Рождены, чтоб сказку сделать былью #1

— Мечтай, малец. Будешь хорошо мечтать, и однажды твоя мечта сбудется! — приговаривал дед, хитро улыбаясь.

— А о чём ты мечтал? Твоя мечта сбылась? — однажды поинтересовался младший Волков.

— Сбылась, — вздохнув, ответил дед. — Жаль, я мечтал не о том, о чём следовало.

— А о чём нужно мечтать? — уточнил тогда Витя.

— Сам решай. Это твоя жизнь. Никому не позволяй решать за себя. Помни, мы не рабы! Рабы не мы! — посоветовал дед.

к оглавлению

Фрагмент 2A

Листая приложение к старому журналу, Виктор обнаружил описание компьютера ЮТ-88 ["Юный техник" — 1988 год]. Многие вокруг, особенно по телевизору, говорили о компьютерах, но мальчишка никогда не видел настоящих. Отыскав же схему пусть маленького и очень простого, но всё же компьютера, он загорелся идеей его сборки. Дед лишь вздохнул. А Витя не знал где же ему раздобыть нужных микросхем. Мальчишка долго думал, просматривая справочники с описаниями деталей. Пересмотрел доступные схемы в поисках, где могли бы стоять нужные элементы. Но всё без толку, не считая всяких подобранных мелочей для периферии. Витя вытравил материнскую плату; сделал блок питания; собрал в коробочку резисторы, конденсаторы и транзисторы. Ему оставалось лишь припаять отсутствующие микросхемы.

Желание получить компьютер превратилось в манию. Витя собирал любую информацию, так или иначе связанную с компьютерами. Изучил теории различных архитектур. Выяснил преимущества и недостатки устройства тех или иных вычислительных машин. Изучил булевую алгебру, двоичное счисление и логические элементы. Он чертил в тетрадке придуманные схемы компьютеров. Читал о программировании пытаясь представить, как это должно выглядеть. Витя даже нарисовал таблицу команд процессора КР580ВМ80A для ЮТ-88 и повесил её над своим столом.

Подросток, вчитываясь в журналы, находил различные подробности о приглянувшемся ЮТ-88. Оказывается, в первоначальную публикацию вкрались неприятные ошибки. Эти ошибки разбирались и корректировались в последующих номерах. Так же допечатывались полезные советы по сборке и применению. Там же в журналах печатали шестнадцатеричные дампы разных программ. Но самым потрясающим оказалось то, что простенький компьютер можно расширять новыми блоками, постепенно превращая его в более крутой аппарат.

В отличие от сверстников, мальчишка видел в компьютере полезнейший инструмент для работы, а не дорогую игрушку. Игры как таковые Виктора несильно интересовали. Ради развлечения он иногда играл с дедом в шахматы. Бывало, убивал время, решая кроссворды. Обычно же в свободное время читал фантастику, и не брезговал фэнтези. Иногда в книжках проскакивали очень интересные мысли, которые подросток выписывал в отдельную тетрадочку. Витя порой так глубоко погружался в очередной придуманный мир что, даже закрыв книгу, смотрел на окружающую реальность через призму прочитанных фантазий. И то, что видел, ему сильно не нравилось. Люди, вместо того чтобы дружно бороздить просторы космоса: устраивали финансовые пирамиды, кровавые войны и прочую скучную или даже страшную возню. Повсеместно использовался ручной труд. А ведь уже придуманы компьютеры. Они могли бы помочь создавать новые инструменты. И даже более того — компьютеры, оснащённые манипуляторами, могли бы работать вместо людей.

