Страница:
Давайте будем считать, что читатель уже проникся всей важностью задачи резервного копирования информации, и даже более того – проникся так глубоко, что это стало для него процессом совершенно естественным, как бы даже само собой разумеющимся, в результате чего он, будучи лишен возможности сделать очередной бэкап своей рабочей флэшки, чувствует себя неуютно. С позиции такого вот пользователя, сочувственно называемого "информационным параноиком", мы рассмотрим возможности создания сложных бэкапов в домашних условиях под Windows XP.
Среднестатистическую юзерскую информацию можно условно разделить по критерию «бэкапируемости» на три категории:
• Операционная система и программы.
• Долговременные хранилища.
• Актуальные рабочие данные.
Операционная система и программы – здесь подразумевается создание резервной копии рабочей ОС со всеми программами и персональными настройками. Конечно, если компьютер используется, к примеру, лишь для игр и работы с документами, подобные сложности излишни – в случае сбоя системы ее не составит труда переустановить. Но у меня и, уверен, у многих читателей «Компьютерры» рабочая операционная система представляет собой если не произведение искусства, то уж как минимум результат большого труда. Со времени установки ОС обрастает не одной сотней приложений (многие из которых требуют тщательной настройки), драйверами для кучи устройств, горячими кнопками, скриптами, ярлыками, куками браузера и еще тонной других индивидуальных мелочей – на восстановление всего этого хозяйства уйдет уйма времени. Благодаря общей концепции систем семейства Windows, столь нелюбимой приверженцами Linux [Они-то, небось, читая этот абзац, снисходительно улыбаются] и заключающейся в сокрытии от пользователя внутрисистемных процессов, единственный достаточно надежный способ «отбэкапить» рабочую Windows XP – это снять посекторный образ логического диска, на котором она установлена.
Долговременные хранилища – к этой категории относится весь багаж информации, которую пользователь несет с собой сквозь время. Это могут быть дистрибутивы программ, музыка, фотографии, проекты для 3D-моделирования, документы научных докладов – да все, что угодно. Характерная особенность такой информации в том, что она сравнительно редко модифицируется, однако требует надежного резервного копирования, так как обычно представляет собой наибольшую ценность для хозяина, в несколько раз превышающую стоимость всего компьютера, не говоря уж о стоимости жесткого диска.
Актуальные рабоЧие данные – это те проекты, которыми вы заняты в текущий момент времени. Обычно это динамично модифицируемые данные, которые требуют активного (ежедневного) бэкапирования в течение относительно небольшого срока. После завершения проекта все бэкапы можно смело отправлять в корзину.
Как же делать бэкапы? В серьезных системах в некоторых случаях все еще используются магнитные ленты. Для дома стримеры невыгодны по соотношению цена/объем, да и неудобны в эксплуатации, так что этот вариант отпадает. Когда-то я делал бэкапы на CD-R, потом на DVD-R, но с тех пор как количество резервной информации перевалило за 100 Гбайт, от болванок пришлось отказаться. Причина проста – поддержание жизнеспособных бэкапов на большом количестве носителей требует жесткого структурирования информации, не говоря уж о мороке с записью болванок, что в какой-то момент стало накладнее, чем покупка дополнительного жесткого диска специально для резервных копий. Помните "информационного параноика"? На самом деле цель бэкапов – оградить вас от подобной незавидной участи. Поэтому бэкапы необходимо организовать так, чтобы они происходили как можно более автономно и после первичной настройки требовали минимум пользовательского внимания. Единственный способ добиться этой цели – использовать в качестве носителя отдельный винчестер. Вместо диска для бэкапа можно, конечно, подумать об отказоустойчивом массиве RAID1 или RAID5, но, обеспечивая практически идеальную защиту от технических сбоев, он не защищает от человеческого фактора, который, как показывает практика, является столь же частой причиной потери данных, что и поломка оборудования.
В поисках подходящего программного решения я проделал долгий путь от встроенных в Windows XP средств, через пару десятков самых разных комплексов, программ, программок и утилит – обо всех рассказать не получится, да и не очень хочется. Расскажу я только об Acronis True Image и тех утилитах, которые и по сей день трудятся в моем компьютере.
На жестком диске можно создать особый раздел для бэкапов, так называемую "Зону безопасности Acronis". Зона эта невидима для операционной системы, а обведя вокруг пальца саму Windows, вместе с ней мы обманываем и весь выводок Win32-вирусов, охочих до уничтожения сокровенных данных "информационного параноика". Кроме того, программа умеет снимать образ системного диска прямо во время работы ОС, монтировать созданные образы как виртуальные логические диски (Read Only, разумеется), создавать инкрементные [Инкрементным называется такой режим создания бэкапов, в котором каждый последующий бэкап включает лишь ту информацию, которая изменилась с момента предыдущего] бэкапы файлов, папок и целых разделов, планировать время старта бэкапов, создавать загрузочный реанимационный CD.
