Описание основных узлов: Электростатическое запоминающее устройство (память)

Блок-схема ЗУ М-1

Электростатическая память (ЭП) выполняет те же функции, что и магнитная память, с той разницей, скорость выбора чисел в ней примерно в 100 раз выше, чем в МП, но не имеется возможности сохранить числа после выключения АЦВМ. Емкость данного запоминающего устройства равна 256-ти 25-ти разрядным числам в двоичной системе. Числа вводятся и выводятся из блока памяти последовательно разряд за разрядом. По техническим требованиям время на ввод или вывод одного числа не должно превышать 300 мк/сек, т. е. примерно 10 мк/сек на разряд. Кроме того, необходимо иметь возможность в нужный момент прочесть число или заменить старую запись новой по любому адресу.

Прежде чем перейти к описанию работы устройства следует кратко остановиться на физических процессах, лежащих в основе электростатической памяти.

Собственно запоминающим элементом является электронно-лучевая трубка. В нашем устройстве используются обычные электростатические трубки типа ЛО-737.

Числа хранятся в памяти в виде определенного распределения различных статических зарядов на экране электронно-лучевой трубки. Эффект запоминания (т. е. образования определенного потенциального рельефа) основан на явлении вторичной электронной эмиссии. При определенной величине ускоряющего напряжения коэффициент вторичной эмиссии экрана больше единицы, т. е. при бомбардировке экрана лучом число вторичных электронов, покидающих экран, больше числа первичных электронов, попадающих на него. Вследствие этого облучаемый участок экрана приобретает положительный заряд. Если облучать экран лучом различного вида, например сфокусированным и расфокусированным лучом, модулированным по отклонению или по яркости, то на экране будут образовываться различные потенциальные рельефы.

Для того чтобы прочесть, что записано на экране, достаточно облучать этот элемент экрана лучом, модулированным каким-либо образом. При этом старый потенциальный рельеф в каждом отдельном элементе экрана заменяется новым. Таким образом, получается сигнал чтения – видеоимпульс, снимаемый с сигнальной пластины, которая имеет емкостную связь с экраном.

В нашем запоминающем устройстве принята система чтения-записи «фокус-дефокус». Так как в двоичной системе представления чисел существует лишь два символа: ноль и единица, то одному из них соответствует запись на экране сфокусированным лучом, другому расфокусированным. Чтение производится расфокусированным лучом, при этом в первом случае будет получаться положительный сигнал чтения, а во втором случае лишь паразитные сигналы от включения и выключения луча.

Рассмотрим сначала подробно, каким образом хранится сколь угодно долго помещенная в запоминающее устройство информация.

Экран самой трубки обладает весьма небольшим временем запоминания

? 0,2 сек. Далее заряд растекается по соседним участкам экрана благодаря имеющейся утечке. Следовательно, для того, чтобы сохранить то, что записано на экране необходимо через время, меньшее 0,2 сек., снова возобновить запись, или, как говорят, регенерировать.

Допустим, что в принятой нами системе записи нуль записывается расфокусированным лучом, а единица – сфокусированным. Для расфокусировки на 1-й анод подается синусоидальное напряжение частоты ? 10 МГц и с амплитудой ? 80 вольт. Генератор высокой частоты модулируется триггером (назовем его триггер «фокус-дефокус») так, что в одном положении триггера, соответствующем чтению, генерируются в. ч. колебания, в другом же положении, соответствующем записи, генератор запирается. На одну из сеток триггера все время поступают тактирующие импульсы, так что он находится в положении «чтение» При чтении расфокусированный луч записывает на всех точках строки нули.

При этом с сигнальной пластины снимаются видеоимпульсы чтения, которые усиливаются широкополосным усилителем с коэффициентом усиления ? 100 000. Выход усилителя подается на сетку клапана «чтение-регенерация-запись». Поэтому необходимо так выбрать постоянные времени в усилителе, чтобы сигнал успевал устанавливаться от точки к точке, но не появлялась бы постоянная составляющая, так как вследствие этого будет изменяться режим работы клапана.

Разберем работу схемы регенерации.

При чтении с элемента экрана, на котором записана единица (фокус), получается положительный видеоимпульс, причем он нарастает очень быстро и достигает максимальной величины ? через 2 мсек. после начала ступеньки. Далее, он начинает спадать к среднему значению. Этот положительный сигнал поступает на управляющую сетку клапана чтения, а на пентодную сетку этого клапана подается строб, т. е. импульс длительностью порядка 1 мксек с амплитудой 80-90 в. Этот строб задержан относительно тактирующих импульсов таким образом, что он приходится примерно на максимум положительного сигнала. При совпадении этих двух сигналов на выходе клапана появляется отрицательный импульс, который подается на вторую сетку триггера «фокус-дефокус».

