Переключательная матрица

Переключа́тельная ма́трица

Бесконтактное переключающее устройство дискретного действия, имеющее n входов и m выходов, соединённых так, что определённые комбинации сигналов на его входах однозначно соответствуют определённым комбинациям сигналов на выходах. Применяется главным образом в ЦВМ в качестве шифратора, в котором сигнал на одном из входов возбуждает одновременно несколько выходов, и дешифратора, в котором определённая комбинация сигналов на входах возбуждает только один выход. Название «матрица» это устройство получило от способа его изображения (иногда соответствует внешнему виду конструкции) в форме пересекающихся горизонтальных и вертикальных шин — строк и столбцов.

Простейшие П. м. могут строиться на резисторах, трансформаторах, конденсаторах, соединяющих в выбранных пересечениях вертикальные и горизонтальные проводники. Активные, индуктивные и ёмкостные связи являются линейными, поэтому предполагается, что входные сигналы имеют дискретный (двоичный) характер, а m выходных считывающих устройств обладают резким порогом срабатывания. П. м. такого типа широко применяются в запоминающих устройствах для хранения подпрограмм и констант, арифметических и др. таблиц.

Часто в П. м. используют нелинейные элементы: полупроводниковые диоды, диодные матрицы, транзисторы, магнитные сердечники с прямоугольной петлей гистерезиса. В этом случае основой П. м. являются совпадений схемы (См. Совпадений схема) (или схемы запрета) и (иногда) собирательной схемы, реализующие соответственно логические функции конъюнкции и дизъюнкции. В вычислительной технике такие П. м. применяются в преобразователях кодов (например, для преобразования телеграфного кода в код вычислительных машины и обратно), в комбинационных сдвигателях, Сумматорах и перемножающих устройствах (См. Перемножающее устройство). П. м. на магнитных сердечниках используют в запоминающих устройствах для выборки адреса. На рис. слева изображена диодная П. м. для суммирования трёх двоичных сигналов. Сигнал суммы на одной из четырёх нижних шин появится только в тех случаях, если одна из входных переменных или все они одновременно равны 1; сигнал на шинах переноса — когда две или три переменные равны 1. Такой же сумматор на магнитных кольцевых сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса показан на рис. справа. Горизонтальными линиями изображены сердечники, а вертикальными — обмотки. Диагональные штрихи показывают, обмотки каких входных переменных наносятся на данный сердечник. Если предварительно все сердечники намагнитить в одном направлении, то при подаче сигнала считывания одновременно с входными сигналами, представляющими двоичные переменные, перемагнитится тот сердечник, в обмотках которого нет тока запрета.

Наиболее важные параметры П. м.— быстродействие (скорость переключения) и отношение амплитуды полезного сигнала к амплитуде помех. В зависимости от типа используемых элементов быстродействие меняется в пределах от мсек до нсек; значение второго параметра обычно лежит в диапазоне 10 — 20.

Лит.: Мартынов Е. М., Бесконтактные переключающие устройства, 2 изд. М.— Л., 1961; Ричарде Р.-К., Элементы и схемы цифровых [электронных] вычислительных машин, пер. с англ., М. 1961; Каган Б. М., Каневский М. М.; Цифровые вычислительные машины и системы, 2 изд., М., 1973; Преснухин А. Н., Нестеров П. В., Цифровые вычислительные машины, М., 1974.

Г. Б. Смирнов.

Переключательные матрицы (слева — диодная; справа — на ферритовых сердечниках): R — резисторы; Еа — источник питания; Д — диоды; Ф — ферритовые сердечники (кольца); Icч — ток считывания; Iзп — ток записи; а, b, с — входные величины.