Логическое запоминающее устройство Советский патент 1980 года по МПК G11C15/00 

Изобретение относится к запоминаю щим устройствам и может быть исполь зовано в вычислительных и управляющих системах и других устройствах, где требуется выполнение операций за поминания и счета импульсов, наприме в многоканальных анализаторах. Известно логическое запоминающее устройство, содержащее счетчики на потенциальных триггерах, причем каж дый счетчик совмещает в себе функции счета и запоминания информации l , Недостатком этого устройства является снижение надежности работы ус тройства и увеличение количества обо рудования с ростом числа каналов в устройстве. Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является логическое запоминающее устройство, содержащее п-разрядный накопитель, усилитель считывания, элементы И, разрядный распределитель импульсов , адресный распределитель импульсов , блок управления, формирователи импульсов записи, первый блок местно го управления, адресный блок и шину нулевого потенциала, причем один из выходов разрядного распределителя импульсов подключен к первому входу первого элемента И, первые входы формирователей импульсов записи соединены с выходами элементов И, а выходы - с разрядными шинами записи накопителя, первый и- второй входы блока управления подключены соответственно к выходу адресного блока и первому управляющему выходу адресного распределителя импульсов, а выход блока управления соединен с первым входом адресного распределителя импульсов 2. Недостатком этого устройства является низкая функциональная надежность работы, так как применение в нем разрушающего считывания информации , сложного алгоритма обращения к накопителю и суммирования с помощью девяти управляющих сигналов, различных алгоритмов записи нуля и единицы, а также использование для разрядной и адресной выборки полей одной физической природы приводит к резкому увеличению уровня шума и сложности его компенсации,к низкой помехозгидищённости и помехоустойчивости работы устройства,особенно при повьвиении чиса каналов накопителя и их разрядности Цель изобретения - повьяиение надеяг ности работы устройства. Поставленная цель достигается тем что устройство содержит генераторы ультразвуковыхимпульсов, узлы электромехагшческой связи, блок управляемой задержки, второй блок мест ного управления, последовательно соединенные усилитель синхронизации и формирователь импульсов, элементы, НЕ-И, и накопитель информации и разрядный распределитель импульсов состоят из металлических стержней, пок рытых тонкопленочным магнитным материалом, и демпферов, закрепленных на их концах, причем входы первого блок местного управления подключены соответственно к выходу формирователя импульсов и второму управляющему выходу адресного распределителя импуль , а выход первого блока местного управления соединен со вторым входом 1дресного распределителя импульсов и первым входом второго блока местного управления, третий управляю щий выход и информационные входы адресного распределителя импульсов под ключены соответственно ко входам генераторов ультразвуковых импульсов, выходы которых через узлы электромеханической связи соединены с одними концами металлических стержней накопителя, другие концы которых соедине ны с шиной Синхронизации, металличес кие стержни накопителя соединены последовательно, причем один конец ме таллических стержней соединен с шиной нулевого потенциала, а другой с шиной считывания накопителя, разрядные шины накопителя расположены . на металлических стержнях с постоянным по их длине шагом, каждый п-ый . выход разрядного распределителя импульсов, кроме первого, подключен к первому выходу (n-l)-ro элемента И, каждый п-ый выход разрядного распределителя импульсов, кроме первого, и второго, соединен с первым входом п-2)-го элемента НЕ-И, выходы элементов НЕ-И соединены со вторыми входами элементов