книги из ГПНТБ / Чачко А. Человек за пультом (Очерки антропотехники)

вывать изображение не десятки раз в секунду, а лишь ко­ гда потребуется и сколько потребуется. Приглядимся к ЭЛТ: какие ее элементы можно наделить свойством памяти?

Не пушку и не отклоняющую систему — их дело изме­ нять, а не хранить. Значит, экран.

Большие усилия истрачены исследователями, чтобы отыскать памятливый люминофор, люминофор с большим послесвечением. Но успех пришел с противоположной сто­ роны. Оказалось, что запоминающая ЭЛТ вообще не долж­ на светить!

Исследователи соскоблили со дна колбы слой люмино­ фора, нанесенный еще Уильямом Круксом, и покрыли экран скотофором, новым материалом, состоящим из кри­ сталлов хлористого калия. При попадании на скотофор электронного луча в кристаллах образуются цветовые центры — потемнения. Изображение рассматривается в от­ раженном свете и выглядит темно-пурпурным на белом фоне.

Трубка с т е м п о в о й з а п и с ь ю или хемитрон — так назва­ ли этот прибор. Он хранит изображение очень долго, не­ сколько месяцев. Чтобы стереть запись, необходимо выпу­ стить на волю электроны, захваченные кристаллами скотофора, что достигается нагревом экрана и требует нескольких секунд.

Крепко помнит хемитрон, да трудно забывает. Его разумно применять в небыстрых системах отображения информации.

А в быстрых? Где искать безинерционную память для быстрых СОИ? Приглядимся к лучу. Может быть, беда в том, что он электронный? Для электронного — нет запо­ минающего слоя. Вот если б луч был ультрафиолетовым...

Тогда к нашим услугам фотохромные материалы. Запись ультрафиолетом (материал темнеет, загорает в местах об­

ще

лучения); стирание — инфракрасными лучами; оба про­ цесса совершаются за микросекунды. Время хранения изображения — несколько дней (иные разработчики гово­ рят «неограниченно долго». И правы: для быстрых СОИ несколько дней — вечность).

Ф о т о х р о м н ы е трубки содержат, кроме традиционных составляющих, преобразователь электронных лучей в уль­ трафиолетовые и экран из фотохромного стекла. Трубки эти разработаны совсем недавно (первые сообщения о них появились в 1970 году); фотохромное стекло еще очень до­ рого. Поэтому трубки имеют малые размеры, а изображе­ ние увеличивается оптической проекцией.

Хемитрон и фотохромная трубка — только два члена из многочисленной семьи запоминающих ЭЛТ. Если допол­ нить обычную трубку сеткой и вспомогательной пушкой,

сетку. Орошающая пушка непрестанно поддерживает этот рельеф, а уж сетка испускает вторичные электроны, рождает луч, рисующий на экране.

Если вместо экрана натянуть диэлектрическую пленку, потенциальный рельеф не нужно поддерживать. В такой электростатической трубке скрытое изображение прояв­ ляется заряженным порошком. После записи ЭЛТ прихо­ дится наклонять, погружать в порошок. Мало радости для оператора, зато готовый прибор ксерографической печати, столь необходимый для вывода данных из вычислптельных машин.

А если... Читатель, вероятно, заметил уже, что детище Уильяма Крукса способно к поразительным перевоплоще­ ниям.

Вам мешает стеклянный экран? Вы хотели бы печатать изображение напрямую, без потерь в стекле? Пожалуйста, в ЭЛТ принтапикс — электронный луч заряжает проволоки

190

матрицы, а те татуируют изображение на электрографиче­ ской бумаге.

Требуется печатать построчно на фотопленке? Значит, изображения расположены на экране всегда в одном месте, кучно; здесь-то в конце концов и прожигается люминофор? Превратим экран в барабан, вращение которого позволит сделать износ люминофора равномерным. Такая трубка именуется ЭЛТ с линейной разверткой.

Вам не подходят габариты ЭЛТ, она слишком длинная1? Установим пушку параллельно экрану, а луч, послушный электронный луч, вернем на экран с помощью дополни­ тельной отклоняющей системы. Плоская трубка готова.

