Рождены, чтоб сказку сделать былью #1

Чтобы получить возможность стирать и записывать другую программу на тот же носитель разработали перезаписываемые микросхемы. Для них сделали элементы на МОП транзисторах с добавочным "плавающим" затвором. Эти затворы окружены оксидом кремния, который обеспечивает электрическую изоляцию. Затвор как бы плавает в диэлектрике. Когда память стёрта, на затворе нет зарядов, и транзистор не может проводить ток. Над ним размещён программирующий электрод, на который подаётся избыточное записывающее напряжение. В затворе за счёт туннельного эффекта индуцируется заряд. После снятия записывающего напряжения заряд на затворе сохраняется и вследствие этого транзистор проводит ток. Заряд же на плавающем затворе может храниться десятки лет. В целом микросхема получается немного дороже одноразовой. Но её содержимое можно стереть и записать другую информацию.

В центре платы Виктор установил кроватку для микросхемы ПЗУ. Добавил подтягивающих резисторов. Отвёл две шины адресов и данных. С блоком питания пришлось покувыркаться. Подросток легко получил пять вольт. Но для записи требовалось ещё тридцать вольт. Витя в поисках нужного трансформатора перебрал более десятка. Так же для питания собрал схему выпрямления и стабилизации напряжения. Добавил пару мощных конденсаторов для сглаживания колебаний.

Порывшись в деталях, набрал разномастных тумблеров. Подростку хотелось большего единообразия и лёгкости переключения. Отсортировав выбрал два набора похожих переключателей. Прозвонив тумблеры, убеждаясь в их работоспособности, отложил остальные. С ёлочной гирлянды выкрутил ещё лампочек.

На восьмиразрядной шине данных через ослабляющие резисторы, отсекающие диоды и усиливающие транзисторы подключил восемь лампочек. Они показывали значение, установленное на шине. С ними пришлось немного помудрить, добавив конденсаторов и стоковых резисторов, чтоб лампочки небольшое время продолжали светиться даже после пропадания сигнала. К этой же шине данных подключил восемь тумблеров подающих записывающее напряжение.

На одиннадцати разрядную шину адреса тоже подключил тумблеры. Эти тумблеры выбирали адрес ячейки, значение которой нужно прочитать или записать. На каждую линию подключил лампочки, которые показывали выставленный адрес.

Добавил три кнопки от дверных звонков. Первая кнопка посылала микросхеме сигнал чтения данных. Вторая кнопка подавала напряжение через тумблеры данных и одновременно через резистор посылала сигнал записи. А третья кнопка, не дёргая микросхему памяти, пропускала ослабленный ток на тумблеры данных. Таким образом, нажатие третьей кнопки всего лишь зажигало лампочки, подключённые к шине данных, позволяя проверить значение, которое выставлено для записи.

Агрегат получился простым, но не слишком удобным. От оператора требовалось уметь мысленно преобразовывать значение в двоичную систему счисления и обратно. Конечно, шестнадцатеричная запись в двоичную переводилась гораздо легче десятичной, но всё же создавала излишнюю мороку. Виктор разрисовал таблицу со значениями в двух системах, чтоб дополнительно подстраховаться. Но кроме сложности перевода чисел их следовало научиться вводить тумблерами, а затем читать по светящимся лампочкам.

Виктор постарался добиться единообразия в управлении. Лампочки на плате программатора расположил точно так же как лампочки на плате компьютера. Поменял один из тумблеров с шины данных, на тумблер с блока питания. После этого все восемь тумблеров задающих значения смотрелись ровным единообразным строем.

Витя морально готовился к подвигу. Он собирался записать чуть более тысячи символов. Не устанавливая микросхему на программатор, поигрался с тумблерами и лампочками. Сначала он просто щёлкал переключателями, проверяя, что зажигаются соответствующие лампочки. Прикинув, что при записи на шину данных подаётся более высокое напряжение, чем снимаемое с микросхемы при чтении, доработал обвес около лампочек. Поставил дополнительные разделяющие диоды и транзистор, который открывался лишь при записи. Тем самым удалось сбалансировать яркость лампочек во время записи и чтения данных.