Вы, наверное, удивляетесь, почему же я попрощался с такой замечательной программой. Во всем виновата забота о неискушенном пользователе и маркетинг. С неприятными мелочами, вроде плюшевого домохозяйского интерфейса, я еще готов был бы смириться. Но в результате полугодичного тестирования (каждой бы программе такой тест!) выявились куда более серьезные проблемы с пофайловыми бэкапами. Все было отлично на тестовом компьютере и небольшом массиве данных гигабайта на три, проблемы начались, когда я установил True Image на рабочий компьютер, предложив ей заботу о 200 гигабайтах в 100 тысячах файлах. В целом ежедневный файловый бэкап работал нормально, но периодически, раза два в месяц, что-то в электронных мозгах "Правдивой Картины" путалось, отчего бэкапирование повисало. Благодаря плюшевому интерфейсу, было невозможно понять, повисло оно или нет, а благодаря собственному драйверу Acronis’a, это оказалось затруднительно определить и сторонними средствами мониторинга, ведь Windows и, следовательно, все утилиты мониторинга при работе True Image просто "не видят" обращений к файловой системе. Причины подвисаний тоже остались секретом Acronis’a: логи в стиле "ошибка 00x00 172 – невозможно завершить процесс" можно назвать скорее конспиративными, чем полезными. Мучительно долгие эмпирические попытки отыскать причины глюков привели к неутешительным выводам: они как-то связаны с подключением переносного винчестера по интерфейсу FireWire и еще как-то зависят от длины пути к некоторым файлам с кириллическими именами. Неопределенность и скрытность программы, а также ее нежелание пойти навстречу в решении проблемы, в конце концов меня утомили и от пофайловых бэкапов пришлось отказаться. Справедливости ради замечу, что посекторные бэкапы логических дисков все это время делались безотказно.
При нестабильном выполнении основной функции – пофайловых бэкапов – дополнительные «навороты» программы, вроде запуска ОС уже во время процесса восстановления из резервной копии и всего остального, что я перечислял выше, выглядят неуместно, хотя, несомненно, позволяют привлечь покупателя. Именно покупателя, ведь комплекс платный.
Интерфейс программы минималистичен и прост, так что запутаться практически невозможно. Единственный минус – бескомпромиссная англоязычность – компенсируется заботой разработчиков о бесстрашных экспериментаторах. Прежде чем совершить деструктивное действие, программа запрашивает текстовое подтверждение, дать которое можно только приблизительно понимая, что, собственно, происходит. Так что, даже испытывая затруднения с английским языком, можно смело изучать программу "методом тыка" – ничего страшного вы не натворите, – тем более что ткнуть можно всего в четыре кнопки.
В результате резервного копирования будут созданы два файла – первый с расширением.xml будет содержать техническое описание бэкапа, а второй – одноименный, но с расширением.dat, собственно посекторный образ, в котором хранится копия всего системного раздела. Такая открытая структура, по заверениям разработчиков, позволит использовать бэкапы с другим альтернативным софтом. Не знаю – не проверял, так как реинкарнацию как отдельных файлов, так и образа целиком можно замечательно произвести из самой DriveImage XML.
Конечно, идеальных утилит не бывает, вот и у этой есть недостатки. Во-первых, поддерживаются только системы Windows XP, Windows Server 2003 и Windows Vista. Во-вторых, при восстановлении образа у программы возникают недоразумения с нестандартными интерфейсами (такими как FireWire), а также с некоторыми редкими RAID-контроллерами. Впрочем, на фоне ликвидации последствий «падения» жесткого диска или операционной системы необходимость однократно переключить HDD на стандартный IDE– или SATA-канал не кажется устрашающей. В-третьих, DriveImage XML ни в каком виде не поддерживает инкрементные бэкапы. Для образа операционной системы это не критично, так как значительная часть информации меняется от бэкапа к бэкапу и выигрыш от инкрементности был бы не очень велик. Наконец, последний недостаток программы – отсутствие возможности автоматически создать загрузочный CD, который выручил бы вас в случае поломки жесткого диска. Но есть и хорошая новость – как написано на сайте разработчика, DriveImage XML без труда встраивается в загрузочный диск WinPE, который может создать любой желающий из своего дистрибутива Windows. Описание этого процесса выходит за рамки сегодняшней статьи, но могу посоветовать с чего начать – с утилиты PE Builder (www.nu2.nu/pebuilder).
Впрочем, за рамки сегодняшней статьи вышло и много другое, о чем я собирался рассказать. Продолжение следует…
ТЕМА НОМЕРА: Программа радио на завтра
Софт прямого эфира
Среднестатистическую юзерскую информацию можно условно разделить по критерию «бэкапируемости» на три категории:
• Операционная система и программы.
• Долговременные хранилища.
• Актуальные рабочие данные.
