Большая Советская Энциклопедия (цитаты)

Запоминающее устройство

Запоминающее устройство (далее З)(ЗУ), блок вычислительной машины или самостоятельное устройство, предназначенное для записи, хранения и воспроизведения информации. Наибольшее распространение ЗУ получили в цифровых вычислительных машинах (ЦВМ), а также в устройствах автоматики, телемеханики, ядерной физики и т.д. для хранения главным образом дискретной информации, для временного согласования работы нескольких объектов или накопления данных, подлежащих передаче по каналам телемеханики. Фиксация информации в ЗУ основана на различных физических принципах: механическое перемещение или удаление части материала носителя информации (перфорационные ленты, перфокарты), изменение состояния материала ( ленты, диски, барабаны, ферритовые сердечники), накопление электростатического заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки), использование звуковых и ультразвуковых колебаний (линии задержки), применение явления сверхпроводимости (криогенные элементы) и др. Основными показателями ЗУ, определяющими их эффективность, являются: емкость М (максимальное количество слов или знаков, которые можно одновременно разместить в ЗУ), выражаемая в двоичных единицах (битах) или в байтах (8 бит); быстродействие, характеризуемое временем полного цикла обращения к ЗУ Тц (иногда временем выборки) или частотой обращения



Иногда для характеристики ЗУ пользуются обобщающим параметром - информационной мощностью = М (в лучших современных ЗУ она достигает 1013 байт/сек).

  В зависимости от назначения, способов размещения информации и особенностей функционирования ЗУ, как правило, классифицируют в соответствии со схемой, представленной на рис. 1. По способу поиска нужной информации различают адресные ЗУ, в которых каждой ячейке памяти присваивается определенный номер (адрес) и требуемая информация ищется по конкретному адресу, и ассоциативные запоминающие устройства, в которых информация отыскивается по совокупности признаков. В ЗУ возможно как последовательное, так и циклическое обращение (доступ) к ячейкам либо произвольный доступ, когда обращение к любой ячейке осуществляется независимо от ее расположения среди других ячеек.

  В зависимости от кратности записи ЗУ делятся на нестирающиеся, допускающие однократную запись с последующим многократным считыванием без регенерации (например, диодные матрицы, перфорационные карты, перфорационные ленты), и стирающиеся (ЗУ на носителях, ферритовых сердечниках, электронных триггерах и др.).

  Статическими называются такие ЗУ, в которых состояния носителя, соответствующие записанному коду, неподвижны относительно носителя информации. К статическим относятся и все ЗУ с неразрушающим считыванием. В динамических ЗУ последовательность сигналов, соответствующая фиксируемому коду, циркулирует по замкнутому контуру, включающему линию задержки. Статические ЗУ могут быть устойчивыми, в которых информация сохраняется неограниченно долго (например, ЗУ на триггерах, ферритовых сердечниках), и неустойчивыми, обладающими свойством самопроизвольного стирания информации (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки).

  Для хранения больших массивов информации чаще всего применяют т. н. внешние ЗУ с записью на носителях: ленты, барабаны, диски. Путем параллельного подключения нескольких блоков ЗУ можно хранить теоретически неограниченные объемы информации. Емкость современных внешних ЗУ на лентах достигает 108 байт (с подключением до 256 блоков), на дисках - до 6-108 байт; скорость ввода (вывода) 3,2-105 байт/сек для ЗУ на лентах и 2-106 байт/сек для ЗУ на дисках.

  В ЦВМ для хранения данных, необходимых на ближайших этапах решения задачи, служат оперативные ЗУ, которые, как правило, строятся на тороидальных ферритовых сердечниках (до 95% всех оперативных ЗУ), реже - на др. ферромагнитных элементах (например, многоотверстных ферритовых пластинах, магнитных тонких пленках и др.). Весьма перспективными считаются интегральные полупроводниковые ЗУ. Емкость оперативных ЗУ в современных крупных ЦВМ достигает 16-106 байт; время записи и считывания (выборки) составляет от сотых долей мксек до нескольких мксек.

  В больших ЦВМ в отдельный блок часто выделяют буферное ЗУ, выполняющее функции промежуточного звена при обмене информацией между устройствами с различным быстродействием (например, между оперативным и внешним ЗУ), а иногда и сверхоперативное ЗУ небольшой емкости (порядка нескольких сотен байт). Сверхоперативные ЗУ выполняются на запоминающих элементах повышенного быстродействия (например, тонких пленках, туннельных диодах, триггерах). Для хранения данных, состав которых в процессе обработки определенного типа информации или решения одного класса задач не меняется (например, табличные данные, стандартные подпрограммы, неизменные программы управляющих вычислительных машин), применяют постоянные запоминающие устройства.

  ЗУ адресного типа включают собственно накопитель 1, числовую часть 2, адресную часть 3 и блок местного управления или синхронизации 4 (рис. 2). Накопитель состоит из запоминающих ячеек и выполняет функции хранения информации. Числовая часть или схема записи - считывания представляет собой промежуточное звено, в котором происходит обмен информацией между накопителем и внешними по отношению к ЗУ устройствами. Она состоит из регистра числа для временного хранения записываемых или считываемых слов (чисел); формирователей записи, преобразующих код числа в серию сигналов, фиксируемых ячейками накопителя; усилителей считывания для усиления, отделения от помехи и формирования считанных сигналов. В адресной части ЗУ заданный код адреса преобразуется в совокупность сигналов, однозначно определяющих требуемую ячейку накопителя. Блок синхронизации формирует внутренние команды, обеспечивающие управление последовательностью работы всех узлов ЗУ в соответствии с поступающими извне командами. Совокупность всех блоков ЗУ, за исключением накопителя, называется электронной схемой управления, периферийным оборудованием или электронным обрамлением ЗУ.

  Замечательным ЗУ является человеческий мозг, содержащий около (10-15)-109 нейронов - ячеек, совмещающих функции памяти и логической обработки информации; объем мозга в среднем 1,5 дм3, масса 1,2 кг, потребляемая мощность около 2,5 вт. Лучшие современные электронные ЗУ при такой же емкости занимают объем в несколько м3 при массе в десятки и сотни кг, а потребляемая мощность достигает несколько квт. Научно обоснованные прогнозы утверждают, что совершенствование электронной техники и применение новых высокоэффективных накопительных сред в сочетании с широким использованием методов бионики при решении проблем, связанных с синтезом ЗУ, позволят создавать ЗУ, близкие по параметрам памяти человека.

  Лит.: Крайзмер Л. П., Быстродействующие ферромагнитные запоминающие устройства, М. - Л., 1964; его же, Устройства хранения дискретной информации, 2 изд., Л., 1969; Китович В. В., Оперативные запоминающие устройства на ферритовых сердечниках и тонких пленках, М. - Л., 1965; Каган Б. М., Адасько В. И., Пурэ Р. Р., Запоминающие устройства большой емкости, под ред. Б. М. Кагана, М., 1968.

  Л. П. Крайзмер.



Для поиска, наберите искомое слово (или его часть) в поле поиска


Новости 12.12.2019 20:19:20