На планете медленно спадал финансовый кризис. Морякам и многим другим повысили зарплату, чтобы хоть как-то компенсировать инфляцию. Россия и Сибирь полюбовно договорились о выгодном сотрудничестве. Москва изготавливала и передавала различное промышленное оборудование, а Новосибирск расплачивался нефтью, газом, золотом и алмазами. Похожее соглашение заключили с Пекином, поставляя им сырьё в обмен на электронику, и даже устаревшие производственные линии. Но китайцы хотели получить гораздо больше, выпрашивая территорию. Япония тоже не дремала, а подогреваемая американскими штатами, пыталась отобрать Курилы и Сахалин, якобы украденные Советским Союзом. И то, что эти территории застолбили русские люди раньше япошек, окружающие почему-то забыли. У Москвы имелись собственные проблемы в Чечне, накачиваемой турецкими и американскими боевиками. Так что Русская конфедерация старалась держаться вместе и лишний раз не сориться во внутреннем кругу.

На большую часть лета вернулся отец. Белянск стоял слишком далеко от побережья моря. И дорога на курорт оказывалась весьма дорогим удовольствием. Поэтому горожане ездили отдыхать на озёра, щедро разбросанные по окрестностям. Власти не озаботились пляжем или какой-либо иной рекреационной инфраструктурой. Люди отдыхали дикарями с палатками и прочими романтичными атрибутами. Витя обрадовался поездке. Он хотел побыть с отцом, послушать его рассказы. Они, втроём, прихватив, конечно же, маму сорвались к дальнему озеру и на три недели выпали из цивилизации. Купались, ловили рыбу, загорали, жарили шашлыки и больше ничего не делали.

Когда же Волковы вернулись в Белянск, узнали, что умер дед Егор. Ему стало плохо на улице. Засбоило сердце. Врачи не смогли ничем помочь. Нищая клиника с трудом находила деньги на содержание врачей, а на лекарства и аппаратуру денег уже не оставалось. Похоронив деда и кое-как расплатившись по счетам, вернулись к ритму обычной жизни.

Витя же замкнулся в себе. Он любил старика и не мог представить, как сможет жить дальше без его поучений. Мальчишка ходил по квартире, не в силах сосредоточится на чём-то конкретном. Он ругал судьбу и жизнь, которая отняла у него деда. Но подросток ничего не мог вернуть назад. Он постепенно смирился с утратой. И лишь в самом конце лета собираясь в школу, обнаружил рядом со своим столом коробку с микросхемами. Те самые микросхемы и недостающие детали для компьютера, который Витя мечтал собрать. Дед где-то достал, но отдать уже не успел. Мальчишка отложил коробку в сторону, утерев выступившую слезу. До чего же рано умер дед! А компьютер мог подождать ещё немного.

Новый школьный год закрутил суетой. Первый раз в шестой класс. Витя с головой погрузился в учёбу. Он яростно вгрызся в гранит науки. Дед Егор говорил, что знание — это сила. И подросток собирался взять этой силы столько сколько сможет. Чтоб люди больше не умирали, а жили долго и счастливо.

Возвращаясь домой, Виктор цеплялся взглядом за коробку с микросхемами, но каждый раз откладывал сборку на потом. У него имелось почти всё, что требовалось для компьютера, кроме дисплея и клавиатуры. Но у подростка долго не просыпалось желание заниматься столь сложным делом. Он постоянно вспоминал деда и отворачивался от коробки. И всё же на осенних каникулах младший Волков решительно взялся за сборку. Дед добывал детали для дела, а не для того чтобы они пылились в углу.

Виктор очень осторожно вставлял и припаивал микросхемы. Он не имел права испортить своими кривыми руками даже одну деталь из последнего подарка старика. Испытывая сильные сомнения, Виктор всё же решился и перенёс своё рабочее место на стол деда. Ему требовались все инструменты Егора Волкова, чтобы проверять правильность сборки. Дед собрал хорошую коллекцию радиоэлектронных приборов: вольтметр, амперметр, осциллограф и многое другое.