Операционная система и программы – здесь подразумевается создание резервной копии рабочей ОС со всеми программами и персональными настройками. Конечно, если компьютер используется, к примеру, лишь для игр и работы с документами, подобные сложности излишни – в случае сбоя системы ее не составит труда переустановить. Но у меня и, уверен, у многих читателей «Компьютерры» рабочая операционная система представляет собой если не произведение искусства, то уж как минимум результат большого труда. Со времени установки ОС обрастает не одной сотней приложений (многие из которых требуют тщательной настройки), драйверами для кучи устройств, горячими кнопками, скриптами, ярлыками, куками браузера и еще тонной других индивидуальных мелочей – на восстановление всего этого хозяйства уйдет уйма времени. Благодаря общей концепции систем семейства Windows, столь нелюбимой приверженцами Linux [Они-то, небось, читая этот абзац, снисходительно улыбаются] и заключающейся в сокрытии от пользователя внутрисистемных процессов, единственный достаточно надежный способ «отбэкапить» рабочую Windows XP – это снять посекторный образ логического диска, на котором она установлена.
Долговременные хранилища – к этой категории относится весь багаж информации, которую пользователь несет с собой сквозь время. Это могут быть дистрибутивы программ, музыка, фотографии, проекты для 3D-моделирования, документы научных докладов – да все, что угодно. Характерная особенность такой информации в том, что она сравнительно редко модифицируется, однако требует надежного резервного копирования, так как обычно представляет собой наибольшую ценность для хозяина, в несколько раз превышающую стоимость всего компьютера, не говоря уж о стоимости жесткого диска.
Актуальные рабоЧие данные – это те проекты, которыми вы заняты в текущий момент времени. Обычно это динамично модифицируемые данные, которые требуют активного (ежедневного) бэкапирования в течение относительно небольшого срока. После завершения проекта все бэкапы можно смело отправлять в корзину.
Acronis True Image
Эта разработка российских программистов прожила у меня около полугода. От сонма низкокачественных поделок Acronis True Image отличается разительно. В первую очередь названием. Никаких тебе «Pro», «Ultra», «Expert» и прочих дешевых способов саморекламы. Все очень скромно и по делу: просто «Правдивая Картина». Acronis подходит к вопросу бэкапирования основательно. Программа глубоко интегрируется в операционную систему – устанавливает специальный драйвер виртуального устройства.При нестабильном выполнении основной функции – пофайловых бэкапов – дополнительные «навороты» программы, вроде запуска ОС уже во время процесса восстановления из резервной копии и всего остального, что я перечислял выше, выглядят неуместно, хотя, несомненно, позволяют привлечь покупателя. Именно покупателя, ведь комплекс платный.
DriveImage XML
Несмотря на мое брюзжание, по общему впечатлению Acronis True Image находится в пятерке лучших высокоуровневых программ "все в одном", берущихся сделать за пользователя все и сразу. И наше с ним неудачное знакомство во многом объясняется сложностью поставленной задачи, с которой, вполне вероятно, не справились бы и другие автоматизированные средства. Рассудив так, я продолжил поиски, взяв на вооружение юниксовскую концепцию: каждую функцию должно выполнять отдельное приложение, и каждое приложение – одну функцию. Для первой из поставленных задач – посекторых бэкапов – нашлась замечательная утилита DriveImage XML от Runtime Software. Она не ставит никаких драйверов, не лезет в автозагрузку, не устанавливает своих сервисов, не просит денег и занимает меньше двух мегабайт. Функционирование обеспечивается исконно присущей современным ОС Windows майкрософтовской технологией Volume Shadow Services (VSS). Благодаря ей, «слепки» диска можно создавать на лету, не перезагружая систему и вообще не прерывая текущей работы. Кстати, как всякое приличное приложение, DriveImage XML не устанавливает в систему свой планировщик, но поддерживает интерфейс командной строки, позволяющий запланировать выполнение бэкапа из любого другого шедулера, хоть бы и встроенного в Windows. Поддерживается компрессия создаваемых томов, а также разбиение образа на файлы меньшего объема.Интерфейс программы минималистичен и прост, так что запутаться практически невозможно. Единственный минус – бескомпромиссная англоязычность – компенсируется заботой разработчиков о бесстрашных экспериментаторах. Прежде чем совершить деструктивное действие, программа запрашивает текстовое подтверждение, дать которое можно только приблизительно понимая, что, собственно, происходит. Так что, даже испытывая затруднения с английским языком, можно смело изучать программу "методом тыка" – ничего страшного вы не натворите, – тем более что ткнуть можно всего в четыре кнопки.
В результате резервного копирования будут созданы два файла – первый с расширением.xml будет содержать техническое описание бэкапа, а второй – одноименный, но с расширением.dat, собственно посекторный образ, в котором хранится копия всего системного раздела. Такая открытая структура, по заверениям разработчиков, позволит использовать бэкапы с другим альтернативным софтом. Не знаю – не проверял, так как реинкарнацию как отдельных файлов, так и образа целиком можно замечательно произвести из самой DriveImage XML.
