Рудольф Сворень - В просторы космоса, в глубины атома [Пособие для учащихся]
Пилообразное напряжение, которое помогает в нужный момент выдать импульс (подобно тому как будильник «выдает» звонок), может быть взято прямо от генераторов развертки или же должно быть жестко с ними синхронизировано — только в этих случаях точка на экране не будет дергаться. Чтобы можно было разместить точку в любом месте экрана, обычно создают два импульса — один от строчной пилы, другой от кадровой. Импульсы эти пропускают через схему совпадений, и точка появляется как бы на пересечении двух линий — вертикальной и горизонтальной. Ракетки в нашем теннисе двигаются только вверх-вниз, и поэтому к строчной пиле они намертво привязаны в одном месте. Чтобы управлять ракетками, достаточно менять время их появления, отсчитанное по кадровой пиле, т. е. одним переменным резистором менять только одно постоянное напряжение.
Намного сложнее управлять полетом мяча, как правило, его нужно перемещать и вверх-вниз, и влево-вправо. И при этом следить, чтобы, попав в точку, соприкасающуюся с ракеткой, мяч не пошел дальше. Чтобы он отскочил от ракетки. И притом под определенным углом. И чтобы он отскакивал также от горизонтальных границ площадки. И не отскакивал от вертикальных границ. Чтобы он проходил через них за пределы площадки. А потом возвращался. И опять под определенным углом…
Ну и задачи… Кто может их решить? И каким образом?
Но позвольте: кто вообще двигает мяч по площадке? Ведь сами игроки управляют только ракетками…
Движение мяча, все его отскоки, исчезновения, появления, как и множество других важных дел, осуществляет самый главный блок телевизионной игры — вычисляющее устройство (рис. 5).
Его работу в предельно упрощенном виде можно описать так. В этом блоке все начинается с дирижера. Это вспомогательный тактовый генератор, он выдает бесконечные пулеметные очереди импульсов высокой частоты — обычно миллион импульсов в секунду. Если бы все они попали на управляющий электрод кинескопа, то на экране появился бы монотонный «горошек»— тысячи точек, расположенных ровными рядами. (При существующем стандарте — 625 строк — на экране в принципе можно поставить около 300 000 точек, но в простейшей телевизионной игре такая детализация картинки не нужна.) На пути к кинескопу тактовые импульсы проходят через основные элементы вычисляющего устройства — счетчики импульсов, собранные из цепочек триггеров, и логические элементы, умеющие рассуждать таким примерно образом: «Если ко мне на вход придут одновременно 573-й и 826-й импульсы, зажгу точку…» Или: «Если 128-й импульс появится вместе с 2593-м, не зажгу точку…» Счетчики и логические элементы соединены между собой строго определенным образом, они работают по заданной программе. В итоге из ровного частокола импульсов остаются только те, которые в соответствии с правилами игры и игровой обстановкой в нужном месте экрана высвечивают мячик. А в следующий момент с учетом того, какие точки светились раньше, мячик передвигается в следующую точку траектории. Вычисляющее устройство, сформировав необходимые наборы импульсов, рисует границы площадки, ведет счет.
Обо всем этом, конечно, лишь рассказывать просто. Чтобы вести даже простейшую игру, нужны вычисляющие устройства с сотнями схемных узлов, состоящие из тысяч элементов — конденсаторов, транзисторов, резисторов, диодов. Если бы такой вычисляющий блок создавался лет двадцать назад и собирался из отдельных деталей, то он занял бы большой шкаф. Только интегральные схемы сделали телевизионную игру реальностью — все ее управляющее устройство вмещается сейчас в кремниевой пластине размером с клеточку арифметической тетради.
Вычисляющее устройство телевизионной игры — это самый настоящий компьютер, хотя его и не принято так называть. Не принято скорее всего потому, что уже родилось новое поколение игр, в которых имеется программируемый процессор — главный вычисляющий блок ЭВМ. Процессор позволяет резко расширить ассортимент развлечений, усложнить условия игры и даже выполнить некоторые полезные работы. Так, в одной из моделей процессор дает возможность рисовать на экране цветными «карандашами» и даже сам рисует орнаменты и несложные мультипликации. В другой модели процессор вычисляет и записывает на экране оптимальную диету с учетом вашего веса — желаемого и реального. Иногда программа вводится в игру (теперь ее уже и не очень удобно так называть) с магнитной пленки, со стандартной магнитофонной кассеты. Причем программ может быть огромное множество, как говорят, все зависит от фантазии разработчика. На смену простейшему теннису уже приходят автомобильные гонки, танковые и морские сражения. В волейболе мяч летит по сложной кривой и, подобно настоящему мячу, меняет скорость в процессе полета; появляется возможность давать противнику фору, уменьшая, например, размеры своей ракетки. Правда, и простейший теннис можно несколько разнообразить: уменьшать обе ракетки, увеличивать скорость мяча, менять угол его отражения.
