Использование интегрированных компонент
Г.С. Смирнов
Развитие технологии производства полупроводниковых приборов привело к появлению интегрированных компонент: резисторов, конденсаторов, диодов, транзисторов и электронных аналоговых и цифровых схем. Привлекательной чертой новых компонент являлась их компактность и повышенная надежность. Прогнозировалось существенное снижение цены.
Вопросы создания и использования интегрированных компонент привлекали особое внимание военных. С 1956 года Ф. Г. Старос занимается вопросами микроминиатюризации схем в специальной лаборатории при одной из ленинградских конструкторских организаций, с 1961 года он возглавляет КБ-2 электронной техники. После посещения КБ-2 в мае следующего года Н.С. Хрущевым начинается строительство Научного Центра микроэлектроники (с соответствующими заводами) в Зеленограде. В 1963 году Алексей Федоров стажируется на английской фирме Plessey в проектировании схем ферритовой памяти с использованием интегральных усилителей считывания. В следующем году мне с И.Н. Букреевым довелось видеть в Лондоне экспонаты 18 фирм, показывавших, в основном, цифровые микросхемы. По своей инициативе я вел сбор сведений по новым компонентам и их применению. Регулярно просматривал выпуски экспресс-информации (о новинках зарубежной техники), получаемые нашим НИИУВМ. В Electronic Design News . Vol . 10, №6 сообщалось о создании интегрального усилителя считывания, о возбудителях шин сведений не нашел.
Судя по первым публикациям, диодно-транзисторные логические схемы в наибольшей степени были пригодны для применения в цифровых устройствах ЭВМ: более 20 фирм за рубежом выпускали такие микросхемы, включая серию 200 (Westinghouse), особенно близкую к нашему комплексу "Урал-10". Это порождало радужные надежды: существенно облегчался бы наш переход к новой технологии.
На закрытое научно-техническое совещание по микроэлектронике, проводившееся в Ленинграде Ф.Г. Старосом, Башир Искандарович получил персональное приглашение от организатора, но вместо себя командировал меня. При регистрации участников совещания выяснилось, что я не могу участвовать из-за недостаточного уровня моего допуска к закрытым работам. Пришлось сказать, что я замещаю Рамеева, получившего личное приглашение Ф.Г. Староса. Обратились к Филиппу Георгиевичу, и после этого я стал участником совещания.
Ознакомился я и с монографией А.А. Колосова и др. «Полупроводниковые твердые схемы», М., Сов. радио, 1965, а также с более интересной, переведенной с английского языка книгой «Микроэлектроника. Теория, конструирование и производство». Ред. Э. Кеонджан, Сов. радио, 1966. С большим интересом была прочитана книга В.М. Долкарта и др. «Микроминиатюрные аэрокосмические цифровые вычислительные машины». М., Сов. радио, 1967. Об использовании микроэлектронных схем в логической части крупных цифровых систем и широко разрекламированных машин IBM -360 смог прочитать в книге «Микроэлектроника и большие системы». М. Мир, 1967.
В том же году Башир Искандарович инициировал передачу в мой отдел лаборатории изучения новых логических элементов. Владимир Мошенский поддерживал контакты с воронежским заводом, где с 1966 года шло освоение производства логических микросхем ДТЛ-типа. В лаборатории Богословского прорабатывались вопросы построения с применением микросхем процессора У-329.
Появились очень дефицитные гибридные схемы "Посол" ДТЛ типа. Подобные схемы уже использовались в машинах семейства IBM /360. Но успехи электронщиков фирм Сильвания и Транзитрон поломали, думаю, планы многих: внимание разработчиков переключилось на более перспективную транзисторно-транзисторную логику (ТТЛ).
Отечественные микроэлектронные комплексы логических элементов «Логика», «Логика-1» быстро сменяли друг друга и привели к созданию комплекса ТТЛ («Логика-2») по типу ставшей всемирно известной серии SN 74/55 фирмы Texas Instrument. Московский город-спутник Зеленоград стал своего рода Меккой. Пришлось познакомиться и с городом, и с работниками завода.
Знакомые мне москвичи помогали получить сведения об отечественных разработках. Владислав Гринкевич, Рэм Смирнов (НИЦЭВТ) и другие были более информированы, нежели мы, провинциалы. Мой однокурсник Вячеслав Чернов, главный инженер 2-го Главка Министерства электронной промышленности, бескорыстно помогал получать опытные образцы микросхем, в основном, логических.