Конечно, идеальных утилит не бывает, вот и у этой есть недостатки. Во-первых, поддерживаются только системы Windows XP, Windows Server 2003 и Windows Vista. Во-вторых, при восстановлении образа у программы возникают недоразумения с нестандартными интерфейсами (такими как FireWire), а также с некоторыми редкими RAID-контроллерами. Впрочем, на фоне ликвидации последствий «падения» жесткого диска или операционной системы необходимость однократно переключить HDD на стандартный IDE– или SATA-канал не кажется устрашающей. В-третьих, DriveImage XML ни в каком виде не поддерживает инкрементные бэкапы. Для образа операционной системы это не критично, так как значительная часть информации меняется от бэкапа к бэкапу и выигрыш от инкрементности был бы не очень велик. Наконец, последний недостаток программы – отсутствие возможности автоматически создать загрузочный CD, который выручил бы вас в случае поломки жесткого диска. Но есть и хорошая новость – как написано на сайте разработчика, DriveImage XML без труда встраивается в загрузочный диск WinPE, который может создать любой желающий из своего дистрибутива Windows. Описание этого процесса выходит за рамки сегодняшней статьи, но могу посоветовать с чего начать – с утилиты PE Builder (www.nu2.nu/pebuilder).
Впрочем, за рамки сегодняшней статьи вышло и много другое, о чем я собирался рассказать. Продолжение следует…
ТЕМА НОМЕРА: Программа радио на завтра
Автор: Юрий Романов
Много лет назад, в эпоху расцвета программируемых калькуляторов, я, пожалуй, впервые увидел, как это происходит – программа на моих глазах рассчитывала отклик фильтра на внешний сигнал. Особенно меня поразило то, что когда входной сигнал «выключался», уравнение фильтра продолжало «выдавать» затухающие колебания на выходе, что, впрочем, и должно было быть, учитывая электрическую схему моделируемого устройства. Хорошо помню, как смотрел на мигающий дисплей калькулятора и тупо соображал: зачем же все эти резисторы, емкости и индуктивности, если все это вычисляется… Учился я тогда на первом курсе. Калькуляторы нам выдавали под расписку на кафедре прикладной математики…
ИСТОРИЯ
7 мая 1895г. А. С. Попов, а в июне 1896г. итальянский изобретатель Г. Маркони первыми применили искровые системы для передачи сообщений без проводов, открыв тем самым эпоху радио. Сегодня и уже более полувека к использованию в качестве средства передачи радиосообщений искра запрещена.
Своими соображениями, разумеется, я тут же поделился с преподавателем… Он посмотрел на меня жалостно и спросил: "И сколько времени вычислялся отклик?" "Четыре минуты!" – с энтузиазмом воскликнул я. Преподаватель усмехнулся, потрепал меня по плечу и отправился по своим делам…
К чему я все это вспоминаю?
Вероятно, со дня знаменитого доклада А. С. Попова 7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества, а может быть, и раньше – со времен Максвелла и Герца, конструирование радиотехнических устройств и их инженерный расчет являлись пусть и взаимосвязанными, но независимыми этапами работы любого радиоинженера. Лампы, транзисторы и даже отдельные блоки устройств – они работают. А логарифмическая линейка, калькулятор, ЭВМ – считают.
Тем удивительнее наблюдать, как с ростом быстродействия вычислителей – всего лишь быстродействия! – происходит нечто поразительное: мы все больше и больше приближаемся к тому, что процесс вычисления результата работы радиоэлектронного устройства сможем практически использовать вместо самого этого устройства, собранного из множества сложных и трудоемких в изготовлении компонентов. Во многих случаях мы уже сегодня так поступаем.
В мире радио много чего появилось и случилось за эти 112 лет… Но кажется, что столь концептуальных процессов, как эти, в его истории еще не бывало. Исключая, быть может, сам факт открытия радиоволн.
Желая от всего сердца поздравить наших читателей с Днем радио, мы с удовольствием направляем поздравления также математикам (математический аппарат дискретной фильтрации, быстрое преобразование Фурье и другие инструменты современного радиоинженера), разработчикам сигнальных процессоров, микросхем радиочастотных синтезаторов, коммутаторов и другого компьютерного… прошу прощения, уже радиотехнического железа, а также радиоконструкторам… или, может быть, уже радиопрограммистам?..
Много лет назад, в эпоху расцвета программируемых калькуляторов, я, пожалуй, впервые увидел, как это происходит – программа на моих глазах рассчитывала отклик фильтра на внешний сигнал. Особенно меня поразило то, что когда входной сигнал «выключался», уравнение фильтра продолжало «выдавать» затухающие колебания на выходе, что, впрочем, и должно было быть, учитывая электрическую схему моделируемого устройства. Хорошо помню, как смотрел на мигающий дисплей калькулятора и тупо соображал: зачем же все эти резисторы, емкости и индуктивности, если все это вычисляется… Учился я тогда на первом курсе. Калькуляторы нам выдавали под расписку на кафедре прикладной математики…
ИСТОРИЯ
7 мая 1895г. А. С. Попов, а в июне 1896г. итальянский изобретатель Г. Маркони первыми применили искровые системы для передачи сообщений без проводов, открыв тем самым эпоху радио. Сегодня и уже более полувека к использованию в качестве средства передачи радиосообщений искра запрещена.