Сердцем компьютера ЮТ-88 являлся центральный процессор КР580ВМ80A — советский аналог процессора I8080A. Виктор впаял прямо в плату сороконожечную каракатицу. Восемь ножек на шину данных. Шестнадцать ножек на шину адресов. Пришлось особое внимание уделить питанию центрального процессора. Микросхема сама по себе требовала три напряжения. В некоторых источниках рекомендовали определённый порядок подключения, чтобы процессор не сгорел. В других источниках утверждали, что ничего страшного — можно подключать питание сразу. А третьи источники вообще писали, что можно подать лишь одно напряжение и микросхема заработает. Но Виктор перестраховался и сделал специальную схемку подключающую питание процессора в самом безопасном порядке. Сначала подавалось напряжение минус пять вольт. Затем открывался ключ, и подавалось напряжение плюс пять вольт. И лишь после этого открывался второй ключ, наконец-то подавая напряжение плюс двенадцать вольт. Мальчишка решил, что возможно эта перестраховка избыточна, но хуже от неё всяко не станет.

Чуть в стороне поставил задающий генератор — микросхему КР580ГФ24. Подключил к нему резонатор и колебательный контур. Генератор формировал тактовую частоту, дирижируя процессором и прочими микросхемами, чтобы они работали одновременно. Он, словно барабанщик на древних галерах, задающий ритм для гребцов, синхронизировал действия узлов компьютера.

Ближе к процессору поставил шинный формирователь — микросхему КР580ВК38. Она так же исполняла роль системного контроллера. Микросхема формировала сигналы обращения к оперативной памяти, а так же к устройствам ввода/вывода. Через эту микросхему шина данных подключалась к системной шине, пропуская сигналы в обе стороны.

Рядом впаял буферы шины адреса КР580ИР82. Эта микросхема связала системную шину с центральным процессором.

Расставил по линеечке двумя рядами шестнадцать одинаковых микросхем КР541РУ2, получив тем самым целых восемь килобайт оперативной памяти. Десять ножек на адресную шину для выбора одной из тысячи ячеек хранящих по четыре бита. Чтобы хранить все восемь бит, две микросхемы объединялись — по четыре ножки от каждой на восьмибитовую шину данных. В оригинальной схеме требовалось всего две микросхемы, чтобы предоставить один килобайт оперативной памяти. Но дед Егор достал именно шестнадцать. И мальчишка весьма порадовался такому повороту. Конечно, процессор мог адресовать до шестидесяти четырёх килобайт ячеек, которые можно поставить позже. Впрочем, схема компьютера потребует доработки, поскольку бессмысленно просто так добавлять больше памяти, ведь среди прочего нужно как-то выбирать один конкретный блок из нескольких возможных.

Виктор припаял адресный дешифратор на микросхеме К155ИД3. Она подключалась к четырём линиям адресной шины. В зависимости от входного значения, на одном из шестнадцати выходов появлялся сигнал. С помощью этого демультиплексора указывалась конкретная микросхема памяти, с которой желал работать процессор. Собственно числом доступных выходных линий дешифратора и ограничивался объём памяти. Для увеличения доступных адресов следовало поставить дополнительные демультиплексоры.

Вместо двух КР556РТ5 дед Егор раздобыл одну К537РФ5. Виктор заинтересовался микросхемой с куском изоленты, наклеенной сверху. Изначально подросток планировал впаять микросхему прямо в плату. Но прочитав о том, что это перезаписываемая память, задумался над тем, что же именно содержится на микросхеме. Он почему-то раньше не задавался этим вопросом, предполагая, что оно само как-нибудь заработает. Зарывшись в журналы, а затем и более серьёзные книги, пришёл к выводу, что придётся прошивать программу самостоятельно. Правда, Виктор не считал это катастрофой. Он даже подумал, что весьма интересно попробовать самому запрограммировать компьютер. Тем более в журнале даже нашёлся шестнадцатеричный дамп программы "Монитор 0", который предназначался для самой простой конфигурации.

