...И мир загадочный за занавесом цифр. Цифровая связь

Быстродействие микросхем - одна из важнейших их характеристик. Лучшие из них могут переключаться с частотой более миллиарда раз в секунду, т.е. через каждую миллиардную долю секунды. Немыслимое быстродействие! Его даже трудно представить. И это дает основания для самых оптимистических прогнозов в применении микросхем при организации высокоскоростных потоков цифровой информации.

Ручейки сливаются в реки

Ты течешь, как река,

странное название... Б. Окуджава

Цифровой поток... Название на первый взгляд действительно странное. В обыденной речи куда чаще встречаются другие, более привычные словосочетания: воздушный поток, водный поток, финансовый поток. Эти слова вызывают у каждого из нас самые разные ассоциации. При упоминании, например, о воздушном потоке одни представляют легкий воздушный шар, увлекаемый им, другие - вихри и ураганы, нередко приводящие к катастрофам.

Вероятно, самые широкие представления связаны у многих с сочетанием "водный поток". Это может быть и непокорная горная речка, "кипящая" и извивающаяся, словно змея меж расщелин, и могучий водопад, с грохотом бросающийся со скалы, и тихо журчащий родничок, дарующий путникам живительную влагу.

При упоминании же о потоках цифровых никаких особых ассоциаций не возникает. И это естественно, ведь мы их не видим. Нет у человека органов чувств, способных улавливать биты, "перевозимые" таким неосязаемым транспортом, как радиоволны, инфракрасный лазерный луч, электрический ток. Человек, правда, придумал много всяких "хитрых" приборов, расширяющих возможности органов чувств, однако на сегодняшний день среди них нет такого, который бы позволил увидеть цифровой поток, так сказать, воочию.

Мы уже не раз прибегали к разного рода аналогиям. Например, колебания синусоидального тока сравнивали с колебаниями маятника, строение атома - со строением Солнечной системы. И хотя физическая сущность сравниваемых явлений и процессов была разной, а сходство между ними - чисто внешним, это помогало нам достаточно просто объяснить многие сложные вещи. Вот и сейчас удобно сравнить цифровые "потоки-невидимки" со зримо ощутимыми потоками воды в полноводных реках, небольших речушках и зыбких ручейках.

Как ручейки сливаются в реки, так и малые потоки информации, направляясь в единое "русло" - линию связи, - образуют более крупные. Характер реки (малой, средней, большой) независимо от ее длины, площади бассейна, географического положения можно точно определить по такому показателю, как средний расход воды. Это объем воды в кубических метрах, протекающей в течение 1 с через сечение русла реки в месте наблюдения. При слиянии двух и более рек средний расход воды образовавшегося единого потока равен сумме этих показателей для каждой реки. Например, средний расход воды Волги у города Волгограда составляет 8060 м³ /с, а реки Камы в месте впадения в Волгу - 3 500 м³/с, значит, все остальные реки, речушки и ручьи, образующие саму Волгу, имеют средний расход, равный разности этих двух величин, - 4 560 м³/с.

Подобная картина происходит и при объединении нескольких цифровых потоков. Их скорости - число бит, переданных по линии за секунду, - суммируются. Так, если четыре потока цифр, каждый со скоростью 100 бит/с, объединить в один поток, как это мы делали в предыдущей главе, скорость последнего возрастет до 400 бит/с.

Каждая река и речушка на нашей планете неповторимы, уникальны, т.е. существуют как бы в единственном экземпляре. Даже такая характеристика, как расход воды, строго индивидуальна и регулируется самой природой. Попытки человека изменить ее чаще всего приводят к отрицательным экологическим последствиям (поэтому и были объявлены "вне закона" проекты переброски части стока северных рек в бассейн Волги и поворота сибирских рек).

Потребности людей в общении, в обмене различного рода информацией также очень индивидуальны. Изучение информационных потоков (аналогичное анализу потоков пассажиров на городском транспорте) позволило выяснить, сколько требуется для общения людей каналов связи. Для различных населенных пунктов это число разное. Например, в таком крупном городе, как Москва, междугородная телефонная станция вынуждена предоставлять своим абонентам десятки тысяч только телефонных каналов связи с разными городами, а кроме того, есть запросы на междугородные каналы для телеграфа, видеотелефона, компьютера и т. п. В то же время в небольшом районном центре оказалось достаточным иметь десятка два-три телефонных каналов, да с десяток телеграфных. Реки и ручейки информации, бурное половодье и тихие заводи. Цифровые потоки - это последовательности нулей и единиц, передаваемых по линии связи. Две цифры - 0 и 1- могут нести информацию о речи, тексте, изображении и т.д. При этом скорости потоков будут, естественно, отличаться: для текста - 50-100 бит/с, для компьютерных данных - 200 бит/с и выше, для речи - 64 кбит/с, для подвижной "картинки" - более 100 Мбит/с.