Своими соображениями, разумеется, я тут же поделился с преподавателем… Он посмотрел на меня жалостно и спросил: "И сколько времени вычислялся отклик?" "Четыре минуты!" – с энтузиазмом воскликнул я. Преподаватель усмехнулся, потрепал меня по плечу и отправился по своим делам…
К чему я все это вспоминаю?
Вероятно, со дня знаменитого доклада А. С. Попова 7 мая 1895 года на заседании Русского физико-химического общества, а может быть, и раньше – со времен Максвелла и Герца, конструирование радиотехнических устройств и их инженерный расчет являлись пусть и взаимосвязанными, но независимыми этапами работы любого радиоинженера. Лампы, транзисторы и даже отдельные блоки устройств – они работают. А логарифмическая линейка, калькулятор, ЭВМ – считают.
Тем удивительнее наблюдать, как с ростом быстродействия вычислителей – всего лишь быстродействия! – происходит нечто поразительное: мы все больше и больше приближаемся к тому, что процесс вычисления результата работы радиоэлектронного устройства сможем практически использовать вместо самого этого устройства, собранного из множества сложных и трудоемких в изготовлении компонентов. Во многих случаях мы уже сегодня так поступаем.
В мире радио много чего появилось и случилось за эти 112 лет… Но кажется, что столь концептуальных процессов, как эти, в его истории еще не бывало. Исключая, быть может, сам факт открытия радиоволн.
Желая от всего сердца поздравить наших читателей с Днем радио, мы с удовольствием направляем поздравления также математикам (математический аппарат дискретной фильтрации, быстрое преобразование Фурье и другие инструменты современного радиоинженера), разработчикам сигнальных процессоров, микросхем радиочастотных синтезаторов, коммутаторов и другого компьютерного… прошу прощения, уже радиотехнического железа, а также радиоконструкторам… или, может быть, уже радиопрограммистам?..
Софт прямого эфира
Автор: Кононов, Владимир
Со времен Попова, Маркони, Герца прошло всего лишь чуть больше века, но каков прогресс в области связи! Современное высококачественное радиоприемное устройство – это довольно сложный и объемный аппарат, состоящий из сотен и тысяч компонентов, как правило, содержащий свой собственный вычислитель на одном, а иногда и нескольких процессорах для реализации многочисленных рабочих и сервисных функций. Посмотрим на один из вариантов упрощенной блок-схемы современного приемника (рис. 1), и станет ясно, какую прорву задач приходится решать для получения изделия высокого класса. Попробуем разобраться, что от чего зависит в приемном устройстве и какие качественные показатели являются самыми важными.
ИСТОРИЯ
Значение радио в войне было настолько велико, что в преддверии великой победы над фашистской Германией в 1945 г. и в связи с 50-летием изобретения радио день 7 мая был объявлен всесоюзным праздником – Днем Радио.
Еще не так давно – когда станций в эфире было не слишком много – на первом месте находилась чувствительность приемника, то есть его способность принимать слабые сигналы. Чувствительность приемника напрямую зависит от его полосы пропускания. В свою очередь, полоса пропускания определяется тем видом модуляции, для которой предназначен приемник (обычно приемники проектируются с возможностью приема сигналов нескольких видов модуляции). А если добавить селективность (возможность отстроиться от соседней мешающей станции), то задача еще более усложнится…
В настоящее время приоритетным параметром в приемнике становится динамический диапазон, характеризующий реакцию на сигналы мощных станций, работающих «рядом» с частотой настройки приемника. Действительно, что толку от высокой чувствительности, если соседняя мощная станция способна полностью заблокировать принимаемый сигнал? Современными средствами получить высокую чувствительность не проблема, вернее сказать, не такая уж сложная проблема. А вот получить большой динамический диапазон – не так просто. Почему? Да потому, что все каскады приемника (особенно на входе) работают в линейном режиме, для передачи сигнала от антенны на выход без искажений…
Теперь несколько слов о других блоках, из которых состоит современный приемник. В них тоже не все так просто. Чем обеспечить селективность при разных видах модуляции? Ответ один – фильтрами. Нам необходимо отфильтровать полезный сигнал и не пропустить побочный, вредный. Хорошие фильтры сложны и дороги. Современный кварцевый фильтр среднего класса стоит около 5 тысяч рублей, а в конструкции хорошего приемника этих фильтров много – но ничего не поделаешь, приходится идти на это. А ведь необходимо еще реализовать функции АРУ (автоматическая регулировка усиления), дистанционного управления, постараться соблюсти все требования эргономики – сложность задач, которые стоят перед разработчиками хорошего радиоприемного устройства, очевидна.