Ради тренировки эмитировал запись, в результате которой выяснил, что ему сложно ориентироваться в органах управления. Трудно найти нужный тумблер среди нескольких похожих. А также проблематично различать соседние лампочки. Для упрощения приклеил надписи под всеми лампочками и тумблерами программатора. Желая направить свет строго вверх, надел на лампочки картонные цилиндры, изнутри обклеенные фольгой. Заодно точно такие же цилиндры добавил для лампочек на плате компьютера.

Вторая тренировка подтвердила правильность модификаций и выявила новые проблемы. Плата программатора ёрзала по столу, из-за чего отошёл провод питания. Да и тумблеры немного разболтались, держась лишь на припое. Витя перенёс их на кусок фанеры, проточив дырки и крепко закрепив болтами. Нижняя часть тумблеров торчала с другой стороны фанеры. Чтобы защитить контакты и утяжелить конструкцию, подросток привинтил саморезами по двум сторонам пульта ввода деревянные брусочки. Подобным же способом модифицировал клавиатуру для компьютера.

Третья тренировка прошла почти идеально, но закончилась перегоревшей лампочкой. Вообще мальчишка предпочёл бы светодиоды, но они стоили денег. Пришлось продолжить разукомплектовывать ёлочную гирлянду. А ещё хотелось надеяться, что лампочки не сгорят в самый ответственный момент. Впрочем, его посетила мысль, как уберечь лампочки. Нить накаливания обычно перегорает в момент включения. Дело в том, что сопротивление холодной нити в десятки раз меньше чем сопротивление горячей нити. В момент включения через нить накаливания проходит слишком высокий ток. Это длится мгновение, но иногда этого времени хватает, чтобы вывести лампу из строя. И если ток увеличивать плавно тогда нить не заметит резкого перепада. В результате у лампочки повысятся шансы проработать много лет.

Первоначально Витя хотел поставить регулятор мощности на затворы каждого транзистора включающего лампочки. Но схема, которую он нашёл, оказалась слишком сложной для многократного дублирования. Поэтому мальчишка сделал всего одну схему, через которую напряжение подавалось на транзисторы от лампочек, связанных с шиной данных. После нажатия кнопок чтения или записи — через резистор передавалось заниженное напряжение. Затем ток проходил через дроссель, заряжал конденсатор, напряжение на котором отпирало первый транзистор. Открытый первый транзистор в свою очередь связывал сток и затвор второго транзистора, провоцируя паразитную обратную связь, тем самым приводя к лавинному повышению проводимости. После этой доработки лампочки зажигались спустя миг, плавно увеличивая яркость от минимума до максимума. При выключении лампочки так же плавно гасли. Заряды на конденсаторах медленно разряжались через стоковые резисторы. А вот адресные лампочки включались в разнобой, без какой либо защиты, но они лишь подстраховывали, поскольку выставленный адрес читался из положений ручек тумблеров.

Протестировав и прозвонив схему приборами, Витя осторожно вставил микросхему в кроватку. У него мелькали сомнения, сможет ли программатор кроме записи выполнять чтение. Но, не попробовав, он не мог однозначно выяснить. Выставив нулевой адрес, запросил чтение. И тут же пять из восьми лампочек данных мигнули. Витя повторил запрос, и в ответ мигнули те же лампочки. Тогда Витя переключил адрес и запросил значение следующей ячейки. В ответ подмигнули уже другие лампочки. Несомненно, в микросхеме оказалась некая запись. Витя медленно и тщательно переписал первый десяток байт. Затем, в надежде определить, что же именно записано, пододвинул стопку журналов и попытался найти дамп с таким же началом. Но ничего похожего ему не встретилось. Выключив программатор и отодвинув журналы, подросток задумался о том, как же стереть микросхему.

