\\\Фазовая модуляция -- вид модуляции колебаний, при которой несущая частота управляется информационным сигналом.\\\
\\\Скремблирование - перемножение сигнала на псевдослучайную последовательность для выравнивания энергетического спектра, реже - примитивной шифрации.\\\
Достигнутый результат серьезно отличился от первоначальных прикидок. Резать "гиганты" на нашем станочке не удавалось, максимумом стали 7 минут на 78-ми оборотах, и то на самом пределе конструкции. Но около 60-ти килобайт на пластинку все же влезало, и этот результат был очень неплох. Оставалось лишь увеличить надежность хранения по примеру технологий будущего. В котором широко распространены алгоритмы, способные шутя восстановить несколько потерянных бит из байта. Этим путем идут, к примеру, разработчики оперативной памяти, ленточных накопителей, жестких и оптических дисков. Причем последние вполне доступны in reality!
Не долго раздумывая, я затер один из архивных CD-RW, и в одну сессию нарезал на матрице "эталонный" файл, состоящий из двух десятков повторяющихся единиц, затем нулей, букв "А", "B", "С". После этого затребовал приличный немецкий микроскоп, да набросал слесарям НИИ "Интел" простенькое приспособление для фиксации и медленного поворота диска. С помощью этой нехитрой оснастки я собирался быстренько переписать последовательность "питов" и "лендов" на лист бумаги.
\\\От английского "pit" - углубление и "land" - основание. Именно с их помощью информация записывается на CD-ROM. В CD-RW механизм заметно сложнее, появляются термины "pit marks pits" и "land marks pits". Но ГГ про это не знает.\\\
Как бы не так! Картина в окуляре прибора была очень мало похожа на записанный файл. Конечно, я предполагал трудности в виде служебных данных, заголовков, оглавлений. Но чтоб такой ужас-ужас-ужас! Во-первых, количество "питов" не поддавалось подсчету! Их были миллионы в самом прямом смысле этого слова! Во-вторых, эти самые "питы" имели неодинаковую протяженность, и различить их на глаз было весьма проблематично. В-третьих, мне не удалось найти никаких служебных меток и признаков форматирования, по которым можно было бы ориентироваться.
\\\Как правило, минимальной сессией записи является "дорожка" (track), минимальный размер которой 300 секторов. Итого чуть менее мегабайта не считая заголовков.\\\
\\\Служебные данные записаны на ATIP (Absolute Time in Pregroove), которая является заполненной красителем канавкой (groove), выдавленной на основе CD. Причем не чисто спиральной, а с вобуляцией, т. е. колеблющейся с частотой от 21,05 до 23,05 кГц и амплитудой 0,03 мкм. С помощью ATIP осуществляется отслеживание положения при записи, синхронизация времени, а также записана служебная информация. Но ГГ всего этого в оптический микроскоп видеть не может.\\\
Облом получился оглушительный. Сперва собирался задвинуть CD в самый дальний ящик, и не доставать его оттуда по меньшей мере лет пять. Да что там, я бы именно так и сделал, тем более, глаза от рассматривания "питов" болели так, что пришлось идти к врачу за каплями. Но неожиданно вмешалась Катя, которую я по неосмотрительности привлек к задаче. В порыве комсомольского энтузиазма жена сначала просто взывала к моей совести, а затем перешла на серьезные угрозы типа "тогда я сама во всем разберусь!"
Пришлось думать. Первым делом напряг память, и вспомнил, что перед пользовательскими данными должен быть не просто заголовок, а отдельный раздел. Проверка показала, что на экспериментальном CD-RW его можно обнаружить только в микроскоп, а вот на старых аудио-дисках он виден невооруженным взглядом. Более того, всего областей три, условно я их назвал стартовая (ближе к центру), основная и финишная (вдоль края). Причем объем первой и последней огромен, по прикидкам - не менее десяти мегабайт. Не знаю, зачем создателям потребовалось столько места, но одной проблемой стало меньше.
\\\Стартовая область, она же в реальности Lead-in Area - кольцо шириной 4 мм, до 4500 секторов, 1 минута, 9 MB. Финишная область, она же Lead-out Area - кольцо шириной в 1 мм, 6750 секторов, 1.5 минуты, 13.5 MB. В самом начале есть еще Power Calibration Area и Program Memory Area, но их ГГ пока не нашел.\\\
Неделю мы с Катей изучали "область данных" в затребованный мощный микроскоп с пристроенным фотоаппаратом. Записывали, стирали, снова записывали разные куски всякими замысловатыми способами. Определенный прогресс был, в пакетном режиме количество появляющихся за сессию данных уменьшалось почти на порядок. Но при этом все равно оставалось невообразимо большим для ручной обработки. Дошло до того, что мне вместо успокаивающей эротики начали сниться черточки, точки, и целые поля, заполненные этими проклятыми символами прогресса! И это притом, что последнее время секс у нас в семье был исключительно с диском и микроскопом!