Обратим внимание еще на один важный момент: когда приемник собран "в железе", в нем уже трудно что-нибудь изменить, модернизировать. Ежегодно разрабатываются (и изготавливаются) тысячи приемников для различных применений, среди которых радиосвязь на земле, в воздухе и на море, создаются радиовещательные приемники, приемники сотовых телефонов, наконец радиоприемные устройства для космических объектов (а в космос потом не прыгнешь и не заменишь нужный блок на совершенно новый). Миллионы микросхем, транзисторов, резисторов, конденсаторов, фильтров и т. д. устанавливаются в приемники, которые через какое-то время устареют и станут ненужными. Конечно, скажут мне, это понятно, но что поделать, такова жизнь. И вот тут мы подошли к самому главному, к "изюминке".
Всем известно, что компьютерная техника сейчас достигла таких высот, которые нам и не снились пару десятков лет назад. Машины нынче быстрые, высокопроизводительные. Программные алгоритмы позволили моделировать на компьютерах большинство физических устройств, включая и те, которые в железе непросто было реализовать.
В 1821 году Фарадей узнает об опытах Эрстеда и Ампера по отклонению магнитной стрелки вблизи провода с током. Уже через несколько месяцев он доказывает существование вокруг проводника кольцевых магнитных силовых линий, то есть фактически формулирует правило буравчика. В его рабочем дневнике появляется запись новой задачи: "Превратить магнетизм в электричество".
Для решения сложнейшей по тем временам задачи потребовалось десять лет беспрерывных экспериментов. Фарадей поставил огромное количество опытов, но постоянно терпел неудачу. Первый успех пришел лишь в 1831 году. В одном из опытов использовался кольцевой сердечник из магнитомягкого железа с двумя изолированными обмотками. Выводы одной из них замыкались проводником, возле которого располагалась магнитная стрелка. В момент подключения к другой обмотке гальванической батареи стрелка отклонялась. В других опытах магнитная стрелка отсутствовала, а концы вторичной обмотки не замыкались, а лишь очень близко располагались, образуя разрыв в доли миллиметра. При замыкании и размыкании ключа, управляющего током в первичной обмотке, в этом малом промежутке проскакивала электрическая искра. Так была открыта электромагнитная индукция.
Однажды после лекции Фарадея в Королевском обществе, где он демонстрировал свои опыты, к нему подошел богатый коммерсант, оказывавший обществу материальную поддержку, и надменно спросил:
– Все, что вы нам здесь показывали, господин Фарадей, действительно красиво. Но теперь скажите мне, для чего годится эта магнитная индукция?!
– А для чего годится только что родившийся ребенок? – ответил рассердившийся Фарадей.
С ноября 1831 года Фарадей начал систематически печатать свои "Экспериментальные исследования по электричеству", составившие тридцать серий (более трех тысяч параграфов). Это великолепный памятник его научному творчеству.
Результаты опытов свидетельствовали о существовании нового вида материи – электромагнитных волн. 12 декабря 1832 года Фарадей сдал на хранение в архив Королевского общества запечатанное письмо, в котором сообщалось, что оно написано с целью закрепления даты открытия в случае его экспериментального подтверждения. Конверт был вскрыт лишь в 1938 году, 106 лет спустя.
Поразительны своей проницательностью основные мысли письма: электрическая индукция распространяется подобно волнам с конечной скоростью, световые явления не отличаются от электрической индукции, для анализа указанных явлений следует использовать теорию колебаний. Эти интуитивные догадки полностью перекликаются с идеями электромагнитной теории, разработанной много позднее Максвеллом и подтвержденной опытами Герца.
Никакие почести не уменьшили природную скромность Фарадея. Он отказался от дворянского звания, президентства в Королевском обществе, от крупных гонораров и даже от государственной пенсии. Следуя воле ученого, на его надгробии в Вестминстерском аббатстве выбито лишь два слова: Майкл Фарадей.
Продолжателем его дела стал другой выдающийся английский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831—1879), отличавшийся исключительным математическим талантом и солидной научной подготовкой. В 1855 году он опубликовал свою первую работу "О силовых линиях Фарадея", в которой облек в математическую форму идеи своего предшественника. В 1857 году Максвелл посылает эту статью самому Фарадею, пришедшему от нее в полный восторг и изумление от того, что математика не только не портит, но еще глубже раскрывает его идеи.
В 1865 году после тяжелой болезни Максвелл отправился на отдых в свое родовое имение в Шотландию, где полностью отдался научной работе. Именно здесь он начал писать свой знаменитый "Трактат по электричеству и магнетизму".