В вашей системе одно и то же изображение интересует нескольких операторов? Нельзя ли использовать одну труб­ ку для генерации изображения, а потом уж раздать видео­

сигнал? Можно. ЭЛТ с э л е к т р и ч е с к и м с ч и т ы в а н и е м похожа

на накапливающую трубку. Добав.лена лишь считывающая пушка и коллектор. Заметьте, электронный луч выступает в новой роли: он не рисует, а воспринимает скрытое изображение, модулируется им. Готовый сигнал поступает на сборник-коллектор, а оттуда — на ЭЛТ многочисленных пультов. Выгода здесь в том, что трубки в пультах — рабы главной ЭЛТ; им не нужны ни память, ни генераторы, ни логика, ничего, кроме видеосигнала из центра да питания.

Четыре «составляющих» у трубки: пушка, экран, откло­ няющая система, колба. Всего четыре, но создают они не­ обозримое поле для изобретательной мысли.

Если изменить число пушек... Или материал экрана...

Или его форму... Или сделать окно в колбе... Если ввести в колбу трафарет... Или сетку... Или коллектор. Если откло­ нить луч сначала сюда... Если объединить несколько «если» сразу.

Не могу удержаться, чтобы не привести один пример, только один. Цель разработки — плоская ЭЛТ для цифро­

191

буквенных данных. Способ изображения символов — та­ туировка. Авторы установили за катодом два параллель­ ных трафарета. Каждый трафарет представляет собой матрицу из восьми строк и восьми столбцов. Каждый эле­ мент этой матрицы не элементарен. В свою очередь, эле­ мент является матрицей, известной нам матрицей 5X7 от­ верстий.

Первый по ходу луча трафарет служит для выбора столбца (на весь искомый столбец подается положительный потенциал); второй трафарет — для выбора строки (тоже подачей плюсового потенциала). После трафаретов исход­ ный луч оказывается в нужной позиции, причем он раз­ дроблен на 5X7 лучиков.

Теперь в дело вступают две управляющие пластины. За пять тактов работы устройства они «затыкают» все лишние отверстия, после чего, на 6-м такте, разрешается прохождение оставшихся лучиков на экран. Нужный знак появляется на нужном месте. В этой остроумной трубке (ее толщина 50 мм!) знак татуируется не точка за точкой, а одновременно. Татуировка параллельная, вывод текста последовательный — символ за символом.

Трудятся изобретатели и технологи, появляются труб­ ки — малые и большие, символьные и графические, беспа­ мятные и схватывающие навсегда, длиной с иерихонскую трубу и плоские, как бумажник. А когда идея становится вещью, трубкой, за дело берутся психологи.

Разборчивы ли изображения, какова их четкость и кон­ трастность? Как влияют увеличение расстояния между экраном и оператором или изменение освещения пульта? Опасны ли искажения и помехи?

Искажения и помехи имеются на экране всегда, вопрос в том, какова их допустимая степень. Психологи изучают восприятие человеком безупречных символов в центре эк­ рана и несколько деформированных — по краям трубки.

192

В полезнЬш сигнал вводится шум — изображение мелькает, перекашивается, а психологи следят за оператором, одоле­ вает ли, не теряется ли.

Пионерские работы в изучении восприятия знаков вы­ полнены профессором А. А. Крыловым и его аспирантом Г. М. Товбиным в Ленинградском университете. Исследо­ вателей особо интересовали тяжкие поражения знаков, рас­ падение их контуров на фрагменты. Оператор принимает обломки за совсем иной знак, либо колеблется, подбирая целое к наблюдаемому фрагменту. Ученые нашли формы символов, в осколках которых все же сберегается ключевая информация обо всем знаке. Пользуясь улучшенным ими алфавитом, человек-оператор уверенно восстанавливает пораженные знаки; так антрополог Луис Лики по неполно­ му черепу восстановил внешний вид «человека умелого».

Для Альберта Александровича Крылова исследование знаков — одно из ответвлений его главного дела. А главное дело — проникновение в глубины переработки информации человеком-оператором. Многие ученые рассматривали че- ловека-оператора как «одиоканалыюе звено с ограничен­ ной пропускной способностью». Проще говоря, централь­ ные механизмы мозга их оператора в данный момент вре­ мени делают только одну работу и одолевают ее со скоростью, определяемой сложностью задачи. Все другие сигналы и работы на период выполнения дайной как бы не существуют, блокируются «на входе» оператора.

