...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Описанные события случились в 1904 г. С тех пор без диодов не обходится ни одно радиотехническое или вычислительное устройство.

Заметим, если поменять местами полюса батареи (т. е. к аноду подключить отрицательный, а к катоду — положительный), то ток через диод протекать не будет. "Переполюсовали" батарею еще раз — снова появился ток. Нельзя ли использовать эту особенность диода для запоминания цифр 0 и 1: протекает ток (диод открыт) — состояние " 1", нет тока (диод закрыт) — состояние "0"?

Давайте сконструируем электронную память на ламповых диодах для хранения знакомого нам слова ОМЕГА. Пусть в нашем распоряжении имеются пять горизонтальных и пять вертикальных проводов. В местах пересечения провода изолируются, так что электрических соединений там нет. В вертикальные провода включим лампочки. Другие концы лампочек соединим вместе и подключим к отрицательному полюсу батареи. Лампочки будут служить индикаторами: если в каких-то разрядах кодового слова имеются единицы, лампочки этих разрядов (на рисунке все разряды занумерованы от 0 до 4) должны гореть.

Чтобы запомнить букву О, двоичный код которой 00011, включим между первым горизонтальным проводом и вертикальными проводами под номерами 3 и 4 диоды. Аноды обоих диодов соединим с горизонтальным проводом, катод одного из них — с вертикальным проводом 3, катод второго — с вертикальным проводом 4. Если теперь подключить к первому горизонтальному проводу положительный полюс батареи, то оба диода под действием положительного напряжения откроются и через каждый из них потечет ток.

Первая цепь, по которой пойдет ток: положительный полюс батареи, диод, лампочка 3, отрицательный полюс батареи. Под действием протекающего тока лампочка 3 загорится. Вторая цепь аналогична первой, но образована она будет другим диодом и лампочкой 4. Таким образом, лампочки (первые три из них не горят, а две последние горят) высветят двоичный код буквы О.

Легко сделать вывод, что в конструируемой электронной памяти диоды применяются только для запоминания 1 и подключаются к тем вертикальным проводам (их называют разрядными шинами), которые соответствуют разрядам двоичных слов, содержащим 1.

Как видим, чтобы запомнить 0 в тех или иных разрядах, вовсе не обязательно включать диоды в обратных направлениях: можно вполне обойтись вообще без диодов.

Для запоминания буквы М горизонтальный провод должен быть соединен диодами со второй, третьей и четвертой вертикальными шинами (так как код буквы М — 00111). Если теперь положительный полюс батареи отключить от первой горизонтальной шины и подключить ко второй горизонтальной шине, то будут светиться лампочки во втором, третьем и четвертом разрядах.

Аналогичным образом запоминаются остальные буквы слова ОМЕГА.

Следует иметь в виду, что после того, как диоды будут припаяны к соответствующим шинам, информация в электронную память будет записана "навечно". Разумеется, если только не выйдут из строя сами диоды или батареи. Записанную в память информацию можно многократно "читать" на лампочках, подключая поочередно к каждой горизонтальной шине положительный полюс батареи.

Наверное, все видели электронные лампы и представляют себе их размеры. Если выполнить электронную память на ламповых диодах для хранения в ней хотя бы десятка слов, то ее размеры будут сравнимы с размерами телевизора. Ясно, что для запоминания всех слов из упомянутых 30 томов А. Дюма пришлось бы строить память с пятиэтажный дом. Заметим, что в первой в мире электронно-вычислительной машине ЭНИАК, разработанной учеными из Пенсильванского университета Джоном Мокли и Дж. Преспером Эккертом и вступившей в строй в 1946 г., было использовано 18 000 электронных ламп!

Конечно, сейчас никто не будет строить устройства памяти на ламповых диодах. И даже на диодах из полупроводников.

Развитие микроэлектроники привело к появлению больших интегральных схем (БИС), у которых на поверхности полупроводникового кристалла площадью всего в несколько десятков квадратных миллиметров создают сотни тысяч микроскопических областей, обладающих свойствами диодов и соединенных между собой необходимым образом.

Современное устройство памяти выполняется в виде стандартных микросхем БИС. Однако принцип его работы точно такой же, как у описанного выше устройства на лампах Флеминга.

Также имеются набор горизонтальных (адресных) проводов (шин) и набор вертикальных (разрядных) проводов. Число разрядных проводов чаще всего равно 8 или 16. Число адресных проводов обычно составляет несколько тысяч (а иногда десятки и сотни тысяч).

Как и прежде, наличие 1 в разрядах двоичных кодовых слов определяется диодами, подсоединенными между горизонтальными и вертикальными проводами. Для индикации записанной информации к разрядным (вертикальным) шинам можно подключить так называемые светодиоды (под действием протекающего тока они излучают свет) или другие, специально выпускаемые промышленностью, индикаторы. Наконец, можно вывести двоичный код на экран дисплея.