Запоминающая ячейка на криотронах Советский патент 1974 года по МПК G11C11/44 

1

Изобретение отиосится к области запоминающих устройств.

Известна запоминающая ячейка на криотронах, содержащая числовую шину и разрядную щину поддерл-сивающего тока, которая разделена в ячейке на две ветви с одинаковой индуктивностью, причем наличию тока в одной из ветвей соответствует хранение «О, наличию тока в другой - «1.

Иедостатками известной ячейки являются большое число щин и криотронов в ячейке, невозможность одновременной и независимой записи и считывания в ячейках одного числа в ЗУ, невысокая надежность работы ячейки, невозможность ее использования в ассоциативной памяти.

Описываемая запоминающая ячейка на к.риотронах отличается тем, что она содержит одну числовую шину, в нее включен вентиль криотрона, управляющая цень которого включена, в ветвь ячейки, иаличие тока в которой соответствует «1, параллельно вентилю указанного криотрона включена ветвь числовой шины, состоящая из последовательно соединенных управляющих цепей двух криотронов: криотрона записи, вентиль которого включен в ветвь ячейки, наличие тока в которой соответствует «0, и криотрона считывания.

Указанные отличия позволяют уменьшить число шин и криотронов, повысить надежность

работы ячейки в ЗУ, обеспечивают одновременную и независимую запись и считывание з ячейках одного числа в ЗУ.

Для случая работы заноминающей ячейки на криотронах в ЗУ типа «г н в ЗУ с совпадением токов она содержит дополнительную разрядную щину считывания, в которую включен вентиль криотрона считывания.

Эти отличия уменьшают рассеиваемую мощность при работе ячейки в 3i тина «2 и позволяют использовать ячейку в ЗУ с совпадением токов.

С целью упрощения заиоминающеп ячейки вентиль криотрона считывания может быть включеи в щину ноддерл ивающего тока.

Запоминающая ячейка отличается также тем, что содерлчит разрядную шину сравнения и криотрон сравнения, вентиль которого включен в ветвь числовой шины последовательно с управляющими цепями криотронов записи и считывания, а управляющая цепь криотрона сравнения включена в щину сравнения.

Указанные отличия придают ячейке ассоциативные свойства и упрощают криотронные цепи управления ассоциативным ЗУ.

С целью придания ячейке ассоциативных

свойств и упрощения криотроиных цепей уцравления ассоциативным ЗУ при упрощенной

конструкции ячейки она содержит разрядную

щину сравнения и криотрои сравиения, вентиль которого включен в ветвь числовой шины последователыю с управляющими цепями криотроиоБ записи и считывания, а управляющая п,епь криотропа сравнения включена в щипу сравнения.

Запоминающая ячейка содержит дополнительно вторую числовую шину, перемычку несовпадения, соединяющую обе числовые шпНЫ П пропускающую ток из ОДПО ЧПСЛОВОИ

Н1НПЫ в другую при несовпаденип, и два криотропа, вептили которых включены в эту перемычку, причем управляющая цепь первого из ппх включена в ветвь ячейки, наличие тока в которой соответствует «О, а управляющая цепь второго крпотрона включена в щину считывания.

Эти отличия расширяют логические возможности ячейки.

На фиг. 1 изображена нринципнальная схема запоминающей ячейки на криотронах по п. ; на фиг. 2 - то же, для запоминающей ячейкп по п. 2; па фиг. 3 изображена врэ меппая диаграмма токов записи; па фиг. 4 -запомпнаюпая ячейка но п. 6 (с ассоциативными свойствами);

Запоминающая ячейка (см. фиг. 1) содержит разрядную плипу 1, по которой идет поддерживающий ток /, ветвь 2 ячейки, наличие тока в которой озпачает «О, ветвь 3 ячейки, наличие тока в которой означает «1 (индуктивности обеих ветвей должны быть одинаковы), криотроц записи 4, криотроны считывания 5. 6, числовую щипу 7, ветвь 8 числовой

П1ИПЫ.

