...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь
Шрифт:
Считали колебания все вместе: и диктор с магнитофона, и зрители, следившие за экраном. И вдруг в зале раздался взрыв смеха. Оказалось, когда зрители, отсчитывая колебания маятника, дружно произнесли слово "десять", из магнитофона донесся четкий счет диктора: "семь", "восемь". Изображение на экране намного опередило дикторский счет, что и привело юных зрителей в неописуемый восторг. Причина оказалась простой. Фильм был снят на 16-миллиметровой пленке любительской кинокамерой, в которой, как известно, пленка "протягивается" со скоростью 16 кадров в секунду. В кинопроекторе эта пленка перемещалась со скоростью 24 кадра. Вот этих-то "ножниц" и не учли школьные кинолюбители. Помог найти выход учитель физики. Удалось уменьшить скорость проектора, сделав ее почти равной 16 кадрам в секунду. Но это "почти"...
Оно-то
Неожиданное решение нашел ученик, которого вся школа почему-то звала Галилеем. Наблюдая за кинопроектором с секундомером в руках, этот Галилей подсчитал, что после "укрощения" проектора тот "протаскивал" за 1 с через кадровое окно 17 кадров, т. е. всего на один кадр больше, чем нужно. Возможно, это наблюдение и вызвало "озарение" местного Галилея. Он предложил после каждых 16 кадров данного эпизода, на которых было запечатлено ровно по одному колебанию маятника, вклеить "пустые" кадры, на которых ничего не было снято.
И произошло "чудо". Хотя отдельные колебания длились чуть меньше секунды (кстати, зрители этого практически не замечали), начинались они теперь строго в каждую следующую секунду. Расхождений со счетом уже не было. Произошло "выравнивание" дикторского текста и изображения на экране.
Мы вспомнили этот забавный случай, так как увидели в нем прямую аналогию с тем, что происходит в цифровой системе передачи. Действительно, кинопленку легко представить себе в виде запоминающего устройства. Кадры на ней - это "импульсы" информации. Запись информации в наше импровизированное ЗУ (съемка на пленку) ведется со скоростью более низкой, чем считывание ее (освещение кадров проекционной лампой) из памяти. Таким образом, передача (проекция на экран) каждого импульса информации (кадра) занимает при повышенной скорости меньшее время, чем при нормальной. Это приводит к тому, что появляются "пустые" временные интервалы (вклеенные кадры без изображения), в которые ничего не передается (мелькает белое пятно во весь экран).
Любопытно, что за рубежом неоднократно предпринимались попытки использовать такие "пустые", не занятые изображением, кадры на кинопленке для рекламы. В проводимых экспериментах в художественный фильм вставлялась реклама, например, одного из прохладительных напитков. Понятно, что эти редкие, разбросанные по фильму кадры не воспринимались зрителями в явном виде: слишком короткий миг существовал каждый из них на экране, и мозг не успевал их анализировать. Однако такая кратковременная информация может оказывать воздействие на человека на подсознательном уровне. И эксперименты подтвердили это: выходя из кинотеатра после сеанса, ничего не подозревающие зрители буквально штурмом брали автоматы с рекламируемым напитком, в то время как стоящие рядом автоматы с другими напитками, казалось, никого не интересовали.
Ну, а в системах передачи образовавшиеся "пустые" интервалы служат вовсе не для передачи рекламы. В них вставляют биты цикловой синхронизации. Тактовые импульсы, управляющие записью информации в ЗУ, и тактовые импульсы, считывающие ее оттуда, хотя и следуют с разной частотой, строго синхронизированы между собой. Поскольку различие между ними остается постоянным во времени, "пустые" интервалы появляются всегда через одно и то же число бит, т. е. расстояние между ними не меняется. А это, как вы помните, весьма важно для регулярной повторяемости синхросигнала.
