Проект «Сфера-80»: Олимпиада - Станислав Миков

нейтрализована, дефицитные клавиатуры с завода «Мираж» уже выбивались штамповочными прессами во вторую смену, а механика прошивки памяти стала надежной, как затвор автомата.

Он посмотрел на свои руки — на костяшках темнела свежая черная смазка от кулачкового вала. Морозов улыбнулся одними губами. Индустриальный звон железа на верстаке звучал сейчас как самая лучшая музыка. Игра продолжалась.

Глава 8

Слово состояния

Воздух в лаборатории КБ-3 пах застоявшимся теплом чугунных батарей и резким нашатырным духом свежей «синьки». Огромные листы синеватой бумаги, испещренные белыми линиями схем, лежали на сдвинутых вместе столах, образуя бумажное море, над которым сейчас нависали четверо.

Алексей Морозов стоял чуть в стороне, прислонившись бедром к краю кульмана, и молча наблюдал за командой.

Сергей Липатов в идеально отглаженной рубашке методично водил тупым концом карандаша по схеме. Рядом Люба Ветрова хмуро вглядывалась в переплетения линий. Чуть поодаль возвышался Тимофеев, тяжело уперев руки в бока, а из-за его плеча выглядывал взлохмаченный Громов.

Причиной споров стал микропроцессор К580ИК80А — сердце будущей машины «Сфера-82».

И прямо сейчас документация на эту вершину казалась инженерам КБ-3 издевательством.

— Я отказываюсь понимать этот перевод, — Липатов бросил карандаш на стол, выпрямился и поправил роговые очки. — Алексей Николаевич, мы же серьезные люди. У него сорок ножек. Мы понимаем, что этого мало для прямой адресации и управления, значит, шина мультиплексирована. Но вы почитайте описание циклов!

Сергей ткнул пальцем в синьку так сильно, что бумага угрожающе хрустнула.

— Справочник пишет про «состояние шины», — поддержала Люба, листая тонкую брошюру. — Шестнадцать выводов уходит на шину адреса. Восемь — на шину данных. Питание, тактовый генератор. Физических выводов для сигналов управления чтением и записью памяти просто не остается. Они явно передаются по шине данных, но когда?

Она вскинула на Морозова взгляд.

— Временные диаграммы в этом талмуде нарисованы так, будто их чертил пьяный студент, — вступил Тимофеев, тяжело опираясь кулаками о стол. — Вот сигнал обращения к внешним устройствам. Вот такты. Но как память поймет, что от нее хотят в конкретную микросекунду: чтобы она отдала байт или чтобы записала? Без внешней защелки и дешифратора этот процессор слеп и глух. А как именно дешифровать — в справочнике ни слова. Одно сплошное «слово состояния», и понимай как хочешь.

Морозов слушал молча.

С одной стороны, ему было смешно. В двадцать первом веке он проектировал кристаллы, у которых счет контактов шел на тысячи, а документация представляла собой интерактивные даташиты на тысячи страниц. Здесь же инженеры спотыкались о кривой перевод мануала на сороканогий чип, где половина терминов была выдумана на ходу.

С другой стороны, Морозов понимал коллег. Они были гениями жесткой логики и прекрасно видели нехватку управляющих линий. Проблема была не в их квалификации, а в том, что советские составители справочника описали физику процесса, но совершенно упустили логику работы системного контроллера, оставив разработчиков гадать на кофейной гуще временных диаграмм.

Алексей оттолкнулся от кульмана. Взяв со стола кусок мела, он шагнул к потертой школьной доске, висевшей на стене со времен лаборатории метрологии, и стер влажной тряпкой старые графики.

Раздался сухой, резкий скрип мела. Морозов начал рисовать.

Инженеры замерли, наблюдая за короткими, уверенными движениями руки Алексея. На зеленом линолеуме доски вырисовывалась прямоугольная коробка процессора, от которой отходили линии шины данных. Но вместо того, чтобы тянуть от них связи к памяти, Алексей нарисовал рядом еще один прямоугольник.

— Справочник действительно переведен криво, — негромко, но веско произнес Морозов, стряхивая с пальцев белую пыль. — Составители описали физику, но забыли объяснить философию архитектуры. Вы абсолютно правы: процессор выдает управление на шину данных.

Липатов недоверчиво хмыкнул, но подошел ближе.

— Взгляните на временную диаграмму, — Алексей быстро набросал графики синхроимпульсов, тактов Ф1 и Ф2. — Процессор действительно имеет всего восемь ножек для данных. Но кто сказал, что по ним могут передаваться только данные?

Он обвел кружком самый первый такт процессорного цикла.

— Вот здесь. В самом начале любого машинного цикла, по сигналу «СИНХ», процессор выдает на шину данных не числа. Он выдает так называемое «слово состояния».

— То самое «состояние шины» из таблицы? — нахмурилась Люба, медленно подходя к доске.

— Именно. Восемь бит, которые кодируют то, что процессор собирается сделать в следующем такте. Читать память, писать в порт, подтверждать прерывание — все это зашифровано в этом байте. Он сообщает об этом в эфир. Но очень коротко, всего на доли микросекунды.

Морозов постучал мелом по второму нарисованному прямоугольнику.

— А вот это, коллеги, микросхема К580ВК28. Системный контроллер. По сути — это хитрая защелка с дешифратором. Ее задача — поймать это слово состояния в первый такт и превратить в те самые привычные вам выделенные сигналы чтения и записи. И держать их стабильными, пока процессор во втором и третьем тактах не начнет гонять по этой же самой шине уже реальные данные.

В лаборатории повисла тишина. Слышно было только гудение дросселей в лампах дневного света.

Это была встреча двух эпох.

Одно дело — понимать концепцию мультиплексирования шины в теории, и совсем другое — увидеть изящное аппаратное решение, где данные и управляющие команды летели по одной физической меди с разницей в доли микросекунды, а специальный контроллер прозрачно разделял их для остальной системы.

Липатов схватил со стола отточенный карандаш, выхватил из стопки чистый лист бумаги и прямо на весу начал быстро чертить схемы дешифрации. Пальцы двигались с невероятной скоростью.

— Значит… — Липатов говорил прерывисто, не отрываясь от бумаги. — Значит, если мы ставим эту защелку прямо у ног процессора… мы получаем полноценную, независимую шину управления. Черт возьми.

Люба подалась вперед, вглядываясь в схему.

— И мы можем вывести эту шину управления на нашу магистраль! — воскликнула она, переводя взгляд с доски на Морозова. — Адреса, данные и дешифрованное управление. Все на одной гребенке, как мы и задумывали для первой машины. Если мы сохраним этот стандарт, мы сможем подключать к новому процессору те же самые блоки. Память, видеоконтроллеры, таймеры… Главное, чтобы они понимали этот язык.

— Преемственность поколений, — веско подытожил Тимофеев. Он с размаху, гулко хлопнул тяжелой ладонью по столу. Чертежи подпрыгнули. — Лёша, это же гениально. Мы берем архитектуру нашей первой «Сферы» и просто ставим во главе этот процессор с контроллером!

Морозов улыбнулся. Команда стремительно перешла к бурному конструированию. Они начали спорить, перебивая друг друга. Липатов уже требовал согласовать тайминги нового процессора с их магистралью, Люба прикидывала нагрузочную способность микросхем, чтобы понять, сколько плат потянет контроллер без дополнительных усилителей, Тимофеев мысленно переделывал корзину для будущего корпуса, а Громов