\\\В этом случае перед пакетом должен идти один связующий (link) сектор и 4 вводных (run-in). После должны быть записаны 2 выводных сектора (run-out). Всего на сессию получится чуть менее полумиллиона "питов".\\\
Наконец терпение супруги подошло к концу, я уже предвкушал заслуженные выходные. Но удача явно была на стороне Кати, когда она добралась до режима "Format CD". Ранее я уже пробовал этот вариант, и отбросил его как непригодный, когда после нескольких минут работы "Nero" диск практический весь покрылся записанными кусками. Моя жена пошла немного дальше - она выяснила, что с обработанным таким образом CD-RW можно работать как с обычным жестким диском, то есть записывать на него файлы быстро и без всяких сессий. Очевидное на первый взгляд знание - но в будущем мне ни разу не приходилось использовать CD подобным образом.
\\\Предварительным форматированием можно организовать CD-RW как устройство прямого доступа. При этом вспомогательные сектора занимают около 120MB. Nero - популярная программа для записи CD.\\\
Дальше было мое самобичевание собственной тупости, снисходительно-победная улыбка супруги, и отупляющие поиски куска, который изменился в результате записи. Нельзя сказать, что найти его было просто, скорее, нам наконец-то повезло... Если, конечно, это можно так назвать, ведь файл в несколько сотен байт при записи каким-то загадочным образом умудрился превратиться в много десятков тысяч "питов"!
\\\Длина "сырой" емкости сектора CD - ровно 2352 байта, не больше и не меньше. Однако в силу раскрытых ниже по тексту особенностей он "вырастает" после записи почти в три раза.\\\
Отступать было поздно, пришлось вспомнить времена "Аватара". По моему техзаданию на базе микроскопа и кинокамеры был собран специальный "комбайн", обеспечивающий покадровую съемку. Отдельной задачей был плавный механизм поворота диска на несколько десятых миллиметра за раз, если смотреть на край. Так, чтоб в захват объектива влезала каждый раз новая порция из двух-трех десятков "питов". С помощью этой техники за пару недель удалось превратить физические дорожки в слое пластика во вполне разборчивые кадры.
Впрочем, на все терпения не хватило. Справедливо рассудив, что чудес не бывает, я предположил, что нужное для расшифровки хранится в начале или конце найденного куска, поэтому мы ограничились пятьюстами кадрами или десятком тысяч бит с обоих сторон. Результатом работы стала здоровенная катушка пленки, которая поехала к шифровальщикам КГБ вместе с распечаткой эталонного файла и моими смутными догадками о способах и особенностях записи.
Последние за какие-то полтора месяца блестяще справились с предложенным квестом. Более того, комитетчики были в восторге от продуманной сложности метода записи данных на неизвестный носитель. Хорошо хоть, лишние вопросы не задавали, наверняка считали, что остальные части секретного устройства исследуют их же коллеги.
В общем, корректирующий код оказался новейшим, но уже вполне известным, носил имя Рида-Соломона и имел в основании число 256. Однако в технике не использовался, и мне быстро объяснили причину. Сам по себе процесс кодирования очень прост. Порцию данных в 2 килобайта нужно всего-то "пропустить" через полином, порожденный правилам арифметики Галуа. Тут лучше не вдумываться в непонятные термины, а верить специалистам на слово. Плохо другое, алгоритм исправления ошибок минимум на порядок сложнее, следовательно на скорости в 300 бод с ним не справится даже целая БЭСМ-4.
\\\Код Рида-Соломона был изобретён в 1960 году Ирвином Ридом и Густавом Соломоном. Для записи CD-дисков он был применен в 1982 году. В данном случае алгоритм позволяет исправлять до 392 байт на блок данных из 2048 байт.\\\
Стала понятной и наша с Катей неспособность что-то понять в записи. Оказывается, каждый байт из потока уже закодированных данных подвергался преобразованию в четырнадцать бит, а между этими словами вставлялись как разделители 3-х битные куски так, чтобы на носителе было не более 10 нулей или единиц подряд. Дополнительно к этому добавлялись синхробайты, контрольная сумма и байт служебной информация непонятного назначения.
