шине управления и в левой ветви контура совпадают). Ток в контуре устремляется в правое плечо. Когда отключаются ток управления и входной ток J, вентиль В| возвращается в исходное состояние, замыкает левую ветвь, и ток в контуре циркулирует по часовой стрелке. Контур находится в состоянии «О» (в).

Чтобы изменить это состояние, нужно снова включить входной ток J, который опять делится пополам между ветвями (г). Но в левой ветви он теперь компенсируется

23