Концепция одноканальности упрощала математические модели и сослужила тем добрую службу проектировщикам СОИ. Автор и сам опирался на нее, когда рассчитывал пульт управления энергоблоком. Одна беда, пе все экспе­ риментальные факты соответствовали идее одноканально­ сти. Чтобы согласовать ее с реальностью, мне пришлось ввести п р е р ы в а н и я р а б о т по п р и о р и т е т а м . Оператор, если появляется важный, особенно аварийный

сигнал, прекращает менее важные действия и берется за диктуемую новым сигналом работу. Если враз возникают два равных по важности сигнала, оператор сначала делает ту работу, которая короче. Оценки относительной важности сигналов и длительности работ производит сам оператор — в напряженной обстановке управления. И, конечно, допу­ скает ошибки в назначении приоритетов. Модель, которой пользовался автор, учитывала и приоритеты, и ошибки в их назначении, но оставалась однокапальной.

Альберт Александрович Крылов порвал с одноканальностью и выдвинул концепцию включения. Теоретически и тонкими экспериментами он доказал, что новые сигналы не блокируются на «входе» оператора, а ведут к гибкой перестройке информационного процесса в мозгу чело­ века. «Целостность информационного процесса,— пишет А. А. Крылов,— заключается в непрерывном включении частных информационных процессов в единый информа­ ционный процесс. Немедленная обработка информации связана не с освобождением центральных механизмов, а с немедленной перестройкой всей информационной систе­ мы, в результате чего каждый «новыхг» частный информа­ ционный процесс становится элементом системы и осуще­ ствляется далее в составе этой системы».

В последних словах приведенного отрывка дважды встречается термин «система». И не случайно: концепция включения развита на основе системного подхода. Систем­ ный подход распространен Крыловым на решения опера­ тора. Условия задачи и цель представляют собой исходную систему. Ход решения состоит в смене промежуточных систем. «Новый» процесс, включаясь, приводит к пере­ стройке промежуточной системы в иную систему и, естест­ венно, после перестройки все происходит иначе, чем до нее: новые условия, а то и изменившаяся цель.

Концепция включения сформулирована детально и чет­

194

ко, а поэтому может быть переведена на математические рельсы. Автор почти уверен, что перевод произойдет в ближайшее время и что локомотивом для маневра послу­ жит порождающая семантика.

Быть может, у читателей сложилось впечатление, что психологи успевают за бурным прогрессом электронно-лу­ чевых трубок. Ошибка: здорово отстают. Трубки, точнее дисплеи на основе ЭЛТ, сейчас внедряются во все отрасли народного хозяйства. Значит, необходимо психологически исследовать множество оперативных ситуаций и множест­ во гипертекстов. Советские психологи только разворачи­ вают эти работы.

Здесь резонно вспомнить о том, что дисплей — не толь­ ко устройство вывода информации на экран, но и устрой­ ство ввода данных в ЦВМ. Все, что ужо известно нам о клавиатурах, о контактных, звуковых и световых каран­ дашах, об индикационных процессорах,— все это надлежит немедленно «включить» в новую систему — в дисплей. На рис. 27 показана анатомия характерного дисплея. Он оснащен клавиатурой и световым карандашом, сигналы от которых поступают в индикационный процессор (положе­ ние светового карандаша вначале преобразуется в цифро­ вой код).

Индикационный процессор перерабатывает вводимые данные и порождает изображение на экране ЭЛТ. Он вы­ числяет шаг за шагом текущие координаты и яркость луча и помещает их в регистры осей « X » и « У » и в регистр ярко­ сти. Цифровые данные, содержащиеся в регистрах, пре­ вращаются с помощью преобразователей в значепия откло­ няющего напряжения и в величину напряжения подсветки. После усиления напряжения поступают на отклоняющую систему п прожектор ЭЛТ. Индикационный процессор строит любое изображение тем же способом, каким татуи­ руются знаки — «по точкам».