В 1864 году вышла его работа "Динамическая теория электромагнитного поля", в которой он дал развернутую математическую формулировку теории электромагнитного поля, чем доказывал существование электромагнитных волн. Максвелл считал, что в диэлектрике может существовать особый вид тока, связанный с перемещением силовых линий электрического поля. Этот ток, названный им "током смещения", подобно токам проводимости порождает вокруг себя магнитное поле. Было математически доказано, что изменение во времени силовых линий электрического поля неизбежно вызывает изменение магнитного поля, которое, в свою очередь, вызывает изменение электрического поля и создает в окружающей среде волновой процесс. Этот процесс Максвелл назвал электромагнитной волной. Он также пришел к выводу, что свет имеет электромагнитную природу и что электромагнитные волны любых частот распространяются со скоростью света и подчиняются световым законам, то есть имеют такие свойства, как отражение, преломление, дифракция, интерференция и поляризация. Характерно, что все доказательства были оформлены строго математически в виде ряда уравнений, носящих теперь имя их создателя.
Джеймс Максвелл безвременно сошел в могилу 48 лет от роду. Только через девять лет после его смерти молодой немецкий физик Генрих Герц на опыте доказал правоту всех положений Максвелла.
Редакция благодарит Музей радио им. А.С. Попова, а также Бориса Кошелева за разрешение использовать отрывки из его статей на radiomuseum.ur.ru/index1.html.
А теперь взгляните: приемники, представленные на рис. 2 (№1 – профессиональный связной приемник, №2 – приемник, собранный по новой технологии цифрового моделирования), равны по характеристикам; к тому же приемник №2 является еще и многофункциональным ИЗМЕРИТЕЛЬНЫМ прибором! (Конечно, для работы нового приемника необходим компьютер, но об этом дальше.)
Со времен Попова, Маркони, Герца прошло всего лишь чуть больше века, но каков прогресс в области связи! Современное высококачественное радиоприемное устройство – это довольно сложный и объемный аппарат, состоящий из сотен и тысяч компонентов, как правило, содержащий свой собственный вычислитель на одном, а иногда и нескольких процессорах для реализации многочисленных рабочих и сервисных функций. Посмотрим на один из вариантов упрощенной блок-схемы современного приемника (рис. 1), и станет ясно, какую прорву задач приходится решать для получения изделия высокого класса. Попробуем разобраться, что от чего зависит в приемном устройстве и какие качественные показатели являются самыми важными.
ИСТОРИЯ
Значение радио в войне было настолько велико, что в преддверии великой победы над фашистской Германией в 1945 г. и в связи с 50-летием изобретения радио день 7 мая был объявлен всесоюзным праздником – Днем Радио.
Еще не так давно – когда станций в эфире было не слишком много – на первом месте находилась чувствительность приемника, то есть его способность принимать слабые сигналы. Чувствительность приемника напрямую зависит от его полосы пропускания. В свою очередь, полоса пропускания определяется тем видом модуляции, для которой предназначен приемник (обычно приемники проектируются с возможностью приема сигналов нескольких видов модуляции). А если добавить селективность (возможность отстроиться от соседней мешающей станции), то задача еще более усложнится…
В настоящее время приоритетным параметром в приемнике становится динамический диапазон, характеризующий реакцию на сигналы мощных станций, работающих «рядом» с частотой настройки приемника. Действительно, что толку от высокой чувствительности, если соседняя мощная станция способна полностью заблокировать принимаемый сигнал? Современными средствами получить высокую чувствительность не проблема, вернее сказать, не такая уж сложная проблема. А вот получить большой динамический диапазон – не так просто. Почему? Да потому, что все каскады приемника (особенно на входе) работают в линейном режиме, для передачи сигнала от антенны на выход без искажений…
Теперь несколько слов о других блоках, из которых состоит современный приемник. В них тоже не все так просто. Чем обеспечить селективность при разных видах модуляции? Ответ один – фильтрами. Нам необходимо отфильтровать полезный сигнал и не пропустить побочный, вредный. Хорошие фильтры сложны и дороги. Современный кварцевый фильтр среднего класса стоит около 5 тысяч рублей, а в конструкции хорошего приемника этих фильтров много – но ничего не поделаешь, приходится идти на это. А ведь необходимо еще реализовать функции АРУ (автоматическая регулировка усиления), дистанционного управления, постараться соблюсти все требования эргономики – сложность задач, которые стоят перед разработчиками хорошего радиоприемного устройства, очевидна.
Всем известно, что компьютерная техника сейчас достигла таких высот, которые нам и не снились пару десятков лет назад. Машины нынче быстрые, высокопроизводительные. Программные алгоритмы позволили моделировать на компьютерах большинство физических устройств, включая и те, которые в железе непросто было реализовать.
История первая: Фарадей и Максвелл
Майкл Фарадей родился 22 сентября 1791 года в пригороде Лондона Ньюингтоне в семье кузнеца. Бедность родителей не позволила ему закончить начальное образование, и в возрасте тринадцати лет его послали для обучения к переплетчику. Работая с книгами, Майкл много читал, особенно интересуясь химией и физикой и стараясь опытами проверить прочитанное. Так формировался искусный экспериментатор, который до конца жизни не знал ни алгебры, ни геометрии.В 1821 году Фарадей узнает об опытах Эрстеда и Ампера по отклонению магнитной стрелки вблизи провода с током. Уже через несколько месяцев он доказывает существование вокруг проводника кольцевых магнитных силовых линий, то есть фактически формулирует правило буравчика. В его рабочем дневнике появляется запись новой задачи: "Превратить магнетизм в электричество".