На фиг. 2 изображеи вариант этой ячейки, где считывание производится с отдельного нровода 9 (остальные обозначения такие же, что и на фиг. 1).

На фиг. 3 изображена временная диаграмма токов заииси: а - пмнулье в шине 7; б п о - импульсы в шипе 1 при записи «I и «О.

Запоминающая ячейка по ни. 1 и 2 нрпголт;иа для использования в матрице типа «z. Запоминающая ячейка но п. 2 может работать в матрице с совпадением токов.

Считывание в ячейке происходит без разрущеппя хранящейся информации. При считывании в шипу 7 подается импульс тока.

Если в ячейке храпптся «1, т. е. ноддерл ивающий ток идет через ветвь 3, то сверхпроводимость вентиля криотрона 5 разрушепа, и считывающий имиульс ответвляется в ветвь 8 и разрущает сверхпроводимость вентилей криотронов 6 и 4. Выходной сигнал с вентиля криотропа 6 появляется па щине 1. Появление сопротивления вентиля криотрона 4 не разрущает информации, так как ток/ идет через ветвь 3.

Если в ячейке хранится «О, т. ,е. поддерживающий ток идет через ветвь 3, то вентиль криотропа 5 не разрушается, и большая часть считываюп1,его тока проходит по шине 7, не ответвляясь в ветвь 8 из-за большей ее индуктивности. Ниформация не разрушается, выходной сигнал отсутствует.

Запись в ячейку нроизводится следующим образом.

В выбранную числовую шииу иодается импульс тока (фиг. 3, о) такой же, как и ири 5 считывании.

В разрядиой пшне 1 меняется полярность поддерживающего тока, т. е. подается импульс тока с амплитудой 2/, вычитающийся из иоддерживающего тока. Нмпульс в разряд0 иую шину подается с време1Н1ым сдвигом относительно импульса в числовую шипу в зависимости от того, что записывается: «I или «О.

В случае заииси «1 передний фронт им5 пульса в разрядной щине подается раньше импульса в числовой щиие (фиг. 3, б), в случае записи «О - позже (фиг. 3, в).

Измепение иолярпоети тока в разрядной шине не разру1иает ииформании л ячейках, 0 лежап,и-1х на этой наине, и при восстановлении ноляриости состояние ячеек полностью восстанавливается.

Если ве1ггпль криотрона 4 разрушен, то нрй изменении ноляриости иоддерживающего 5 тока ток в ячейке, Находясь в ветви 3, меняет направление.

Если же вентиль криотрона 4 находится в сверхпроводящем состоянии, то нрп из.менении поляр ости поддерживающего тока ток в 0 ячейке переходит из одпой ветви в другую с обратным знаком, так как индуктивности обеих ветвей одинаковы, а ноток в сверхпроводящем коптуре остается иостоянпым.

Запись «1 ироисходит следующим обра5 молгент /о импульс б переводит ток в

ячейке из одной ветви в другую, меняя его направление. В следующий момент /i подается импульс а, который, как и при считываQ ннн, не изменяет распределение тока в ячейке. Затем задний фронт импульса б восстанавливает первопачальиое направление поддерживающего тока. При этом ячейка окажется в состоянии если ток был в вет5 ЕЙ 2, то ои просто перейдет в ветвь 3, изменив паправление, если же оп был в ветви 3, то он там и останется, но изменит направление, так как в этом случае ветвь 2 заперта вентилем криотрона 4. В мо.мент /4 снимается имQ пульс а и в ячейке окажется записанной «1 независимо от того, в каком состоянии она до этого находилась.

Занись «О вьшолняется следующим o6j3aзом.