Поскольку микросхему ПЗУ [постоянное запоминающее устройство] требовалось иногда переставлять, Виктор впаял на плату специальную колодку. Микросхема вставлялась в неё, словно куколка укладывалась в игрушечную кроватку. Несколько таких колодок обнаружились в дедушкиных деталях. Наверное, старик заранее предполагал нечто такое. Кроватка оказалась малость великовата для куколки, но, к счастью, по ширине микросхема подошла и все ножки воткнулись в предназначенные дырочки. Возможно, колодки предназначались для чего-то другого более длинного, поскольку на ней остались незадействованными несколько контактов. А вот изначальную разводку платы пришлось немного переделывать ради модернизации.

Роясь в ящиках с деталями, подросток наткнулся на коробку с квадратными кнопками для дверных звонков. Он подумал, что из них можно сделать клавиатуру. Прикрепил на куске фанеры квадратиком четыре на четыре шестнадцать кнопок и подписал их шестнадцатеричными цифрами. Рядом разместил ещё две кнопки для возврата и для перезагрузки. А провода от кнопок подвёл к плате компьютера. И не боялся, что вышло громоздко.

В оригинальной схеме ЮТ-88 предлагали использовать цифровой индикатор. Мальчишка перерыл все ящики с деталями, но ничего похожего найти не смог. Он даже не нашёл ни одного сломанного устройства, с которого смог бы снять подходящий индикатор. Поэтому Витя решил изготовить дисплей самостоятельно. Выкрутил семь лампочек из ёлочной гирлянды и закрепил их под листом толстого картона. В самом картоне сделал несколько отверстий. Свет проходил через отверстия напротив включённых лампочек и тем самым формировал цифру из семи светящихся сегментов. Чтобы лампочки не засвечивали соседние сегменты пришлось между ними вклеить разделители из того же картона. А для включения лампочки даже от слабого сигнала добавил транзистор. Для формирования нужного знака собрал матрицу из множества диодов. Напряжение, поданное на один из шестнадцати контактов, проходило через сопоставленные диоды и зажигало нужные лампочки.

Но самодельный индикатор разочаровал Витю. Он не смог придумать, как простым способом преобразовать четырёх битный сигнал ведь второго демультиплексора у него не осталось. Конечно, он мог бы собрать сложную схему на транзисторах, но их запас таял слишком быстро. Подростку пришлось отказаться от индикации нормальными цифрами. Махнув рукой, он решил подключить лампочки напрямую и читать выводимую цифру в двоичной системе счисления. Для подобного трюка на одну шестнадцатеричную цифру требовалось всего лишь четыре лампочки вместо семи.

к оглавлению

Фрагмент 3A

Виктор нашёл схему простейшего программатора в книге из дедушкиной библиотеки. Он предназначался для записи прожигаемых микросхем. Но вероятно мог работать и с перезаписываемыми микросхемами. Подросток сравнил описания микросхем серии КР556 с описанием серии К537 и не заметил принципиальных различий, а посему лишь немного доработал схему.

Раньше, на заре компьютерной эры, программы, в самом прямом смысле, прошивали иголкой с проволокой. Там где проволока протянута, проходил электрический ток, который обозначал логическую единицу. А там где проволока отсутствовала, ток не возникал, и это соответственно означало логический ноль. С тех самых пор и появилось словосочетание: "прошить программу". Но прошивать проволокой долго и трудно. Невозможно поставить операцию на конвейер. Зато обходились без специализированных устройств, не считая рук. Простейшее устройство начального уровня для тех, у кого есть много времени и терпения.

Для хранения программ придумали простую и относительно дешёвую микросхему с прожигаемыми элементами. Чтобы записать значение в ячейку следовало подать повышенное напряжение, которое в прямом смысле сжигало проводник. При чтении целый элемент нормально проводил слабый ток, а сгоревший элемент уже ничего не мог провести. Повысилось удобство и простота записи информации. Но на такую микросхему, записать программу возможно лишь один раз. Нельзя восстановить сгоревший элемент. Когда информация устареет, остаётся лишь выбросить микросхему и купить новую. Для промышленного использования, когда нужно выпускать большую партию единожды прошитых устройств, вполне достаточно одноразовых микросхем. А для разработки, когда приходится многократно модифицировать код, бросаться испорченными микросхемами уже дорого.