Я инициировал НИР «Разработка и экспериментальное исследование комплекса элементов спецсхем МОЗУ с микросхемной логикой, выборкой типа 3 D , емкостью 1 Мбит с t ц=2-3 мкс» («Сигма»). Мною с участием К. Юренкова, Н. Морозова, В. Петрова, Н. Филатова, В. Юсупова и других предложено использовать интегральный усилитель считывания 1УИ146 с сопряжением его с ТТЛ-схемой с помощью компонент серии 217. Предложено транзистор интегрированной матрицы сильноточных цепей памяти выбирать с помощью матричного переключателя, возбуждаемого микросхемами 1ЛБ557. Апробация исследуемых и предложенных схем была выполнена в рамках создания (с участием Валентины Бучиной и Георгия Мазо) экспериментального модуля ферритовой памяти У-460 емкостью 4096х26 бит с t =2,3 мкс. Сердечники сортировали с участием Татьяны Шумкиной (на снимке), Нины Новиковой и других.
Геннадий Нефедов разработал матрицу МЭ-15 емкостью 4096 бит и ферритовый куб, который с типовыми элементами замены поместили в двух «уральских» корзинах Ф1. В устройстве широко использовались серийные логические микросхемы ТТЛ-типа. Технический по отчет НИР «Сигма» был изложен в трех книгах и в трех альбомах и сдан в архив в 1971 году. На предприятии было изготовлено и с участием Юрия Шумкина (на снимке), Татьяны Мишиной и других налажено до десяти образцов модулей У-460, которые были переданы в ЦНИИС, во Всесоюзный НИИ ядерной геофизики и геохимии, ИАТ АН СССР, морякам и пензенским разработчикам устройства визуализации.
Одновременно с НИР «Сигма» теми же разработчиками была выполнена НИР по адресному дешифратору на 128 и 256 выходов («Селектор»). Анатолий Павлович Жигалов, автор способа построения магнитного дешифратора с распределённой нагрузкой, в котором суммировалась выходная мощность возбудителей, ознакомившись с нашей работой "Селектор", написал приводимый ниже отзыв.
"В настоящее время в логических цепях ЭВМ широко используются интегральные микросхемы. Однако переход к полному использованию интегральных микросхем ограничивается из-за необходимости применения дискретных элементов в цепях адресной селекции ЗУ, что вызвано большими трудностями создания достаточно высокочастотных, мощных формирователей токов в интегральном исполнении.
Единственно возможным в настоящее время средством перехода к полному использованию в ЭВМ только интегральных микросхем является конструирование цепей адресной селекции МОЗУ на основе матричных переключателей мощности.
Ранее проведённые работы по исследованию матричных переключателей мощности носили поверхностный характер и касались, в основном, вопросов выбора структуры дешифратора и вывода общих принципиальных зависимостей. Задачи, решаемые по теме "Селектор", носят прикладной характер и имеют большое принципиальное и практическое значение. Показана возможность использования существующих серийных ИМС в цепях адресной селекции МОЗУ. При этом обеспечивается мощность выходных сигналов дешифраторов, достаточная для возбуждения адресных шин многоразрядных ЗУ, вплоть до 72 разрядов. Исследуемая схема адресной селекции помимо возможности формирования мощных импульсных сигналов при маломощных формирователях обеспечивает существенное повышение надёжности работы ЗУ, благодаря сохранению работоспособности при отказах формирователей токов.
В работе получен ряд важных результатов, представляющих большой практический интерес для разработчиков ОЗУ: получены основные зависимости, обеспечивающие инженерный расчёт параметров схемы, исследованы паразитные параметры и оценено быстродействие подобных дешифраторов. Экспериментальные исследования проведены достаточно полно и соответствуют условиям эксплуатации.
Таким образом, результаты работы по теме "Селектор" позволяют решить проблему перехода к полному использованию серийных ИМС в цепях адресной селекции ЗУ. Эти результаты целесообразно использовать в новых разработках ОЗУ и опубликовать в печати.
Старший научный сотрудник
Минского Филиала НИЦЭВТ,
к.т.н. А. Жигалов "
Подпись.
Из книги «Ферритовая память ЭВМ “Урал”». Пенза, 2006 г.
Перепечатываются с разрешения автора.