Микросхема К537РФ5 относилась ко второму поколению. Мальчишка мог лишь вздыхать и облизываться на микросхемы третьего поколения с электрическим стиранием. А тем более — на новейшие и дорогущие микросхемы флеш-памяти. Кроме того, что на флешку можно писать, не снимая с платы, она не ограничивала число циклов перезаписи жалкой сотней раз. Конечно, ПЗУ первого поколения вообще одноразовые. Но дед Егор раздобыл именно перезаписываемую микросхему, пусть даже стираемую ультрафиолетовым излучением. И это гораздо лучше, чем одноразовая микросхема КР556РТ5.

Для проникновения ультрафиолетовых волн в корпус перезаписываемый микросхемы вделано окошечко из кварцевого стекла. При облучении оксида кремния его изолирующие свойства теряются. Накопленный заряд на плавающем затворе стекает в полупроводник. В результате закрывается транзистор запоминающего элемента. Таким образом, после облучения вся информация стиралась и открывалась возможность записать новую.

Подросток отодрал кусочек изоленты с окошечка на микросхеме. Чтобы стереть записанные данные положил микросхему под прямой солнечный свет. Дабы информация стёрлась наверняка, держал все тридцать минут. К сожалению, ультрафиолетовые лучи кроме стирания могли разрушить сам кристалл. Именно поэтому, в лучшем случае, если сильно повезёт, память можно стирать не более сотни раз, обычно гораздо меньше. Зато на такой микросхеме информация могла храниться десятки лет.

Забрав облучённый кристалл, Витя заклеил кварцевое стёклышко новым кусочком синей изоленты. Вставив микросхему в программатор, проверил, что же на ней записано. И неприятно удивился, обнаружив уже знакомые значения в первых десяти байтах. Видимо энергии солнечного излучения не хватило для стирания информации.

Витя залез в справочники, пытаясь выяснить, сколько энергии нужно и откуда можно взять подходящее излучение. Найдя искомое, мало чего понял. Переключившись на советы из журналов, подобрал несколько оригинальных вариантов. Совет подставить микросхему под работающий сварочный аппарат отбросил сразу. Задумался где взять специальные лампы уличного освещения. Наиболее интересным показался вариант использовать медицинские лампы, которыми убивают бактерии. Вспомнилось, что где-то дома лежал кварцевый аппарат. Парень сомневался, что он сработает, но всё же заглянул в шкаф, а затем и кладовку. Не найдя аппарата, спросил о нём у мамы. Она, подумав, достала его из своего шкафа.

К аппарату прилагались специальные очки на резинке с очень тёмными стёклами, полностью закрывающие глаза. Виктор выставил время. Нацепил приложенные очки. Почти на ощупь включил лампу. Затем подложил микросхему и вышел из комнаты. А вернувшись через десять минут, удовлетворённо отметил, что таймер лампы сработал. Витя уже не надеялся, что информация сотрётся. Он предполагал, что придётся повторить сеанс, а возможно даже третий раз, увеличив время. Но всё же, вставил микросхему в программатор и запросил значение первого байта. Сначала он предположил, что сломалась схема. Ни одна из восьми лампочек данных не загорелась. Витя попереключал адреса, но лампочки темнели. Тогда Витя запустил тестовый ввод без записи и лампочки тут же зажглись. Оставалось одно из двух возможных: либо микросхема испортилась, либо информация с неё действительно стёрлась. Хотелось верить, что микросхема цела. В любом случае оставалось попробовать прошить программу, лишь полный успех мог доказать, что микросхема жива.

к оглавлению

Фрагмент 4A

Витя морально подготовился к операции. Хорошенечко выспался. Совершил утренний ритуал и сел за стол со свежей головой. Выложил перед собой распечатку дампа с программой "Монитор 0". Включил программатор. Вставил микросхему в кроватку. Вздохнул и приступил к записи.

