· Полное отсутствие аппаратных средств (кодек можно в расчет не брать) открывает практически неисчерпаемые возможности для создания высококлассных модемов. Если для создания аппаратной части достаточно разового вложения средств, то для создания микропрограммы необходимо нанимать команду разработчиков, а затем постоянно вкладывать деньги в разработку более совершенных алгоритмов, в исправление уже существующих ошибок, в поиск know-how. Все это в итоге приводит к удорожанию конечного продукта и уменьшению рынка сбыта. Именно поэтому многофункциональные модемы обходятся значительно дороже. В их стоимость входит дальнейшая разработка новых и поддержка уже существующих микропрограмм. Про адаптацию к нашим линиям в подобном случае говорить уже не приходится.
· Компактность. Для реализации софт-модема требуется лишь кодек и плата с двумя телефонными разъемами типа RJ-11. Открываются широкие возможности для интеграции софт-модемов в материнские платы, что мы сегодня и наблюдаем. Практически любая современная материнская плата имеет интегрированный кодек. Однако целесообразность подобного решения вовсе не очевидна. Во-первых, цена материнской платы возрастает на 10 – 20 долларов, что заставит призадуматься потенциальных покупателей, а также пользователей, имеющих аппаратные модемы. Во-вторых, не всегда есть возможность запретить системе использовать подобный модем (такие случаи пока еще встречаются), или она некорректно реализована. И наконец, не совсем понятно, чем модем лучше остальных периферийных устройств. Например, многим гораздо больше хотелось бы иметь интегрированный контроллер сканера или FM-тюнер.
· Быстрая реализация новых функций и протоколов.
· Отсутствие привязки к шине ISA.
· Низкая стоимость. Для наращивания возможностей и реализации новых протоколов достаточно изменить соответствующим образом микропрограмму. При этом начисто отсутствуют затраты по разработке аппаратной части и привязке программного комплекса к элементной базе. Так же просто решается вопрос с адаптацией микропрограммы к реальным условиям для каждого конкретного случая. На сегодня система команд процессоров Intel изучена достаточно хорошо, так что изменить код драйвера не составляет особого труда. Для отечественных линий, качество которых оставляет желать лучшего, такая адаптация необходима.
Появление спецификации PC 99, в которой шина ISA отсутствует как факт, заставляет производителей аппаратных модемов задуматься о целесообразности выпуска внутренних моделей с шиной ISA. С этой точки зрения интегрированные (встроенные в материнскую плату) софт-модемы, могут послужить промежуточным решением для пользователей, чей бюджет не позволяет купить новый аппаратный модем взамен старого. В системе Microsoft Windows 2000 поддержка шины ISA не предусмотрена, поэтому даже наличие материнской платы с этой шиной в данной ситуации уже не спасет.
Софт-модем представляет собой стандартное PCI-устройство. Microsoft Windows при установке такого модема распознает его как стандартное устройство и запрашивает драйверы, после чего все Windows-приложения могут обращаться к нему как к обычному модему. Несколько по-другому работают с модемом DOS-приложения. С их точки зрения модем представляет собой обычный СОМ-порт. Таким образом, драйвер модема должен уметь эмулировать полноценный СОМ-порт для работы подобных программ. К сожалению, большинство производителей вообще не предусматривают такой возможности. В результате некоторые программы и старые игры такой модем использовать не смогут. Это стоит учесть в том случае, если подобные программы разрабатывались на заказ и по каким-либо причинам разработчики их больше не поддерживают. Это могут быть, например, программы бухгалтерии и складского учета, рассчитанные на удаленных друг от друга пользователей, или программы автоматизации предприятия.
Современный модем — сложное устройство, состоящее из нескольких основных блоков и компонентов, обеспечивающих его функционирование
• Контроллер — реализует протоколы сжатия данных и коррекции ошибок. Кроме того, является связующим звеном между модемом и программным обеспечением компьютера (реализует программный интерфейс).
• Кодек — осуществляет двустороннее преобразование аналогового сигнала, поступающего из линии, в поток цифровых данных.
