磁芯测试仪设计

磁芯测试仪设计

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（更清晰的全套图纸已找到，待更替）

        计算机是信息加工机，被加工的信息或数据从外部输入先要保存到计算机的存储器内，然后再进行加工，加工完成一般也先保存到存储器，再由存储器再输出。存储器是计算机不可缺少的一种设备。现代计算机保存数据的存储器有硬盘、内存、U盘，可写或可擦写光盘，还有CPROM、CMOS，除硬盘为磁介质外，其余都不用磁介质，大都是半导体器件，但早期计算机的存储器都靠磁介质来存储数据，如磁芯、磁鼓、磁盘、磁线等，外部则还有磁带，也有用纸质媒体如纸带、穿孔卡保存数据。上世纪60年代初，国产计算机机内多用磁鼓和磁芯作存储器。磁鼓体积庞大（如下左图所示），每秒只能转动几圈，数据读写速度很低，每秒只能做几十次的加减操作，又因靠磁表面存储，磁鼓的表面面面积小，所以数据容量小，不理想，较早被淘汰，国产103计算机早期用过它，后来改用磁盘。磁盘靠多层叠在一起，容量就大，但磁盘机的制造工艺复杂，上世纪60年代初中国还无生产厂家能制造，要用就向国外买，我记得复旦103机房用的磁盘叫“保盘”，就因为它是保加利亚生产的。有了磁盘，才能存放操作系统等大软件。而磁带机容量大，用得很多，直到80年代还是在用，但磁带读写数据麻烦，仅仅用来备份数据。

       磁芯存储器数据读写不依赖机械转动，速度比磁鼓远远快，每秒运算可达1000次以上，国外1950年代就使用了（见下面右图），我国1960年代开始使用。数据容量可大可小，当时复旦自制602计算机的容量是4096单元，每个单元字长为32位、下图右边所见的由多个机柜的磁芯板组成 磁芯存储器数据容量估计是几十K。

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图  磁鼓（左）与磁芯（右）存储器

        没有磁盘作外存的机器通常全靠纸质媒体来保存数据，包括穿孔纸带和穿孔卡片。我们（复旦大学四一工厂）自己生产计算机大都为数字控制机，就是用磁芯存储器作内存，纸带当外存的，后者可用纸带穿孔机预先脱机穿孔，穿孔错了可以用浆糊修补，然后上机器进行读入。当时各大学里自己研制计算机或数控设备估计也都用这样的方式。

       磁芯存储器是由大量细小磁芯组成，大量磁芯买来后每一颗都要经过严格挑选测试保证有可靠的性能，即矩形的‘磁滞回线’，才能用来组成存储器。我们制造磁芯测试仪就是用来测试磁芯的。仪器的线路由数学系同事顾德全同志（已故）大概是从上海计算机厂即上无13厂或上海磁芯厂弄来的（买来还是免费要来我不记得了），我仅作该仪器的各种印刷电路版和机器外形的设计，并负责测试仪装好的校正和调试。因磁芯测试时要多人一起才能赶上磁芯供应速度，我记得一共装了好几台，可以供多人同时进行测试。仪器调试包括各种波形的幅度和宽度，这靠改变有关电阻电容的大小实现，此外还要求输出电流波的形状好，方方正正的没有毛刺，后者是靠改变一颗串在电流输出回路上的、由较大直径的一颗磁芯组成的扼流圈的圈数来实现。

       因原始线路不是我设计的，本来不打算介绍，但后来一想，把他记录下来也好，说不定将来会有类似原理的仪器需要设计，就可参考。图纸共有许多张，我选其中重要的扫描和处理一下就贴出，质量较差，但还能看清，波形图则加以重画，因为原来的实在不行了。

图0a 手绘原始总逻辑框图

图0b 修改后的逻辑总框图，其中ZD为震荡器，DW为单稳电路，Y为与门，H为或门，F为反相器，G为跟随器

图1 图0所示逻辑图所要产生测试仪波形图（底稿在dell机上）

下面为震荡器和单稳的具体电路图：

图2：高频和低频脉冲发生器，即图1中的ZD1和ZD2

图3：单稳脉冲发生器，即图1中的DW1到DW7。其中RC随各个单稳而不同，它们的数值如下：

图4  各单稳的R与C的数值

图5 读电流放大器

图6 写电流放大器

       还有一些电源图纸，是上述电路所用到的各种稳压电源的电路，在此略去不画了。

      大量磁芯测试好后，再用细铜线串起来成为磁芯板，再加上驱动回路才成为磁芯存储器，用于计算机作为内存。下面左图是一块早期磁芯板，容量很小，但可清晰看到每个磁芯串过3根相互绝缘的细导线，其中2根是地址线，一根是读写数据用的。右边是容量较大的磁芯板，磁芯很多，但每一颗磁芯都要穿三线，且完全要靠手工完成穿线。这是一件非常繁复的工作。右图由于缩小很多，磁芯已小得看不清。

,............,,,,, 早期磁芯板。容量估计是4个字，字长20位，总计
80颗磁芯，可作计算器的存储器了后期磁芯板，容量较大, 估计4k，字长32位