"Фантастика 2026-135". Компиляция. Книги 1-23 - Елизавета Владимировна Соболянская

Воспользовавшись песком и ржавчиной, сделал для бабушки подготовленный ранее для матери цветок красного цвета. Подаркам обе женщины были очень рады, лишь мать удивилась обновлённому кольцу с камнем в оправе и прилагающимся минимикроскопом.

Субботу и воскресенье Витя провёл дома, большей частью в мастерской, сделав печатную плату для микросхемы с АЛУ и оперативной памятью, генератора тактовой частоты и недавно сформированного пульта управления.

К концу марта отладка ядра ЭВМ вчерне была завершена, конечно, был виден целый ряд недостатков и желательных улучшений, но схема работала, все заявленные функции выполняла, и разработчик решил оставить её как есть и приступить к работе над внешней, энергонезависимой памятью.

Имеющаяся в институтском ВЦ память на магнитных барабанах его никак не устраивала, стоило ли городить миниатюрную вычислительную машину, чтобы потом цеплять к ней магнитный барабан с ведро величиной, притом, что и объём этой памяти совсем не впечатлял.

В общем Витя поставил себе задачу сделать энергонезависимую память, которая будет: а)очень маленькой, б)очень ёмкой, в)никаких механических движущихся частей.

Если смотреть с общих позиций, то, что лежит в основе энергонезависимой памяти? — начал свои рассуждения студент. — Вещество или смесь веществ, которые могут принимать два устойчивых состояния, чётко электрически различимых, то есть имеющих в этих состояниях разное сопротивление, ёмкость или индуктивность. Второе обязательное требование, возможность быстрого переключения из одного состояния в другое. Какие разные состояния вещества бывают?

1) Агрегатные: газ, жидкость, твёрдое тело. Возьмём пару состояний газ-жидкость, у газа большое электрическое сопротивление, у жидкости сравнительно маленькое. Ячейка памяти должна выглядеть примерно так — маленькая капсула с газом, который при каком-то воздействии превращается в жидкость и наоборот.

Выглядит сомнительно, хотя бы потому, что жидкость занимает гораздо меньший объём чем газ, впрочем, при большом давлении это не факт, к тому же, наверное, можно подобрать давление так, чтобы небольшое изменение температуры приводило к превращению жидкость-газ. Интересно также, как это будет происходить при очень малых объёмах. Есть ещё проблема прочности микрокапсулы, но при Витиных технологических возможностях это не проблема. Правда, вряд ли удастся такое реализовать современными промышленными технологиями.

Другой агрегатный переход жидкость-твёрдое тело выглядит перспективнее, хотя бы из-за небольшой разницы в объёмах, к тому же есть твёрдые тела, которые жидкости, суть аморфное состояние вещества.

2) Обратимая химическая реакция, приводящая к изменению электрических свойств. Выглядит примерно так: микрокапсула с жидкой смесью двух или более веществ. Чтобы ответить на вопрос возможно ли это, Витиных знаний по химии недостаточно.

3) Электрические конденсаторы, в широком смысле накопители и хранители заряда. По идее маленький конденсатор должен быстро саморазряжаться, то есть время хранения будет маленьким, а большой не интересен из-за низкого быстродействия и времени заряда-разряда. С другой стороны, что мешает ему сделать идеальный или близкий к тому маленький конденсатор, у которого время саморазряда будет равно бесконечности, ну или очень большим.

4) Магниты. Ещё в раннем подростковом возрасте, когда он узнал, что магнит имеет два полюса — северный и южный, его заинтересовало, что будет, если магнит разломать пополам? Оказалось, что два магнита и каждый с северным и южным полюсом. Сейчас было важно знать, какой самый маленький магнит может существовать? Витя знал про магнитные домены, но не знал их размера, в общем, опять-таки мало знаний.

5) Механика. Например, маленькая частичка, касающаяся контактной поверхности остриём либо площадкой.

6) Что-нибудь ещё, не приходящее пока Вите в голову.

Общий вывод: учёбы и работы непочатый край. Задача сложная, но и очень интересная, Витя лишний раз порадовался правильному выбору специальности.

Три недели, потраченные на предварительную проработку вопросов — изучение теории и ряд экспериментов, привели его к выводу, что пункты 1, 3, 4 можно реализовать и любой из них должен дать удовлетворительный результат, пункты 2, 5 в принципе реализовать тоже можно, но скорость работы и реализуемость на современном уровне технологий под вопросом.

По поводу пункта 6, у него появились две совсем уж прожектёрских, но любопытных идеи и к ним он намеревался вернуться позже. Проблема выбора была решена просто, Витя написал на трёх бумажках цифры 1, 3, 4 и попросил, оказавшегося в этот момент в комнате Колю, выбрать вслепую одну из бумажек. Выбор судьбы пал на номер 3, память на основе хранения заряда.

В процессе экспериментов над долговременной памятью у экспериментатора заодно возникла пара идей, как реализовать индикаторы. Первая была пригодна лишь для него самого, сделать на большом кремниевом кристалле поле из 512×512 транзисторов и, поскольку он может видеть потенциалы, то оно будет представлять собой для него фактически квадратный монохромный экран 512 на 512 точек. Недостаток — поедает выносливость, хотя и не так быстро как, например, формирование структуры, достоинство — никто, кроме него ничего не увидит, а значит можно работать при свидетелях. Конечно, картина уткнувшегося в пустое место Вити может показаться странной, но соседи по комнате к его странностям давно привыкли.

Вторая идея годилась для всех, непрозрачная в обычном состоянии плёнка, под которой светится лампочка и схема управления, которая может сделать любой участок плёнки полупрозрачным, как бы открывая окошечки и формируя таким образом из них изображение. На вещество переменной прозрачности Витя наткнулся в процессе экспериментов с долговременной памятью. У него даже было побуждение отложить работу над памятью и реализовать первую из идей, экран, который видит он один. Но, прикинув, что придётся делать знакогенератор, для чего нужно будет хранить в памяти, которой нет, каждый символ, или создавать электрическую схему для этих символов, Витя легко справился с этим побуждением.

Поскольку выбран вариант долговременной памяти на основе хранения заряда, то разработчик сосредоточился полностью на нём, отложив в долгий ящик все остальные. Создать хранитель заряда никакой проблемы не составляет, достаточно его хорошо изолировать. Сделать так, чтобы он влиял на открытие канала исток-сток полевого транзистора тоже не проблема, достаточно разместить его под затвором.

Проблема в том, чтобы внести заряд в хранитель заряда и наоборот разрядить его. После изучения теории стало ясно, что помочь в этом может эффект квантового туннелирования электронов при повышенном напряжении на затворе, естественно, чтобы этот эффект сработал слой диэлектрика, который должны преодолеть электроны обязан быть очень тонким. После ряда экспериментов удалось подобрать нужные напряжения для записи и толщину слоёв диэлектрика.

К майским праздникам заработала долговременная память размером 8 мегабитов, а к концу мая был реализован экран на матрице 512×512 транзисторов, покрытый сверху защитным слоем кварца. С учётом конспирации, дополнительным достоинством такого экрана было то, что пользоваться им мог только разработчик. Эти