Точечный способ прост, но, согласитесь, он заключает электронный луч в стеснительные колодки. Нам, например, надо изобразить отрезок прямой, луч легко и свободно про­ чертил бы его на экране, да нельзя, луч закрепощен. Пря­ мую приходится собирать из точек, как бы нанизывая бусинки на нить. Чтобы скромный отрезок явился нашему взору, процессор должен пропустить через регистры десят­ ки координат. То же с рисованием окружностей или эллип­ сов, или любых иных кривых.

Раскрепощению луча способствуют генераторы, также

196

входящие в схему дисплея. Г е н е р а т о р у в е к т о р о в достаточ­ но получить от процессора начальную точку да знак и ве­ личину прирощения. Остальное его личное дело: генератор начинает, где указано, и ведет луч вверх, если знак приро­ щения положительный, или вниз, если знак отрицатель­ ный. Наклон прямой, которую чертит, повинуясь генерато­ ру, луч, диктуется величиной прирощения. Процес­ сор вмешивается лишь тогда, когда пора остановить ри­ сование.

Г е н е р а т о р о к р у ж н о с т е й тоже вполне самостоятелен. Процессор сообщает ему, где поместить центр окружности и каков ее радиус. Генератор соответственно вращает луч, изображая всю окружпость, или ее часть — дугу, длина которой ограничивается сигналом остановки, приходящим свыше, от процессора.

Используя генераторы векторов и окружностей, про­ цессор может «собрать» па экране любую фигуру, и не из точек, а пз фрагментов: так многорядное ожерелье связы­ вают из готовых низок бус. Фигуры, сложенные из дуг

иотрезков, не идеальны, хотя и удовлетворительны для многих применений. Там, где требуется большая плавность

имягкость переходов, там в отряд генераторов резонно включить рисовальщиков эллипсов, или гипербол, или...

Собственно, и рисование знаков, сборку их из сегментов,

можно поручить отдельному работнику — г е н е р а т о р у с и м ­

во л о в .

Аколи так, не отказаться ли нам вовсе от регистров и точечного способа управления лучом? Не стоит отказы­ ваться, и вот почему.

Точки на изображениях имеют самостоятельное значе­ ние. «Картинки» на экране дисплея, которые любят разгля­ дывать астрофизики, представляют собой скопления точек. Географам нравятся композиции из точек и линий. Наш отказ повел бы к рисованию точек как «очень коротких

197

векторов». Сияв с луча колодки, мы незамедлительно одели бы иа него вериги.

Точечный способ хорош также, чтобы обстругать фи­ гуру на тех ее хитрых участках, где топорная работа гене­ раторов слишком груба.

Если угодно, станем именовать набор регистров п пре­ образователей г е н е р а т о р о м т очек . Программа сборки изоб­ ражения, хранящаяся в дисплейном процессоре, обращает­ ся к генератору точек, как обращается к другим подвласт­ ным ей генераторам.

Рпс. 27 сделан нами нарочпо не подробным. Не ука­ зано внутреннее содержание квадратиков «Генераторы» и «Индикационный процессор». Квадратик «Генераторы» может состоять только из генератора символов, а квадра­ тик «Индикационный процессор» представлять собой жест­ кое устройство, развертывающее символы по строкам и столбцам и возобновляющее текст с должной частотой. Такой «Индикационный процессор» получает первоначаль­ ный текст от ЦВМ, а поправки — от оператора (световым карандашом указывается, куда вносится поправка, а нажа­ тием клавишей — в чем она состоит). Дисплей служит для редактирования текста и для возврата текста в ЦВМ. Тако­ во, например, устройство типа «Экран», способное показать текст объемом 32 строки по 64 символа в строке.

Немало, но меньше, чем содержится в странице книги большого формата. Чтобы ЭЛТ передавало книгу «страни­ ца в страницу», необходимо воспроизводить 64 строки по 72 знака в каждой, всего 4608 знаков. Дело не только в ка­ честве самой трубки — хотя мелкопись предъявляет свои требования и к заточке луча, и к точности его посылки, и к люминофору экрана — дело в емкости памяти для хра­ нения страниц, в сложности логических устройств, в быст­ родействии дисплея. «Дисплей — книга» нуждается в ми­ ни-ЦВМ для своего обслуживания. Трубку, кстати,

198