Для решения сложнейшей по тем временам задачи потребовалось десять лет беспрерывных экспериментов. Фарадей поставил огромное количество опытов, но постоянно терпел неудачу. Первый успех пришел лишь в 1831 году. В одном из опытов использовался кольцевой сердечник из магнитомягкого железа с двумя изолированными обмотками. Выводы одной из них замыкались проводником, возле которого располагалась магнитная стрелка. В момент подключения к другой обмотке гальванической батареи стрелка отклонялась. В других опытах магнитная стрелка отсутствовала, а концы вторичной обмотки не замыкались, а лишь очень близко располагались, образуя разрыв в доли миллиметра. При замыкании и размыкании ключа, управляющего током в первичной обмотке, в этом малом промежутке проскакивала электрическая искра. Так была открыта электромагнитная индукция.
Однажды после лекции Фарадея в Королевском обществе, где он демонстрировал свои опыты, к нему подошел богатый коммерсант, оказывавший обществу материальную поддержку, и надменно спросил:
– Все, что вы нам здесь показывали, господин Фарадей, действительно красиво. Но теперь скажите мне, для чего годится эта магнитная индукция?!
– А для чего годится только что родившийся ребенок? – ответил рассердившийся Фарадей.
С ноября 1831 года Фарадей начал систематически печатать свои "Экспериментальные исследования по электричеству", составившие тридцать серий (более трех тысяч параграфов). Это великолепный памятник его научному творчеству.
Результаты опытов свидетельствовали о существовании нового вида материи – электромагнитных волн. 12 декабря 1832 года Фарадей сдал на хранение в архив Королевского общества запечатанное письмо, в котором сообщалось, что оно написано с целью закрепления даты открытия в случае его экспериментального подтверждения. Конверт был вскрыт лишь в 1938 году, 106 лет спустя.
Поразительны своей проницательностью основные мысли письма: электрическая индукция распространяется подобно волнам с конечной скоростью, световые явления не отличаются от электрической индукции, для анализа указанных явлений следует использовать теорию колебаний. Эти интуитивные догадки полностью перекликаются с идеями электромагнитной теории, разработанной много позднее Максвеллом и подтвержденной опытами Герца.
Никакие почести не уменьшили природную скромность Фарадея. Он отказался от дворянского звания, президентства в Королевском обществе, от крупных гонораров и даже от государственной пенсии. Следуя воле ученого, на его надгробии в Вестминстерском аббатстве выбито лишь два слова: Майкл Фарадей.
Продолжателем его дела стал другой выдающийся английский физик Джеймс Клерк Максвелл (1831—1879), отличавшийся исключительным математическим талантом и солидной научной подготовкой. В 1855 году он опубликовал свою первую работу "О силовых линиях Фарадея", в которой облек в математическую форму идеи своего предшественника. В 1857 году Максвелл посылает эту статью самому Фарадею, пришедшему от нее в полный восторг и изумление от того, что математика не только не портит, но еще глубже раскрывает его идеи.
В 1865 году после тяжелой болезни Максвелл отправился на отдых в свое родовое имение в Шотландию, где полностью отдался научной работе. Именно здесь он начал писать свой знаменитый "Трактат по электричеству и магнетизму".
В 1864 году вышла его работа "Динамическая теория электромагнитного поля", в которой он дал развернутую математическую формулировку теории электромагнитного поля, чем доказывал существование электромагнитных волн. Максвелл считал, что в диэлектрике может существовать особый вид тока, связанный с перемещением силовых линий электрического поля. Этот ток, названный им "током смещения", подобно токам проводимости порождает вокруг себя магнитное поле. Было математически доказано, что изменение во времени силовых линий электрического поля неизбежно вызывает изменение магнитного поля, которое, в свою очередь, вызывает изменение электрического поля и создает в окружающей среде волновой процесс. Этот процесс Максвелл назвал электромагнитной волной. Он также пришел к выводу, что свет имеет электромагнитную природу и что электромагнитные волны любых частот распространяются со скоростью света и подчиняются световым законам, то есть имеют такие свойства, как отражение, преломление, дифракция, интерференция и поляризация. Характерно, что все доказательства были оформлены строго математически в виде ряда уравнений, носящих теперь имя их создателя.
Джеймс Максвелл безвременно сошел в могилу 48 лет от роду. Только через девять лет после его смерти молодой немецкий физик Генрих Герц на опыте доказал правоту всех положений Максвелла.
Редакция благодарит Музей радио им. А.С. Попова, а также Бориса Кошелева за разрешение использовать отрывки из его статей на radiomuseum.ur.ru/index1.html.