5 . Сначала подается импульс тока в числовую щину, распределение тока в ячейке не меняется, как и при считывании. Затем в момент /S подается импульс в, ток в ячейке меняет направление на обратное и оказывается Б ветви 3, так как если он был до этого в ветви 2, то он просто перейдет в ветвь 3, измепив паправление, если же он был в ветви 3, то он в ней и останется, переменив паправление, так как ветвь 2 заперта вентилем крио5 троиа 4. В момент f снимается имнульс а.

в момент /5 кончается импульс в, ток в ячейке переходит из ветви 3 в ветвь 2 с первоначальным направлением, т. е. в ячейку записывается «О независимо от того, в каком состоянии она до этого находилась.

После записи в контуре, образованном ветвью 8 и вентилем криотрона 5, не остается никакого циркулирующего тока, так как в момент /4 вентиль криотрона 5 всегда разрушен.

Запоминающая ячейка на криотронах но п. 2 работает подобно ячейке по п. 1, с той лишь разницей, что считывание в ней производится с дополнительной разрядной шины считывания 9, в которую включен криотрон считывания 6. Последнее обстоятельство позволяет использовать этот вариант в матрице с совпадением токов при несколько измененном режиме. В шине 1 поддерживающий ток выключен (при восстановлении поддерживающего тока информация во всех ячейках, лежащих на шине 1, тоже восстанавливается). Выбор ячейки производится восстановлением поддерживающего тока в шине 1 и нодачей импульса в шину 7. Шина 9 проходит последовательно через все элементы матрицы.

Запись и считывание происходят так же, как и в запоминающей ячейке но и. 1. Для работы схемы с совпадением токов необходнмо, чтобы крнотрон 5 срабатывал от тока / и не срабатывал от тока 1/2 (ток //2 циркулирует в невыбранных ячейках, в которых снят поддерживающий ток).

Запоминающая ячейка но п. 2 позволяет считывать информацию в обратном коде. Для этого достаточно перед считыванием изменить цолярность поддерживающего тока.

Это свойство позволяет прямо в ЗУ производить некоторые логические поразрядные операции над числами. Входными неременными, но которым реализуются логические функции, являются содержимое ячейки с одной стороны и полярность ноддерживающего тока - с другой. Таким образом, на выходе из ЗУ можно получить равнозначность или отрицание равнозначности.

Запоминающая ячейка на крнотронах по п. 6 изображена на фиг. 4. Она содержит разрядную шину 1, ветвь 2 ячейки, наличие тока в которой означает «О, ветвь 3 ячейки, наличие тока в которой означает «1, криотрон записи 4, криотроны считывания 5, 6, числовую шину 7, ветвь 8 числовой шины, шину считывания-несравнения 9, шину сравнения 10, числовую шину II, криотрон сравнения 12, криотрон несравнения 13, криотрон совнадения 14, перемычку несовпадения 15.

Информация в ячейке представляется наличием поддерживающего тока в ветвях 2 («О) или 3 («1), индуктивности которых равны. При наличии тока в шине считываниянесравнения 9 криотрон 13 закрыт и считывающий ток в числовой шине 7 имеет два пути: через вентиль криотрона 5, куда он проходит в случае «О, либо через петлю считывания 8,

куда он отклоняется при наличии «1. В последнем случае с вентиля криотрона 6 снимается выходной сигнал. Выдача обратным кодом производится изменение.л полярности 5 поддерживающего тока на время считывания. Запись производится при токе в шине 9. При записи «1 меняется полярность поддерживающего тока до начала импульса в шине 7 и восстанавлнвается прежняя полярность до

0 его окончания; при записи «О полярность поддерживающего тока меняется после начала импульса в шине 7 и восстанавливается после его окончания.