\\\Для физической "читабельности" применяется 14-битное EFM-слово (от английского Eight to Fourteen Modulation - модуляция восемь в четырнадцать).\\\
Уж не знаю, сколько седых волос нажили специалисты-криптографы, разбираясь в этом "взрыве мозга". А применить корректирующее кодирование на практике все равно нельзя, невообразимо сложно для 1966 года. Причем не только алгоритм Рида-Соломона, а любые известные науке варианты. Их, кстати, хватает - у капиталистов отличился Хемминг, в СССР зав. кафедрой Ленинградской академии связи, товарищ Финк предлагал комитетчикам сверточный код еще в конце 50-х...
Разумеется, никто не запрещает сперва создавать образ диска на ЭВМ, а уже потом "кидать" его на резец. Но для этого надо сперва подготовить блок данных в ОЗУ или на магнитном барабане, а лишь потом перенести его на "виниловую дискету". В теории вполне реально, но практика 60-х сразу ставит крест на затее. Нет тут подходящих объемов памяти, и процессорное время стоит совсем не копейки. Потратить несколько часов ЭВМ ради удобства хранения данных? Спецы только пальцем у виска покрутят, да вежливо пошлют... В сад, ага.
\\\Первое применение в серийном изделии код Рида-Соломона получил в контроллере жесткого диска IBM 3370 емкостью 571 Мбайт в 1979 году.\\\
Пришлось откатиться на позорный примитив. Федор с расстройства задействовал триады, например вместо "1" - "111". Безусловно, надежность резко выросла, зато емкость упала катастрофически. Двадцать килобайт на мой взгляд попросту не стоили возни, так как влезали на полсотни метров широко распространенной перфоленты.
Поэтому опробовали более экономный вариант - навесили на блоки записываемых данных биты четности для проверки контрольной суммы, и начал записывать на пластинку сразу две копии, разнеся их на пару килогерц. Соответственно, при считывании использовался только "целый" блок. Но ничего хорошего из этого не получилось. Надежность обнаружения дефекта по одному биту оказалась недостаточной, требовалось серьезное усложнение. Вроде бы ничего страшного, задача вполне посильная технике 66-го года... Но уж слишком часто при механическом повреждении дорожки погибали сразу обе копии. В принципе, решение было и тут, достаточно один из каналов "резать" с задержкой по времени...
Однако на этой стадии мне стало окончательно понятно - дешевого и "красивого" варианта не получится. Все эти нагромождения имели смысл только совместно со сложным специализированным контроллером, в котором есть и "математика", и буферная память. По меркам текущей эпохи результатом реализации нашего затянувшегося экспромта грозил стать основательный "шкаф".
Если уж "городить огород", то лучше сразу с магнитным или оптическим диском. Там хоть перспектива очевидна, тогда как винил - не более чем паллиатив на пяток лет. Проект пришлось свернуть. Резак так и оставили "пользоваться" на ВЦ ТЭЦ. Выжимку из исследований с шикарными фотографиями опубликовали в "компьютерном" приложении к журналу "Радио", благо секретность работы нулевая, эффект примерно такой же, а вот с интересным контентом напряженка.
Сухой остаток напоминал анекдот. Вместо купания лошадей в шампанском облили пивом котенка. Единственный алгоритмический бонус имел горький привкус. Ранее я думал, что для копирования CD-ROM не хватает только дешевого маломощного лазера. Поэтому надеялся на быстрый прогресс после окончания работ товарища Алферова. Реальность оказалась жестокой для системного интегратора, не знавшего контроллеров с частотой ниже гигагерца. Даже на основе грампластинки нельзя сделать ничего толкового без микросхем.
* * *
Только я начал вспоминать Алферова всуе - он и сам вышел на связь, причем через самый верх, а именно крайне недовольного заминкой министра Шокина. Обещал я Жоресу Ивановичу перезванивать, но в суете забыл. Вот и огреб "обратку" от советской бюрократии. Хотя по сути ничего страшного. Не считая того, что на пути копирования лазеров выросли препятствия размером примерно с Эверест, перескочить которые при всем желании не получалось.
Поэтому будущий Нобелевский лауреат очень просил найти "еще какие-нибудь образцы для ускорения решения первоначальной задачи". В общем, на обычный русский послание переводилось куда проще. А именно "дайте ради Бога содрать что-нибудь попроще, а то начальники уже смотрят зверем, чего доброго закроют неперспективное направление к чертям собачьим".
Перспектива переться в Ленинграл ради разговора не радовала. Тем более я совершенно не понимал, чем конкретно помочь ученому кроме пространных советов "брать больше, кидать дальше". Поэтому первым делом "схватился" за трубку ВЧ, благо, вопросы будут обсуждаться не сверхсекретные. В смысле, о будущем не будет сказано ни одного слова. Несмотря на примитивность советских средств связи, я уже начал превращаться в настоящего телефонного паука.