...Мчатся потоки битов. Объединяются и вновь мчатся дальше, но с еще большей скоростью. Мерно отбивают такты генераторы. Стройным хором хлопают "дверями" мультиплексоры и демультиплексоры. Множество различных микросхем направляют, разрешают, запрещают, дают указания, отменяют их. Словом, цифровая система передачи неустанно и добросовестно грудится, выполняя свою нелегкую миссию. Сложнейший организм, начиненный сплошь электроникой, работает четко и слаженно. И в этом "заслуга" прежде всего его "главного руководителя" - системы синхронизации. Воздадим же ей должную хвалу и перенесем взор на следующую главу. Из нее мы узнаем...
"Кто вы, мистер Стаффинг?"
Ночной звонок. Водитель, жми!
Погоня. Труп. Тайник в подъезде...
А вот и брошу, черт возьми.
На самом интересном месте! И. Фоняков
...Задание было предельно четким: обнаружить и ликвидировать! Ждали только условного сигнала. Казалось, время остановило свой бег. Но где-то неподалеку раздавалось мерное тиканье, напоминающее ход часов. Кто же из них Стаффинг? Задача предстояла не из легких - узнать по внешнему виду его было невозможно, он абсолютно ничем не выделялся среди других. Оставалось только надеяться на информацию, поступающую от специальной группы опознания. Наконец, долгожданное сообщение: "Проверка закончена. Стаффинг обнаружен. Приступить к ликвидации". Все сразу пришло в движение.
На этом месте мы прервем наше повествование и откроем читателям маленький секрет. Этот детективный сюжет не имеет никакого отношения к произведениям Юлиана Семенова, братьев Вайнеров и других мастеров данного жанра. Он описывает события, вернее, процессы, происходящие в цифровой системе передачи. Вы удивлены? О, если обо всех приключениях битов написать в стиле детективного жанра, то это будет захватывающее повествование, по остроте сюжета не уступающее лучшим образцам мировых шедевров. Кто знает, возможно, такая книга еще впереди? Впрочем, к нашему отрывку мы еще вернемся.
В этой главе мы расскажем о том, как в цифровой системе передачи с помощью неведомого нам Стаффинга, инкогнито которого мы до поры до времени сохраним, объединяются потоки при полном отсутствии синхронизации тактовых генераторов на передаче и приеме. Специалисты называют такое объединение "асинхронным" (приставка "а" в этом слове означает отрицание - "не").
– А разве это возможно?
– удивится читатель. Ведь мы уже знаем, что происходит в цифровой системе передачи, когда отсутствует синхронизация по тактам. Сплошной хаос. Полная неразбериха. Невероятная путаница. Зачем же вообще пытаться объединять потоки с разными тактовыми импульсами?
Дело в том, что, к сожалению, далеко не всегда удается создать полностью синхронные системы (мы еще будем говорить об этом), вот и приходится идти на всяческие ухищрения. Но обо всем по-порядку.
Прежде побеседуем о времени, о том как оно отсчитывается или измеряется. Ведь генератор тактовых импульсов - это, по сути, те же часы, только отсчитывающие свои собственные "секунды", не синхронизированные со всемирным временем, в котором живем мы - люди.
Время... Оно быстротечно в минуты радости, нескончаемо в период безделья. Так что же, время течет по-разному? Нет, конечно. В той части Вселенной, где находится наша Земля, оно изменяется одинаково для всех живущих: людей, животных, растений. Человек с давних пор открыл эту простую истину и научился измерять ход времени. К сожалению, история не сохранила для нас имя изобретателя первых часов. Так же как сокрыты в глубине веков имена создателя колеса, разработчика кирпичной кладки, первого корабела. Возможно, их было несколько - первых. Неумолимый ход развития цивилизации вызвал к жизни потребность в определенных технических новинках, и молодой, набирающий силу человеческий разум искал и находил нужные решения. В разных уголках бескрайней, как тогда казалось, земли, среди разных народов. Вот и первые часы появились одновременно в Древнем Китае и Древнем Египте. Это были солнечные часы. Точность определения времени с их помощью не превышала нескольких минут. Позже были изобретены водяные и песочные часы. В XIV в. в средневековой Европе начали входить в употребление гиревые механические часы.