Запоминающая ячейка может осуществлять операцию сравнения. Для этого, если происходит сравнение по «1, то меняется полярность поддерживающего тока, и если по «О, то не меняется. Одновременно подается ток в шину сравнения 10, который запирает

0 вентиль криогрона 12 в вствн считывания 8. В случае совпадения сравниваемого кода с кодом, хранящимся 15 ячейке, ноддержшзающнй ток оказывается в петви 2, криотрон совпаде шя 14 запирает путь току нз ишны 7 в шину 11 через перемычку пссовплдспия 15; при этом прямой . 110 7 через нонтнл крнотропа Г) oTiqibii. 1 слхчле несовпадения, наоборот - криитрои 5 зпкрыт, з рнотрон соппадеиня 14 и криотрон нссравнсння 13 откры0 гы п путь току в Hiiiiiy II через перемычку несовнадення 15 открыт.

В случае опоращп nccpaiiiionim (блокировка сравнения) ток в ninny 10 но нодпется, а подается в нишу счптыванпя-нссрав};е1П1я 9,

5 закрывает крнотрон посравнсння 13 в перемычке несовнадения 15. Тем самым путь тока из шины 7 в шппу 11 закрыт и ячейка находится Б обычном режиме заппсн-счнтыпання.

П р е д м е т н з о б р е г е н п я

40

1.Запомннаюпдля ячейка на криогронах, содержащая числовую нлщу н разрядную шину поддерживающего тока, которая разделена в ячейке па две ветви с одннаковой пндуктивностью, причем палнчпю тока в одной из ветвей соответствует хранение «О, палнчню тока в другой - «1, от.тчагои аяся тем, что, с целью уменьн енпя чнсла IHHH н криотронов, повышепня надежиостп работы ячейки в ЗУ, обеспечсння возможностн одновременной и независимой заннсп н считывания в ячейках одного чнсла в ЗУ, она содержит одну числовую шину, в нес включен вентиль крнотрона, управляющая цепь которого включена в ветвь ячей-к-и, наличие тока в которой соответствует «1, параллельно вентнлю указанного криотрона включена ветвь чпслово шины, состоящая пз последовательно соединенных управляющих цепей двух крпотронов: крнотрона записн, вентиль которого включен в ветвь ячейки, наличие тока в которой соответствует «О, н крнотрона счнтывания.

2.Ячейка но н. 1, от.тчающаяся тем, что, с целью уменьшения рассеиваемой мощности

при работе ячейки в ЗУ типа «z и возможности использоваиия ячейки в ЗУ с совпадением токов, опа содержит дополиительиую разрядную шину считывания, в которую включен вентиль криотрона считывания.

3.Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью упрощения ячейки, вентиль криотрона считывания включен в шину поддерживаюш;его тока.

4.Ячейка по и. 2, отличающаяся тем, что, с целью придания ячейке ассоциативиых свойств и упрощения криотронных цепей управлепия ассоциативным ЗУ, она содержит разрядную шииу сравнеиня и криотрон сравнения, веитиль которого включен в ветвь числовой шины последовательно с управляющими цепями криотронов заниси и считывания,

а управляющая цепь криотрона сравнения включена в шину сравнения.

5.Ячейка по п. 3, отличающаяся, тем, что, с целью придания ячейке ассоциативных

свойств и упрощения криотронных цепей управления ассоциативным ЗУ при упрощенной конструкции ячейки, она содержит разрядную шнну срав 1сиия и криотрон сравнения, веитиль которого включеи в ветвь числовой шины последовательно с управляющимн цепями криотронов записи и считывания, а управляющая цепь криотрона сравнения включена в шину сравнения.

6. Ячейка по п. 4, отличающаяся тем, что, с целью расширения ее логических возможностей, она содержит дополнительно вторую числовую шину, перемычку несовпадения, сое диняющую обе числовые шины и пропускаюшую ток из одной числовой шины в другую при несовпадении, и два криотрона, вентили которых включены в эту перемычку, причем управляющая цепь первого из них включена в ветвь ячейки, иаличие тока в которой соответствует «О, а управляющая цепь второго криотрона включена в шину считываиия.

Фиг. 1

W