И и формирователей импульсов записи, выход блока управления пояключен к одному из входов блока управления задержки, другой вход которого соединен с выходом уси лителя считывания, а выход - с трет входом блока управления, третьими входами элементов И, вторыми входам элементов НЕ-И и вторым входом втор го блока MecTHOi-o управления, выход KOioporo подключен к одному из вход усилителя считывания,другой вход ко рого соединен с шиной считывания на пителя. На фиг. 1 изображена функциональ ная блок-схема предложенного устрой ства/ а на фиг. 2 - временная диаграмма последовательности управляющих импульсов записи и счета информ ции, поясняющая работу устройства. Устройство содержит накопитель. остоящий из металлических стержней , покрытых тонкопленочным магнитным атериалом,на которых расположены постоянным по длине стержней шагом оны, являющиеся запоминающими элеентами 2 накопителя, разрядных шин 3i 1 записи накопителя, расположеных на металлических стержнях с потоянным по их длине шагом, шины 3, считывания накопителя, демпферы , закрепленные на концах металличесих стержней 1, элементы 5 И, усилиель б считывания, разрядный распреелитель 7.1 импульсов, выполненный акже, как и накопитель, из металлиеских стержней 1, покрытых тонкоплеочным магнитным материалом, и демперов 4, закрепленных на их концах, дресный распределитель 7.2 импульсов, лок 8 управления, формирователь 9 мпульсов записи, первый блок 10 метного управления, адресный блок 11, лементы 12 НЕ-И, генератор 13 ультразвуковых импульсов, узел 14 электромеханической связи, блок 15 управляемой задержки, второй блок 16 местного управления, шину 17 синхронизации, усилитель 18 синхронизации , формирователь 19 импульсов, шину 20 нулевого потенциала. Металлические стержни 1 накопителя соединены последовательно, причем один конец металлических стержней соединен с шиной 20 нулевого потенциала, а другой - с шиной 3.2 считывания накопителя. Первый и второй входы блока 8 управления подключены соответственно к выходу адресного ,блока 11 и первому управляющему выходу адресного распределителя 1.2 импульсов, а выход блока 8 управления соединен с первым входом распределителя 7.2. Входы первого блока 10 местного управления подключены соответственно к выходу формирователя 19 импульсов и второму управляющему выходу распределителя 7.2, а выход ко входу блока 7.2 и первому входу второго блока 16 местного управления. Третий управляющий выход- и информационные выходы адресного распределителя импульсов 7.2 подключены соответственно ко входам генераторов 13 ультразвуковых импульсов 3, выходы которых через узлы 14 электромеханической связи соединены с одними концами металлических стержней 1, накопителя 8, другие концы которых индуктивно связаны с шиной 17 синхронизации, подключенной к входу усилителя 18 синхронизации. Выход усилителя 18 подключен ко входу формирователя 19 импульсов. Разрядные шины 3.1 записи накопителя подключены к выходам формирователей 9 импульсов за писи, первые входы которых соединены с Выходами элементов 5И. Кс1ждый п-ый выход выходной обмотки 3.3 раэрядного распределителя импульсов 7.1кроме первого, подключен к первому входу (п-1)-го элемента 5 И, а каждый п-ый выход выходной обмотки 3.3, кроме первого и второго, соединен с первыми входами (п-2)-го элементов 12 НЕ-К. .Выходы элементов 12 НЕ-И соединены со вторыми входами элементов 5 И и формирователей 9 импульсов записи. Выход блока 8 управления подключен к одному из входов блока 15 управляемой задержки, друго вход которого соединен с выходом усилителя б считывания, а выход - с третьим входом блока 8 управления, третьими входами элементов 5 И, вторыми входами элементов 12 НЕ-И и вторым вкодомвторого блока 16 местного управления, выход которого подключен к одному из входов усилителя б считывания, другой вход которого соединен с шиной 3.2 считывания накопителя .