Триггер сбрасывается в положение, соответствующее запиранию генератора, в.ч. луч фокусируется, и на этой точке экрана снова записывается единица. Затем луч переходит на следующую точку строки.

В описываемом запоминающем устройстве всего 9 трубок Ло-737, причем 8 из них используются в качестве запоминающих элементов, а 9-я служит для контроля. На экране каждой трубки расположены по вертикали 32 строки, каждая из которых содержит 25 точек. Соответствующий растр на экране трубки получается с помощью специальных ступенчатообразных отклоняющих напряжений. Эти напряжения одновременно подаются на вертикальные и горизонтальные отклоняющие пластины всех трубок с блоков строчной и кадровой развертки. Экраны всех восьми трубок представляют собой как бы один большой экран, на котором размещены 256 строк, причем луч при регенерации последовательно обегает весь этот воображаемый экран, благодаря тому, что трубки «подсвечиваются» поочередно.

Подсветка подается на сетку каждой из трубок отдельно с блока подсветки и представляет собой положительный прямоугольный импульс, длительность которого при регенерации равна периоду кадровой развертки.

У запоминающего устройства существует три различных режима работы: регенерация (т. е. собственно запоминание), чтение и запись.

Выбор режима работы производится с помощью двух триггеров, управляющих клапанами, один из триггеров находится в блоке кадровой развертки и коммутирует клапан на 2 положения: регенерация – чтение (запись). При регенерации импульсы конца строк непрерывно поступают на схему кадровой развертки, и луч последовательно обегает строку за строкой, регенерируя то, что записано.

При чтении (или записи) нам нужно попасть на какую-то определенную строку, иначе говоря, нужно знать «адрес» числа. Адрес числа состоит из номера трубки, на экране которой записано число, и номера строки на данном экране.

Схемы разверток и засветки основаны на триггерных счетчиках. В каждой из схем разверток имеется 5-и разрядный триггерный счетчик, причем отклоняющее напряжение получается посредством суммирования в определенных «весовых отношениях» напряжений с триггеров. Схема засветки содержит 3-х разрядный счетчик со сложным дешифратором, на входе которого получаются 8 смещенных по времени импульсов засветки. При чтении или записи на клапан «чтение-запись-регенерация» приходит команда чтения или записи, синхронизированных с началом строки. При этом клапан запрещает поступление импульсов конца строк на схему кадровой развертки (и, следовательно, на схему развертки), т. е. счетчик перестает считать и как бы запоминает номер той строки, на которой остановилась регенерация. Одновременно счетчики отключаются от сумматора (в схеме развертки) и от дешифратора, и к ним подключаются триггеры селекционного регистра ГПД, где набран номер трубки и номер строки, на которой необходимо произвести запись или чтение. Схема развертки выдает соответствующее отклоняющее напряжение, и луч попадает на нужную строку на выбранной нами трубке.

Далее, следующий импульс конца строки устанавливает клапан в положение «регенерация», и луч снова непрерывно обегает экран, начиная с той строки, на которой мы остановились при поступлении команды чтения или записи.

Для схемы регенерации существуют два различных режима работы: регенерация (чтение) или запись. Выбор этих режимов работы производится с помощью специального триггера, управляющего клапаном «Чтение, регенерация – запись». Все время на одну из сеток этого триггера подаются импульсы конца строки так, что он постоянно находится в положении «регенерация» (при чтении число также должно регенерироваться). При подаче на другую сетку триггера команды записи (синхронно с импульсом начала строки) клапан чтения запирается, и открывается клапан записи. На сетку клапана записи подключается анод первого триггера ПЦМ. Одновременно на ПЦМ подаются импульсы сдвига и число, которое должно быть записано, «проталкивается» через первый триггер ПЦМ. При высоком уровне на аноде триггера, клапан записи открывается, и на выходе клапана появляется отрицательный импульс, сбрасывающий триггер «фокус-дефокус» в положение «фокус», т. е. на экране записывается единица. При низком уровне на аноде триггера клапан записи закрыт, и на экране записывается нуль. Таким образом производится ввод информации в блок памяти.

Вывод чисел производится следующим образом. Так как при чтении происходит и регенерация, то состояния триггера «фокус-дефокус» в точности повторяют читаемое число. Если теперь поставить дешифратор между триггером «фокус-дефокус», ПЦМ и включить в момент начала чтения импульс сдвига, то читаемое число будет выводиться из ПЦМ.

Питание

Большое значение имеет стабильность питающих напряжений и малый фон переменного напряжения на них. Особенно это относится к ускоряющим напряжениям трубок и питанию схем кадровой развертки и засветок. В противном случае, читаемые сигналы сильно модулируются частотой 50 герц, что отрицательно сказывается на устойчивости работы запоминающего устройства.

В данном устройстве питание берется от источников с электронной стабилизацией.

Описание основных узлов: Главный программный датчик (ГПД).

Отчет помещен в музей 27.04.2009