ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

ЗАПОМИНАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО (ЗУ), блок вычислит. машины или самостоят. 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 гл. обр.
дискретной информации, для временного согласования работы неск. объектов
или накопления данных, подлежащих передаче по каналам телемеханики, фиксация
информации в ЗУ основана на различных физич. принципах: механич. перемещение
пли удаление части материала носителя
информации (перфорационные
ленты, перфокарты), изменение магнитного состояния материала (магнитные
ленты, диски, барабаны, ферритовые сердечники), накопление электростатич.
заряда в диэлектриках (конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые
трубки), использование звуковых и ультразвуковых колебаний
(линии задержки),
применение явления сверхпроводимости (криогенные элементы) и
др. Осн. показателями ЗУ, определяющими их эффективность, являются: ёмкость
М (макс. количество слов или знаков, к-рые можно одновременно разместить
в ЗУ), выражаемая в двоичных единицах (битах) или в байтах (8 бит); быстродействие,
характеризуемое временем полного цикла обращения к ЗУ Гц (иногда временем
выборки)или частотой обращения F = I/TИногда
для характеристики ЗУ пользуются
обобщающим параметром - информационной мощностью
W = M*F (в лучших
совр. 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 к-рых каждой
ячейке памяти присваивается определённый номер (адрес) и требуемая информация
ищется но конкретному адресу, и ассоциативные запоминающие устройства,
в к-рых информация отыскивается по совокупности признаков.

Рис. 1. Классификация запоминающих
устройств.

В ЗУ возможно как последовательное,
так и циклич. обращение (доступ) к ячейкам либо произвольный доступ, когда
обращение к любой ячейке осуществляется независимо от её расположения среди
других ячеек.

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

Статическими наз. такие ЗУ,
в к-рых 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. Статич. ЗУ могут быть устойчивыми, в к-рых информация сохраняется
неограниченно долго (напр., ЗУ на триггерах, ферритовых сердечниках), и
неустойчивыми, обладающими свойством самопроизвольного старания информации
(конденсаторные ЗУ, запоминающие электроннолучевые трубки).

Для хранения больших массивов
информации чаще всего применяют т. н. внешние ЗУ с записью на магнитных
носителях: магнитные ленты, барабаны, диски. Путём параллельного подключения
неск. блоков ЗУ можно хранить теоретически неограниченные объёмы информации.
Ёмкость совр. внешних ЗУ па магнитных лентах достигает 10⁸ байт
(с подключением до 256 блоков), на магнитных дисках - до 6*10⁸
байт: скорость ввода (вывода) 3,2*10⁵ байт/сек для ЗУ на магнитных
лентах и 2*10⁶ байт/сек для ЗУ на магнитных дисках.

В ЦВМ для хранения данных,
необходимых на ближайших этапах решения задачи, служат оперативные ЗУ,
к-рые, как правило, строятся па тороидальных ферритовых сердечниках (до
95% всех оперативных ЗУ), реже - па др. ферромагнитных элементах (напр.,
многоотверстных ферритовых пластинах, магнитных тонких плёнках и
др.).

Pис. 2. Упрощённая блок-схема
адресного запоминающего устройства.

Весьма перспективными считаются
интегральные полупроводниковые ЗУ. Ёмкость оперативных ЗУ в совр. крупных
ЦВМ достигает 16*10⁶ байт: время записи п считывания (выборки)
составляет от сотых долей мксек до неск. мксек.

В больших ЦВМ в отд. блок
часто выделяют буферное ЗУ, выполняющее функции промежуточного звена при
обмене информацией между устройствами с различным быстродействием (напр.,
между оперативным и внешним ЗУ), а иногда и сверхоперативное ЗУ небольшой
емкости (порядка неск. сотен байт). Сверхоперативные ЗУ выполняются на
запоминающих элементах повыш. быстродействия (напр., тонких магнитных плёнках,
туннельных диодах, триггерах). Для хранения данных, состав к-рых в процессе
обработки определённого типа информации или решения одного класса задач
не меняется (напр., табличные данные, стандартные подпрограммы, неизменные
программы управляющих вычислит. машин), применяют постоянные запоминающие
устройства.

ЗУ адресного типа включают
собственно накопитель 1, числовую часть 2, адресную часть 3 н 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 к-ром 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 п формирования считанных сигналов.
В адресной части ЗУ заданный код адреса преобразуется в совокупность сигналов,
однозначно определяющих требуемую ячейку накопителя. Блок синхронизации
формирует внутр. команды, обеспечивающие управление последовательностью
работы всех узлов ЗУ в соответствии с поступающими извне командами. Совокупность
всех блоков ЗУ, за исключением накопителя, наз. электронной схемой управления,
периферийным оборудованием или электронным обрамлением ЗУ.

Замечательным ЗУ является
человеческий мозг, содержащий ок. (10-15)*10⁹ нейронов - ячеек,
совмещающих функции памяти и логич. обработки информации; объём мозга в
среднем 1,5 дм³, масса 1,2 кг, потребляемая мощность
ок. 2,5 вm. Лучшие совр. электронные ЗУ при такой же ёмкости занимают объём
в неск. м³ при массе в десятки и сотни кг, а потребляемая
мощность достигает неск. квт. Научно обоснованные прогнозы утверждают,
что совершенствование электронной техники и применение новых высокоэффективных
накопит. 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 магнитных 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.