На фиг. 2 эпиюрой Э представлены импульсы, условно обозначающие код хранимый в стержне 1, к содержимому которого необходимо прибавить единичное приращение, эпюрой 32 - напряжение на выходе первого блока 10 местного управления, Э - представлены .импульсы ультразвуковой последовательности (ПУИ)у возбуждаемые с . помощью соответствующего формирователя 13 в металлическом стержне, 3 содержимое стержня до момента прибавления единичного приращения, Эд импульсы на входе усилителя б считывания, Э{, - импульсы на выходе блока 15, Э- - напряжение на выходе второго блока 16 местного управления, 3gимпульсы на выходах разрядного распределителя 7.1, Э и Э,о - соответственно импульсы на выходе формирователей импульсов 9 записи второго и первого разрядов, 3j - импульс на выходе усилителя 18 синхронизации, 3j2 - импульс на выходе формирователя 19 импульсов, Эи дифференцированный импульс Э|2 , tp- период следования ультразвуковых импульсов, равный частному от деления расстояния между шинами записи 3-1 накопителя на ; скорость распространения ультразвуковых импульсов в металлическом стержне 1.

Устройство работает следующим образом.

Работа устройства рассматривается в режиме записи и счета информации.

Для записи и счета информации на одном конце стержня - 1, например на . левом, возбуждают с помощью распределителя 7.2 последовательность ультразвуковых импульсов (ПУИ)с периодом следования t (см. фиг. 2, Э),

Амплитуда импульсов ПУИ выбирается так, чтобы осуществлять неразрушающее

последовательное ультразвуковое считывание информации в каждом разряде стержня 1, начиная с младшего, и необратимую магнитоупругую запись информации в разряд совместно с магнитными импульсами, поступающими в шины записи 3,1.

Первый по времени возбуждения импульс ПУИ осуществляет неразрушающее Q считывание информации.

Синхронно с ПУИ возбуждается кодовая последовательность импульсов (КП) на выходах распределителя 7.1

, (Uj) 00...01 так, что , когда второй по времени импульс ПУИ достигает первого разряда первого стержня 1, информационная 1 КП появляется на выходе Ujраспределителя 7.1, когда второй импульс ПУИ достигает второго

0 разряда стержня, 1 КП будет на выходе Uj, а выходу Uj будет при этом соответствовать О КП, и т. д,,когда второй импульс ПУИ достигает п-ого разряда, состоянию выходов распределителя 7.1 будет соответствовать

U,j, 115... Un 00...1. Распространен ние ПУИ по металлическим стержням 1 и перемещение КП 1 по одним входам формирователей 9 с помощью распределителя 7,1 будет продолжаться до тех пор, пока первый импульс ПУИ не сосчитает первый О содержимого выбранного стержня 1. Только при этом считанный сигнал пройдет через усилитель .

5 б, задержится затем блоком 15 на время tp и откроет формирователь 9 (по вторым входам)для формирования , импульсов записи, поступающих в шины записи 3.1, которые, воздействуя одноQ временно с импульсами ПУИ на стержень осуществляют магнито-упругую запись 1 в разряд, где был считан первый О,а во все более младшие разряды стержня 1 информационной О (одновременно) .

Код адреса стержня 1( см.З фиг. 2) ,сформированный блоком 11 поступает на вход блока 8 управления, который вырабатывает запросный имQ пульс fj . Импульс fj поступает через распределитель 7.2 на вход блока 10 Исходное состояние блока 10 таково,, что с приходом импульса fj на ее выхо де появляется импульс f, открывающий выходы распределителя 7.2 и блока 16. После этого блок 10 переходит в закрытое состояние по отношению к импульсу fj (фиг. 2, см. Эг). В этом состоянии блок 10 не вырабаты ает выходного импульса с приходом на

0 ее вход импульса f; . Импульс f через адресный распределитель 7.2 -поступает в блок 8. В соответствии с этим на выходе блока 8 появляется адрес стержня (фиг. .2, Э), который

