мята более важны для вычислительной техники, чем собственно для звукозаписи.

Устройство кратковременной (оперативной) памяти может быть создано на триггерах, которые работают только при наличии напряжения питания. Энергозависимую память разделяют на два типа: статическую и динамическую, которые существенно различаются. В статической памяти, которую обычно называют статическим ЗУПВ - запоминающим устройством с произвольной выборкой (обращение к любому элементу памяти произвольно) каждьи! триггер хранит 1 бит. Поскольку триггер состоит из двух транзисторов, один из которых открыг, а другой - закрыт, запоминаемый бит может быть 1 или 0. В самых первых типах такой памяти триггеры соединялись в цепочку и при каждом тактирующем импульсе каждый бит данных передавался по цепочке следующему триггеру. Это накладывало на процесс выборки (считьшание информации) определенные ограничения; для хранения в такой памяти 1000 бит данных требовалось по меньшей мере 1000 триггеров. Информация подается на вход в соотвеаствии с тактирующими импульсами и снимается с выхода - 1 бит на один такт. Такая система назьшается первым вошел, первым вышел . Каждый раз при считывании информации она должна быть помещена обратно, для следующего использования. Каждый раз необходимо считьшать всю цепочку, невозможно прочесть 56-й бит, не считав предшествующие 55 бит. Развитие интегральной технологии позволило подвести вьшоды входа и выхода к каждому триггеру на кристалле и осуществить произвольную выборку. Произвольная выборка требует использования на кристалле логических элементов и определенных методов обращения к нужному триггеру. В частности, используется подача двоичных сигналов на адресные шины. Адресом называется двоичное число - идентификатор того триггера, в котором хранится нужный бит. Базовое однобитовое ЗУПВ имеет одну входную шину, одну выходную шину, шину записи / считывания и определенное количество адресных пшн. Если, например, адресов 16, то можно обратиться к 2* = 65 536 различным триггерам: это и есть число запошшаемых бит.

Применение триггеров связано с потреблением значительной мощно-ста. Это обстоятельство привело к созданию памяти другого типа - динамической, и хотя статическая КМОП-память потребляет небольшую мощность, динамическая память широко применяется, в частности, в малых компьютерах. В динамической памяти уровни логических состояний хранятся в виде электрических зарядов в емкостях, сконструированных подобно затворам МОП-транзисторов. Хотя сопротивление между выводами конденсаторов велико, утечки в цепях схемы ограничивают время хранения информации несколькими миллисекундами. Это означает, чго конденсатор, хранящий 1, должен перезаряжаться примерно каждую миллисекунду. Это не очень сложно. Современные динамические ЗУПВ имеют схемы регенерации зарядов, изготавливаемые на том же кристалле, что и память, а контроль регенерации осуществляется специальными схемами или в некоторых случаях самим мик-

ропроцессором. Регенерация должна быть прозрачной в том смысле, что она не должна мешать нормальному функционированию устройства памяти.

Использование динамической памяти уменьшает потребление энергии, что сушественно для малых компьютеров; энергия расходуется только на регенерацию. Экономичность позволяет создавать устройства памяти большой емкости. Во время написания книги наибольшая емкость динамического ЗУПВ составляла 262 144 бит. Такое устройство назьгоается чип 256К , поскольку символ К используется для обозначения объема 1024 (2*°) бит.

Помимо описанной временной (оперативной) памяти, нуждающейся в регенерации информации, необходимо иметь постоянную память. Например, необходимо постоянно хранить группу сигналов. Память такого типа назьгоается ПЗУ - постоянное запомшающее устройство; оно может бъпъ выполнено в различных вариантах. Применительно к КД не предусматривается изменять содержимое памяти, поскольку в системах КД в обозримом будущем существенных изменений не предвидится. Поэтому память программируется в процессе производства так, что она работает при простой адресации на вьгоодах и непосредственно вьщает информацию, не требуя доступа к выходам триггеров или емкостей. Конфигурация нулей и единиц программируется в ПЗУ при изготовлении микросхемы. Программированные ПЗУ при массовом производстве дешевы. Однако для новых задач ошибка в программировании может оказаться весьма дорогостоящей.

Альтернативой является программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), оно однажды программируется и может быть считано практически неограниченное число раз. Кристалл выпускается незапрограммированным; его можно программировать, подавая О или 1 на соответствующие адресные шины и шины данных. Затем кристалл используется как ПЗУ с той разницей, что перед установкой в компьютер при программировании можно вносить необходимые изме-неьшя. Наиболее популярным типом ППЗУ является стираемое ППЗУ (СППЗУ), в котором запись производится путем инжекции носителей в полупроводник, а записанная информация стирается засветкой ячеек ультрафиолетовым излучением.

МИКРОПРОЦЕССОРЫ

Микропроцессорный чип (кристалл) является сердцем любого компьютера и универсальным узлом широкой номенклатуры промьпи-ленных контроллеров. Чип имеет значительное число логических элементов и триггеров. Его отличительная особенность состоит в том, что внутренние связи между элементами могут изменяться в соответствии с программой. Иными словами, посылки двоичных сигналов на вход микропроцессора (МП) используются для коммутащ1и логических элементов и задания действий, которые должна выполнять схема, получив следующую посылку данных. МП представляет собой последовательный контроллер, вьшолняющий определенную последовательность действий во

времени. Чтобы МП сложил два числа, требуется по меньшей мере три шага. Первый шаг: подача на вход команды ADD (сложить) в двоичной форме; второй шаг - ввод одного из слагаемых; следующий - введение второго слагаемого. Затем на выходной линии данных появляется результат вычислений - искомая сумма. Приведенный пример пока-зьшает, что для выполнения простого действия - сложения требуется четыре последовательных шага. Поэтому иногда МП оказьшается слишком медлительным для целей управления. Скорость вычислений, определяемая частотой посылок тактирующих импульсов, обычно составляет несколько мегагерц.

тактирующие импульсы

Большинство цифровых систем использует тактирующие импульсы. В цифровой записи от них многое зависит, особенно правильная частота выборки (об этом позже). Как же эти импульсы получают в прием ных устройствах? Известны два метода: использование кварцевого генератора в каждом приборе и применение самосинхронизирующихся генераторов, управление которыми осуществляется синхронизирующими импульсами, являющимися частью принимаемых сигналов. Оба метода не являются несовместимыми, и известны схемы, в которых частота кварцевых генераторов корректируется синхроимпульсами.

В системах записи на КД и на ленты используется метод самосинхронизации, при котором частота и фаза колебаний задающего генератора поддерживаются синхроимпульсами, передаваемыми одновременно с импульсами, несущими звуковую информацию. Это особенно важно для лент, поскольку лента может растягиваться, что делает невозможным применение автономных несинхронизируемых генераторов. Самосинхронизация требуется и для КД, поскольку есть трудности в правильной центровке дисков. При использовании самосинхронизации и постоянной линейной скорости эти проблемы становятся несущественными.

Глава 3. АНАЛОГО-ЦИФРОВОЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ преобразование и модуляция

Преобразование аналогового сигнала в цифровую форму первый шаг в л.обой системе цифровой записи звука. Аналого-цифровое преобразование (АЦП) процесс более существенный для записи звука, чем для воспроизведершя, однако способ воспроизведения звука существенно зависит от АЦП. Немного о преобразовании и модуляции. Первая операция означает преобразование звукового сигнала в последовательность цифровых сигналов. При модуляции оригинальный двоичный сигнал превращается в некоторую разновидность двоичных сигналов, используемую для передачи данных и записи на носитель ленту или диск. Эти процессы взаимосвязаны, многие формы преобразования