Рождены, чтоб сказку сделать былью

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. 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 люди обходились без специализированных устройств, не считая рук. Простейшее устройство начального уровня для тех, у кого есть много времени и терпения. Немного позже 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 записать программу, на такую микросхему, 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. 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 новой 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. Также собрал выпрямитель и стабилизатор напряжения питания. 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 адресов 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 удобство и то, что успешно 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, предварительно проточив дырки, и крепко закрепил болтами. Нижняя часть тумблеров торчала с обратной стороны фанеры. Саморезами прикрутил деревянные брусочки по двум сторонам импровизированного пульта, дабы защитить контакты и утяжелить конструкцию. Подобным же способом модифицировал клавиатуру компьютера. Третья тренировка прошла почти идеально, но закончилась перегоревшей лампочкой. 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 плавно увеличивать или уменьшать, тогда нить не заметит резкого перепада. В результате у лампочки повысится шанс проработать много лет. Первоначально Витя предполагал поставить отдельные регуляторы мощности на затворы всех транзисторов управлявших лампочками. Но схема, которую он нашёл, оказалась слишком сложной для многократного дублирования. Поэтому мальчишка сделал всего одну схему, регулирующую подачу напряжения на все транзисторы, которые управляли лампочками. После нажатия специальной кнопки, через резистор передавалось заниженное напряжение. Затем ток проходил через дроссель и плавно заряжал конденсатор, напряжение на котором отпирало первый регулирующий транзистор. Открывшийся транзистор в свою очередь связывал сток и затвор второго регулирующего транзистора, провоцируя паразитную обратную связь, тем самым приводя к лавинному повышению проводимости. В результате все лампочки зажигались спустя миг, плавно увеличивая яркость от минимума до максимума. После выключения, первый регулирующий транзистор разрывал обратную связь, и Заряд конденсатора медленно разряжался через стоковый резистор. А лампочки плавно гасли. Получившейся программатор выглядел весьма специфично. Деревянная основа, старомодные тумблеры, ряды лампочек, цветные провода, соединяющие разнокалиберные детальки. А в центре плата с кроваткой для микросхемы. Союз винтажности и современности вызывал зрительный диссонанс. Но так ли важен вид? Предварительные проверки подтверждали работоспособность. Ведь первичен именно функционал. А колхоз при необходимости можно потом замаскировать.