Телевизионные игры уже выпускаются, и каждый может приобщиться к домашнему телевизионному спорту. Хочется верить, не в ущерб настоящему теннису или волейболу, не в ущерб общению с природой и друг с другом. Так сказать, натуральному общению, без участия электроники…
Отличный мастер ТМО
В природе и в машинах ватную роль играют процессы теплообмена и массообмена, их детальное изучение нередко открывает новые возможности технического прогресса.
По-разному человек осваивал, ставил себе на службу природные явления, физические процессы. В разное время наталкивался на них, по-разному реагировал на свои открытия. Возьмем, например, электричество. Возможно, что Фалес Милетский действительно был первым, кто заметил его, и, значит, всего каких-то две тысячи лет назад состоялась наша встреча с «янтарической силой». А вот использование энергии падающей массы, в частности падающей воды, насчитывает десятки тысяч лет. И наконец, горение, живительный жар огня известны людям настолько давно, что их вполне можно отнести к началу человеческой истории. Слово писателю Рони Старшему — несколько строк из его прекрасной книги «Борьба за огонь»:
«Племя Уламров спасалось бегством… Обезумевшие от страданий люди не чувствовали боли, не замечали усталости — огонь умер, и все меркло перед лицом этого страшного несчастья. Уламры хранили огонь в трех ивовых плетенках, обмазанных глиной. Четыре женщины и два воина денно и нощно стерегли и кормили его. И вот огонь Уламров умер. Враги уничтожили две плетенки, в третьей во время стремительного бега огонь захирел и поблек, он был так слаб, что не мог съесть даже крохотной сухой былинки… Потом он превратился в маленькую красную точку… А потом исчез Только теперь Уламры ощутили всю тяжесть обрушившегося на них несчастья».
Шли годы. От огня, случайно найденного или завоеванного, от огня сберегаемого человек перешел к добыванию огня, сделав одно из величайших своих изобретений (справка: в 1960 г. многомесячная экспериментальная археологическая экспедиция в Карелию не смогла воспроизвести высекание огня из местных пород), и первая тепловая машина — костер — освоила множество новых профессий. К тому времени, когда древнегреческие мыслители еще только удивлялись способности натертого янтаря притягивать кусочки шелка, прирученный огонь уже светил, грел, жарил, обжигал посуду, варил стекло, обрабатывал камень и дерево, плавил и закаливал металл: работающая теплота на многие тысячелетия обогнала работающее электричество. И все-таки…
И все-таки главную свою работу в бригаде помощников человека они начали практически одновременно. Начали в те удивительные времена, которые мы сейчас называем эпохой первых научных и промышленных революций. Когда, освободившись от пут средневековья, от пут схоластики и невежества, человек как никогда раньше ощутил силу рационализма, неизменяемость истины, почувствовал вкус к добыванию фактов, к их глубокому анализу. И стал с энтузиазмом, без лишних сомнений превращать знания в работающие машины. Это была лавина, цепная реакция идей, открытий, изобретений, и человечество, которое еще только что кормилось подаяниями природы, вступило с ней в активные деловые отношения.
По-иному заработал и ветеран труда — огонь. Буквально за несколько десятилетий были до тонкостей изучены многие повадки работающей теплоты, родились совершенно новые области науки и инженерии — теплофизика, теплотехника, термохимия, теплоэнергетика, термодинамика. А с них пошли тысячи новых тепловых машин — от домашнего холодильника до гигантских котлов, где за секунду превращается в пар чуть ли не тонна воды; от велосипедного моторчика до ракетных двигателей и паровых турбин мощностью в миллион киловатт, каждая из которых, если поставить ее на суперавтобус, свободно повезла бы полмиллиона пассажиров. И вот что знаменательно: наука о теплоте и не помышляет о мемуарах, она вся устремлена в будущее. В полной мере это относится к одному из главных разделов теплотехники — теплообмену.