5 с помощью распределителя 7.2 открыл вает вход генератора ультразвуковых импульсов 13, соответствующего стерж ню с данным адресом 3j , и генератор 13, соединенный с распределителем 7.1, Вслед за кодом адреса Э, блок 3 начинает генерировать последователь ность импульсов (пи) с частотой со -- 1/tp, которая поступает на вход распределителя 7.2 и блока 15 и с по мощью генераторов 13 и узлов связи 14 преобразуется в последовательность ультразвуковых импульсов (J (см.фиг. Bj). Сигнал единичного приращениядГ в предлагаемом способе не вырабатывается, факт выбора стержня по адресу Э| является необходимым и достаточ ным условием изменения кода, хранимо го на стержне на 1 дв. ед. Первый разряд во всех металлических стержнях 1 расположен на одинаковом расстоянии от соответствующих узлов 14, старшинство разрядов увели чивается от узла 14 слева направо (фиг. 1) . Через время tj первый импульс б последовательности ультразвуковых импульсов (ПУИ) , возбужденный в стер жне с адресом Э, достигнет зоны пер вого разряда хранящегося числа и в силу магнитоупругих свойств металлического стержня 1 неразрущающе сосчи тает содержимое разряда, хранящуюся там информационную 1 (см, фиг, 2, 3j), Сигнал считывания 1 не вызове появления сигнала на выходе нелинейного импульсного усилителя б считывания. Импульсы ПУИ, распространяясь по металлическому стержню распре делителя 7.1 синхронно и синфазно с импульсами ПУИ в первом стержне считывают последовательно содержимое каждого разряда распределителя, 7.1 (числа 00...0). При этом на каждой выходной обмотке 3.3 появляется сигнал Эд . Через время t tp первый импульс ПУИ достигнет зоны второго раз ряда выбранного стержня накопителя и распределителя 7.1. При этом на ши не считывания 3.2 появится сигнал считывания информационного О,амплит да которого больще порога чувствител ности усилителя 6, Выходной сигнал усилителя б синхронно с сигналом ПИ поступает на один вход блока 15, задерживается им на время 1рИ затем поступает на соответствующие входа элементов 5 И, блоков 8, 16 и элементов 12 НЕ-И. При этом блок 8 прекращает генерировать ПИ,а блок 16 эа;крывается и закрывает усилитель 6 считывания. Так как сигнал Э был задержан на время 1р(фиг. 2, Э,) , в момент прихода Э на входы элементов 5 И и 12 НЕ-И будут возбуждены выходы второго и третьего разрядов распределителя 7.1, Под действием импульса Uj и импульса Э от блока 15 элемент 12 НЕ-И первого разряда, элемент 5 И второго разряда перво о стержня накопителя 1 перейдут в ткрытое состояние, при котором на ыходе указанного элемента 12 появится отрицательный импульс, а на выходе указанного элемента 5 И положительный импульс. Отрицательный импульс с выхода элемента 12 НЕ-И заблокирует элемент 5 И первого разрйда стержня в результате чего формирователь 9 сформирует импульс запи1 си информационного О в первыйразряд стержня. Так как в цепи формирования импульсов записи во втором разряде стержня накопителя элемент 12 при возбужденных импульсах и 2 И УЗ остается закрытым, под действием импульса УЗfимпульса положительного потенциала с выхода элемента 12 открывается элемент 5 И данного разряда и формирователь 9 формирует импульс записи информационной 1 во втором разряде стержня 1 накопителя. Таким образом происходит прибавление к коду, хранимому в стержне одной двоичной единицы. Сигналы Э с третьего и последующих разрядов не проходят через усилитель б, так как его вход заблокирован с помощью блока 16. Эта блокировка снимается сигналом выхода блока 10, который открывается импульсом Э , сформированным от заднего фронта выходного импульса 19 формирователя (см. фиг. 2, Э . Формирователь 19 срабатывает от выходных импульсов усилителя 18 синхронизации. Шина 17 синхронизации индуктивно связана с постоянными запоминающими зонами (К + 1)-го разряда каждого канала стержня накопителя 1, хранящими информационные О (к - число информационных разрядов каналов накопителя 1) . Возбужденные в выбранном канале ПУИ через время t (К + D-irTjtp, (где m номер разряда накопителя, с которо о был считан О) достигнут зоны (К -I- 1) -го разряда и в силу индуктивной связи наводят на выходе усилителя 18 импульсы Эц . Таким образом, импульс fgj снимает блокировку адресноге распределителя 7.2 и блокировку считывания. После этого устройство готово к записи следующе1 о единичного приращения if.. . В режиме последовательного считыва ния без изменения информации в стержных блок 8 производит опрос блока 10 и при получении разрешения (f) вырабатывает коды адресов стержней 3i, Эп с частотой «1 .l/(q+ К - tp) . По каждому коду адреса Эп конкретно возбуждается соответствующий генератор 13. Чтобы при .