• ПЗУ (постоянное запоминающее устройство) — микросхема памяти, хранящая в себе программу работы модема, также называемую "прошивкой". Последние модели модемов допускают обновление и перезапись прошивки модема с помощью специального программного обеспечения (за исключением тех случаев, когда это не предусмотрено производителем).
• ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — микросхема оперативной памяти, хранящая данные до первого выключения питания. Предназначена для хранения и последующей обработки потока данных. Иногда в ней же хранятся текущие настройки для работы модема.
Со стороны телефонной линии самым первым устройством является блок интерфейса с телефонной линией. Основными функциями этого блока являются:
• обеспечение физического соединения с телефонной линией;
• защита от перенапряжения и радиопомех;
• набор номера;
• фиксация звонков;
• гальваническая развязка внутренних цепей модема и телефонной линии;
• согласование импеданса.
Далее сигналы попадают в дифференциальную систему, цель которой — разделение выходных и входных сигналов и компенсация влияния собственного сигнала на входные цепи. В наиболее простых моделях модемов этот узел исполняется в виде пассивной схемы, что зачастую приводит к сильной зависимости качества работы блока от сопротивления конкретной телефонной линии. Избавиться от такой зависимости могут только модели с активной дифференциальной системой, где необходимый для компенсации сигнал постоянно вычисляется сигнальным процессором и, "вычитаемый" из входного сигнала, обеспечивает необходимый уровень компенсации.
Подготовленные таким образом сигналы, попадают на ряд фильтров, усиливаются и оцифровываются с помощью АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) в блоке формирования аналоговых фронтов, так что дальнейшая обработка производится в цифровом виде. Одно из преимуществ такого подхода — улучшение качества обработки сигнала и удешевление схемы.
Обработанная информация поступает в цифровой сигнальный процессор (DSP), который и выделяет из нее на основе математических методов “нули” и “единицы”. Именно возможностями цифровой обработки сигнала этого блока определяется качество и скоростные возможности современных модемов.
Поддержка интерфейса с компьютером, управление DSP, реализация протоколов аппаратной коррекции ошибок и сжатия данных, управление интерфейсом с пользователем (индикаторы, кнопки и джамперы настройки), а также управление энергонезависимой памятью — вот далеко не полный список функций, лежащих на системе управления модемом (контроллере модема).
При этом если ранее микропрограмма хранилась в ПЗУ, изготовленном и "прошитом" на заводе, то теперь производители все чаще стали помещать ее в перезаписываемую флэш-память, что позволяет обновлять программу без аппаратного вмешательства. DSP, со "вшитой" в долговременную память (ПЗУ или flash, что допускает модернизацию) программой обработки, получил образное название "datapump" ("насос данных"). Подобная мультипроцессорная архитектура (так называемая функциональная мультипроцессорность) отлично работала в модемах на протяжении многих лет.
Сегодня актуальной становится "деинтеллектуаилизация" модема, для которой уже родилась и новая аббревиатура — HSP (Host Signal Processing, дословно — обработка ресурсами процессора компьютера). Несомненно, вычислительная мощность массовых процессоров семейства х86 позволяет переложить ряд задач обработки сигналов с DSP на CPU-машины и при этом получить даже дополнительные преимущества, заключающиеся в упрощении процедур модернизации специализированного и прикладного ПО и в снижении стоимости. Но это только одна сторона медали.
Наблюдается также тенденция потери модемом аппаратной независимости — в чипсеты встраиваются контроллеры сугубо "персональных" шин, таких, как РСI и USB (Universal Serial Bus), в сочетании с узкоспециализированными аппаратно-микропрограммными средствами, соответствующими требованиям тех или иных операционных систем. Это тоже, на первый взгляд, неплохо, потому как гарантирует снижение цены и повышение потребительских удобств.
Единственная аналоговая (и потому крайне важная) подсистема модема — DAA — все чаще реализуется в интегральном исполнении, что уменьшает количество необходимых для изготовления полнофункционального модема дискретных элементов (конденсаторов, резисторов и пр.) до единиц. Еще один почти отрадный факт: меньше элементов, меньше необходимых монтажных операций при сборке, следовательно — ниже стоимость и выше надежность.