Прошивка оказалось чрезвычайно утомительным делом. Сначала выставить одиннадцатью тумблерами нужный адрес. Затем выставить восемью тумблерами нужное значение. Протестировать. Сверится с распечаткой. Если ошибка то поправить, повторив ещё раз. Если всё нормально тогда нажать кнопку записи и чуток подержать. Затем прочитать записанное значение, сверив его с распечаткой. Отметить карандашом записанный адрес и перейти к следующему. Виктор несколько часов подряд вводил коды, старательно отсчитывая адреса. Он полностью сосредоточился на действиях, которые выполнялись уже почти автоматически. Порядок переключения адресов обрёл понятную систему. А соответствие шестнадцатеричных значений и двоичного представления крепко впечатались в мозг.

— ...Ты что, совсем оглох? Почему меня не слышишь? Я зову-зову! — ворвался в сознание из-за спины материнский голос, причём звучащий весьма раздражённо.

— Мам... подожди, пожалуйста, — попросил Витя, пытаясь удержать состояние концентрации.

— Нет. Я с кем разговариваю? Это ещё что за дела? Отвлекись хоть на секундочку от своей железяки, — грозно потребовала мать.

— Извини, не могу, я занят, — пробормотал Витя.

— Что значит, занят?! Я всего лишь на секундочку, — бескомпромиссно сообщила мать. — Хочу узнать, куда ты подевал грязные штаны?

— Какие ещё штаны? — буркнул подросток.

В столь ответственный момент он не мог думать о каких-то там штанах. Сознание сконцентрировалось на двух цифрах: адресе команды и коде самой команды.

— Твои! Те, в которых ты ходил на прошлой неделе!!! — разъярённой львицей рыкнула Надежда Волкова.

— Не помню. — Витя пожал плечами.

— Как это не помнишь? — возмутилась мать. — Кто должен помнить? Дядя Пушкин?

— Ты в шкафу смотрела? — вздыхая поинтересовался Витя.

— Нет. А зачем ты их положил в шкаф?.. — спросила мать, открывая дверцу. — О, действительно вот они.

— А куда же ещё? Ну не на пол же бросать? — буркнул Витя себе под нос.

Он вернул взгляд на распечатку машинных команд, посмотрел на палец и осознал, что не помнит, вводил ли он отмеченный код или нет. Переведя взгляд на лампочки, ткнул кнопку проверки. Зажглось число, отличное от записи в дампе. Витя перевёл взгляд на тумблеры и свои руки. И тут он пришёл в отчаянье. Во-первых, он лишь частично переключил адрес. Во-вторых, данные остались выставленными для прежней ячейки. А в-третьих он перепутал и нажал кнопку записи. Тем самым записав неведомо, что неизвестно куда.

— Ну, мама... Спасибо тебе огромное! — иронично вздохнул подросток. — Запорола двухчасовую работу!

— А что случилось-то? Я же не мешала! Если бы сразу отдал штаны, а не прятал в шкаф то и не приставала бы! — небрежно отмахнувшись, мать вышла.

Виктору захотелось что-нибудь сломать или просто постучаться головой об стену. Но это же его мать. А других людей изменить невозможно. Но почему же ему показалось, что в её ответе скрывалось злорадство? Словно она специально всё подстроила?

"Она думает, что не помешала! Ха-ха-ха! Специально всё сделала, чтобы испортить прошивку! У! Женщина!" — с горечью подумал сын.

В расстроенных чувствах Витя нервно выключил аппаратуру, накинул пальто и выскочил на улицу, чтобы освежиться и не наговорить гадостей маме. Дул сильный ветер, метя по асфальту пёстрые листья. Подросток побрёл вдоль домов, задумчиво глядя вперёд. Возможно, он ошибся, не дождавшись, когда же мама уйдёт к одной из подруг. Возможно, он ошибся, сев набивать код вручную, без дополнительных средств защиты. Кто знает, возможно, он ошибся во время набивки, введя другую цифру вместо нужного значения или где-то повторился, а, возможно, что-то пропустил. Хорошо бы, конечно, автоматизировать всё, но без компьютера любая автоматизация возлагается лишь на собственные руки и голову. Да и обвинять женщину тоже глупо. Так же глупо, как обвинять табуретку в драчливости, споткнувшись об неё ночью.