Большая Советская Энциклопедия (ФЕ)

Большая Советская Энциклопедия

Лит. см. при ст. Ферритовое запоминающее устройство .

А. В. Гусев.

Ферритовая матрица запоминающего устройства с плоской выборкой информации:а — общий вид (матрица на 4196 сердечников); 1 — изоляционная рамка; 2 — контактные выводы; 3 — провода (обмотки); 4 — ферритовые сердечники.

Ферритовая матрица запоминающего устройства с плоской выборкой информации: б — электрическая схема матрицы.

Ферритовое запоминающее устройство

Ферри'товое запомина'ющее устро'йство,запоминающее устройство , в котором носителями информации служат ферритовые сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса. Ф. з. у. используются в большинстве современных ЭВМ, преимущественно в качестве оперативной памяти с обращением по произвольному адресу. Количество хранимой информации достигает

в Ф. з. у. десятков млн. бит, время выборки – от десятых долей до нескольких мксек. В Ф. з. у. сочетаются высокое быстродействие, малые габариты, высокая надёжность, технологичность изготовления, экономичность. Применение ферритовых сердечников (ФС) в качестве запоминающих элементов памяти обусловлено их свойством сохранять после намагничивания одно из двух возможных устойчивых магнитных состояний, соответствующих значениям остаточной магнитной индукции (+ B_r или – B_r ), что позволяет им хранить информацию, представленную в двоичном коде. Если по проводу, пронизывающему кольцевой ФС (рис. ), пропускать импульсы тока (разной полярности), достаточные для создания магнитного поля Н_т > H_c (H_c – коэрцитивная сила), то можно управлять магнитным состоянием ФС. Под действием перемагничивающего поля + Н_т ФС после снятия поля оказывается в состоянии + B_r, эту операцию принято называть «записью 1». Для «записи 0» подают импульс тока, создающий поле – Н_т, после воздействия которого ФС оказывается в состоянии – B_r . Сигнал, возникающий в проводе считывания ФС при изменении значения его магнитной индукции от + B_r до – B_r, называется сигналом «считывания 1»; при «считывании 0» магнитная индукция в ФС меняется незначительно и считанный сигнал оказывается значительно меньше сигнала «считывания 1». Процесс считывания сопровождается «стиранием» хранившейся информации, т.к. при этом ФС всегда переводится в состояние – В_т, т. е. записывается 0.

Поле Н_т может быть создано либо одним импульсом тока, протекающим по одному проводу записи, либо несколькими импульсами тока (обычно двумя), протекающими одновременно по разным проводам, причём каждый из импульсов создаёт поле, равное или меньше Н_т /2, в отдельности недостаточное для изменения магнитного состояния ФС. Способ создания перемагничивающего поля требуемой напряжённости посредством суммирования в одном ФС частичных магнитных полей от двух и более импульсов тока называется принципом совпадения токов. Этот принцип используется в большинстве современных Ф. з. у.

В Ф. з. у. все ФС собираются в ферритовые матрицы , в состав Ф. з. у. входят несколько таких матриц (иногда несколько десятков). Расположение ФС в матрице, внутренние (в матрице) и внешние (между матрицами) соединения проводов записи и считывания выбираются так, чтобы уменьшить количество электронной аппаратуры управления и повысить надёжность функционирования Ф. з. у. при заданном быстродействии и ёмкости. Наиболее распространены три системы организации Ф. з. у.: 3-мерная (или с плоской выборкой, полутоковая, матричная, типа ХУ ), 2-мерная (с непосредственной выборкой, полного тока, линейная, типа Z), 2,5-мерная (занимает промежуточное положение между 3- и 2-мерной). Соответственно эти системы обозначают символами 3D , 2D и 2,5D (D – начальная буква англ. dimension – измерение, координата). Применение той или иной системы организации Ф. з. у. зависит от конкретных требований, предъявляемых к памяти ЭВМ: в Ф. з. у. малой ёмкости и высокого быстродействия обычно используют систему 2D ; при средней ёмкости и высоком быстродействии или большой ёмкости и среднем быстродействии – 2,5D ; при большой ёмкости и малом быстродействии – 3D. В состав Ф. з. у. входят сотни транзисторов, тысячи полупроводниковых диодов, сотни интегральных микросхем, миллионы ФС. Поэтому при создании Ф. з. у. большой ёмкости необходимо обеспечивать идентичность характеристик и параметров элементов, особенно ФС, и экономичность данного запоминающего устройства. Наиболее экономичны запоминающие устройства с системой организации 3D ; наименее экономична – 2D . Ф. з. у. с системой организации 2,5D позволяет при сравнительно небольших затратах получать высокое быстродействие при больших ёмкостях, что предопределяет перспективность её использования в современных ЭВМ.

Лит.: Крайзмер Л. П., Быстродействующие ферромагнитные запоминающие устройства, М. – Л., 1964; Бардиж В. В., Магнитные элементы цифровых вычислительных машин, 2 изд., М., 1974; Китович В. В., Магнитные и магнитооптические оперативные запоминающие устройства, 2 изд., М., 1975; Шигин А. Г., Дерюгин А. А., Цифровые вычислительные машины. Память ЦВМ, М., 1975.

А. В. Гусев.