считывании О в этом режиме не произошла блокировка усилителя б считывания блок S не формирует импульсы, поступающие на блок 15 управления синхронно с сигналом Эб. В режиме считывания информации, без ее изменения последовательно в каждом канале возбуждается одиночный ультразвуковой импульс 6 , который последовательно считывает содержимое каждого разряда в каждом канале. При этом импульс Э не формируется и процесс считывания инфор мации не блокируется. В результате применения в качестве носителей информации в накопителе металлических стержней с тонкопленочным магнитным покрытием, обладающим более высокой по сравнению с ферритовыми сердеч;никами радиацйЬнной и температурной устойчивостью, что увеличивает помехозащищенность и надежность работы устройства. Надежность работы устройства уве личивается также за счет уменьшения числа активных элементов в нем по сравнению с прототипом. Формула изобретения Логическое запоминающее устройств содержащее п-разрядный накопитель, усилитель считывания, элементы И, разрядный распределитель импульсов, содресный распределитель импульсов, блок управления, формирователи импульсов записи, первый блок местного управления, адресный блок и шину нулевого потенциала, причем один из выходов разрядного распределителя им пульсов подключен к первому входу первого элемента И, первые входы фор мирователей импульсов записи соедине ны с выходами элементов И, а выходы с разрядными шинами записи накопител первый и второй входы блока управления подключены соответственно к выхо ду адресного блока и первому управля ющему выходу адресного распределител импульсов, а выход блока управления соединен с первым выходом адресного распределителя импульсов, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит генераторы ультразвуковых импульсов, узлы электромеханической связи, блок управляемой задержки, второй блок местного управления, последовательно соединенные усилитель синхронизации, подключенный к шине занхронизации, и. формирователь им- 1ульсов, элементы НЕ-И, а накопитель информации и разрядный распредели,тель импульсов состоят из металличес ких стержней , покрытых тонкопленоч ным магнитным материалом и демпферов, закрепленных на их концах, причем входы первого блока местного управления подключены соответственно к выходу формирователя импульсов, и второму управляющему выходу адресного распределителя импульсов, а выход первого блока местного управления соединен со вторым входом адресного распределителя импульсов и первым входом второго блока местного управления, третий управляющий выход и информационные выходы адресного распределителя импульсов подключены соответственно ко входам генераторов ультразвуковых импульсов, выходы которых через узлы электромеханической связи соединены с одними концами металлических стержней накопителя, другие концы которых соеди нены с шиной синхронизации, металлические стержни накопителя соединены последовательно, причем один конец металлических стержней соединен с шиной нулевого потенциала, а другой с шиной считывания накопителя, разрядные шины накопителя расположены на металлических стержнях с постоянным. по их длине шагом, каждый п-ый выход разрядного распределителя импульсов, кроме первого, подключен к первому входу (п-О-го элемента И, каждый п-ый выход разрядного распределителя импульсов, кроме первого и второго , соединен с первым входом (п-2)-го элемента НЕ-И, выходы элементов НЕ-И соединены со вторыми вхо- дами элементов И и формирователей импульсов записи,выход блока управления подключен к одному из входов блока управляемой задержки,другой вход которого соединен с выходом усилителя считывания, а выход - с третьим входом блока управления, третьими входами элементов И, вторыми входами элементов НЕ-И и вторым входом второго блока местного управления, выход которого подключен к одному из входов усилителя считывания, другой вход которого соединен с шиной считывания накопителя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент США № 3703705, кл, G Об F 11/12, 1974. 2.Балашов Е. П., Кноль А. И., Многофункциональные ЗУ, Л., Энергия 1972, с, 79-81 (прототип).

iO

33ю

н

м

3-

Z-&

к

J

-bSzzH-4

fa

4ZL

3-Э

/3

/f

in

-5

jb

33

7-f