Разговор начался с обмена любезностями. Алферов поблагодарил меня за рекомендацию широко использовать для управления ЭВМ. Процессы, действительно, оказались очень быстрыми, рабочий цикл во многих фазах длился буквально секунды. Попутно рассказал, что теория гетероперехода за прошедший год рванулась вперед буквально скачком, и сулит невероятные, фантастические перспективы. В общем, "все хорошо, прекрасная маркиза, все хорошо как никогда". За исключением пустячка.
А именно, инженеры с технологами попросту не успевали за полетом мысли ученых. Причем это еще очень мягкий термин происходящему. Правильнее происходящее называть бардаком по всем направлениям работы. К примеру, пару "Днепров" пришлось срочно заменить на дорогущие PDP-7*, все реально существующие в природе отечественные ЭВМ попросту не справлялась с управлением процессами. Моя надежда на БЭСМ-6 не оправдалась, Алферову этого монстра пообещали - но только в следующей пятилетке. Да еще предупредили чуть ли не в грубой форме, что адаптировать это чудо под нужды производства придется исключительно собственными силами.
Между тем процесс эпитаксии требовал не просто директивного управления. Вынь и полож реакцию в соответствии с моделью и данными, поступавшими с установки, а там есть такие прелести как торсионные весы, сверхточные термометры, показатели расхода компонентов, давление... Кстати, все это тоже пришлось закупать в разных странах за золото, ничего годного советская индустрия не могла предложить в принципе. Апофеозом стали несовместимые форматы данных, для приведения которых к одному номиналу пришлось разрабатывать отдельные схемы и алгоритмы.
\\\*PDP-7 -- миникомпьютер Digital Equipment Corporation, в серии с 1965 года по цене 72 тысячи долларов. В рекламной брошюре 1964 года обещали 570 000 word trasferts per second, что примерно в 50 раз быстрее ЭВМ "Днепр".\\\
Да что там электроника, все было плохо даже с обычной механикой. Вроде не сильно сложный цикл: засунуть подложку-вафлю в предварительную камеру, откачать до форвакуума, переместить манипулятором в основную камеру. Там восстановить высокий вакуум полчаса-час... Оказалось, что жидкая смазка в советских подшипниках насосов попросту горит и взрывается при контакте с неизбежным остаткам хлора и фтора. Зрелище быстрого разноса вращающегося на огромной скорости ротора не для слабонервных, тут приходится думать не о стоимости последующего ремонта, а о жизнях сотрудников. Пришлось опять идти на поклон к "проклятым капиталистам", за импортом насосов, у которых подшипники на твердой смазке на основе диосульфида молибдена. Причем последние не много, ни мало, а по десять тысяч баксов за штуку. Или по десять килограмм золота в нынешнем масштабе цен.
Умельцы есть и в родном отечестве. Какой-то советской НИИ клятвенно обещал сделать магнитный подвес с безмасляным стартом... Но только в конце следующей пятилетки. А результат нужен "вчера". Тем более на советские подшипники надеяться не стоит, для применения в полупроводниковой индустрии их нужно изготавливать в разы точнее, чем для баллистических ракет. Что, понятное дело, в милитаристическом СССР за гранью добра и зла.
\\\Насосы на магнитном подвесе были сделаны только в 80-х годах реальной истории, например серия ТМН-10000 и подобные, более 25 тысяч оборотов в минут. Но старт все равно был "масляный", т. е. работать они могли далеко не везде.\\\
В общем, Жоресу Ивановичу нужна была пара лет спокойной работы для выстраивания бизнес-процессов. Но большие начальники, видя уходящие заграницу колоссальные суммы, давили на коммунистическую сознательность как толпа пионеров пубертатного возраста на двери женской раздевалки в школьном спортзале. И тут срабатывал капкан моего послезнания - красиво выглядящий в отчете промежуточный результат в нем предусмотрен попросту не был. Да и Алферов с образцами на руках хотел получить не иначе как "великий прорыв", сильно опасаясь "расконсервации" неизвестных конкурентов, или чего-нибудь еще похуже.
Наконец, когда добрались до сути, я задал основной волнующий меня вопрос:
- А где еще в технике применяются технологии на основе арсенида галлия?
- Любые полупроводники. - Безапелляционно огорошил меня ученый. Но быстро поправился: - Скорее всего, можно поискать в радарах... Еще бывают светодиоды и фотоприемники. Пожалуй, так чтоб серийно, это все. Раньше арсенид шел на подложки интегральных схем, но кремний оказался дешевле.
- Светодиоды есть, но они уже широко используются в СССР. - заметил я, и про себя добавил: "еще год назад специально изучал вопрос".
- Разумеется, но применяют очень редко, - аккуратно поправил меня Жорес Иванович. - Уж очень они дорогие, да и тусклые, что с ними делать по большому счету?