Запоминающий элемент на ферритовом сердечнике (а)

и петля магнитного гистерезиса (б); ФС — ферритовый сердечник; I — ток записи (считывания); В — магнитная индукция; В_r — остаточная магнитнпая индукция; Н — напряженность магнитного поля; Н_m — напряженность перемагничивающего поля; Н_c — коэрцитивная сила.

Ферритовый сердечник

Ферри'товый серде'чник, магнитопровод из феррита . Благодаря очень малой удельной электропроводности ферритов в материале Ф. с. при перемагничивании практически не возникают вихревые токи и, следовательно, отсутствуют потери энергии, что обусловливает возможность использования Ф. с. в радиоэлектронной аппаратуре, работающей в диапазоне радиочастот. Основные области применения Ф. с. – радиотехника, автоматика, телемеханика и вычислительная техника. Технология производства Ф. с. основана на методах порошковой металлургии . Из смеси порошков исходных веществ прессуют сердечники нужной формы. Спекание производят при температуре 850–1500 °С в воздушной среде с последующим медленным (в течение нескольких ч ) охлаждением. Магнитные и диэлектрические свойства Ф. с. зависят от состава смеси, процентного содержания исходных компонентов в ней и режима термической обработки, меняя которые можно получать Ф. с. с заданными свойствами, например с высокой начальной магнитной проницаемостью (для использования в высокочастотных и импульсных трансформаторах ), или с прямоугольной петлей магнитного гистерезиса (для использования в запоминающих устройствах ).

Методы порошковой металлургии позволяют изготовлять Ф. с. разных форм (П- и Ш-образные; кольцевые, или броневые; сложной конфигурации, с несколькими отверстиями в одной или разных плоскостях и др.) и различных размеров (от нескольких см до десятых долей мм ). Наиболее распространены кольцевые Ф. с. с прямоугольной петлей гистерезиса, у которых после намагничивания и снятия намагничивающего поля сколь угодно долго сохраняется одно из двух возможных устойчивых магнитных состояний, соответствующих двум значениям остаточной магнитной индукции (+ Br и – Br ). Это свойство Ф с. обусловило их преимущественное использование как элементов памяти в запоминающих устройствах и логических элементах (например, в ферритдиодных ячейках , ферриттранзисторных ячейках ). Перемагничивание Ф. с. (его перевод из одного магнитного состояния в другое) производится магнитным полем тока, пропускаемого по обмоткам Ф. с. Время перемагничивания зависит от амплитуды и фронта импульса тока, коэрцитивной силы, прямоугольности петли гистерезиса и от геометрических размеров сердечника; оно лежит в пределах от десятых долей мксек до нескольких мксек. Кольцевые Ф. с. с непрямоугольной петлей гистерезиса применяют главным образом в импульсных трансформаторах и ВЧ дросселях.

Лит.: Пирогов А. И., Шамаев Ю. М., Магнитные сердечники для устройств автоматики и вычислительной техники, 3 изд., М., 1973; Бардиж В. В., Магнитные элементы цифровых вычислительных машин, 2 изд., М., 1974.

А. В. Гусев.

Ферриттранзисторная ячейка

Ферриттранзи'сторная яче'йка, импульсный элемент устройств автоматики и вычислительной техники, выполненный на одном или нескольких кольцевых ферритовых сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса и транзисторе . Простейшая Ф. я. (рис. ) содержит один ферритовый сердечник. На сердечник намотаны: одна или несколько обмоток записи, на которые поступают входные электрические импульсы; одна или несколько обмоток считывания, на которые подаются импульсы опроса; выходная обмотка, на которой при перемагничивании сердечника появляется считанный сигнал. Транзистор усиливает сигнал и обеспечивает разделение цепей, что устраняет возможность нежелательного прохождения сигналов в обратном направлении при последовательном соединении нескольких Ф. я. В статическом состоянии транзистор заперт напряжением смещения. При записи сигнал, возникающий на выходной обмотке, ещё больше запирает транзистор. При считывании сигнал на выходной обмотке компенсирует действие напряжения смещения, транзистор отпирается и усиливает считанный сигнал. Ф. я. конструктивно выполняют в отдельном корпусе как самостоятельный модуль.

Ф. я. лишены ряда недостатков, присущих ферритдиодным ячейкам , они просты, надёжны, имеют хорошие эксплуатационные характеристики, но обладают сравнительно малым быстродействием (~10⁵ переключений в сек ). На базе Ф. я. в 60-х гг. 20 в. разработаны логические элементы для специализированных ЦВМ; Ф. я. получили применение также в устройствах автоматики (делители частоты, сдвигающие регистры и т.п.) и телемеханики. Однако технологическая сложность изготовления Ф. я. ограничила масштабы их производства; с появлением интегральных микросхем Ф. я. стали применяться редко.

Лит.: Ионов И. П., Магнитные элементы дискретного действия, М., 1968; Тутевич В. Н., Телемеханика, М,, 1973; Бардиж В. В., Магнитные элементы цифровых вычислительных машин, 2 изд., М., 1974.

А. В. Гусев.

Схема простейшей ферриттранзисторной ячейки: ФС — ферритовый сердечник; Т — транзистор; w_з — обмотка записи; w_с — обмотка считывания; w_б — выходная обмотка; Е_см — напряжение смещения; Е_п — напряжение питания; R_к — сопротивление в цепи коллектора; R_н — нагрузка.