Киpпичики

Нравится Киpпичики
Бакаев А.Н.

Чем дольше я общаюсь с компьютером, тем все больше мне кажется что это не просто бездушная железка, созданная человеческой мыслью, а скорее всего город или даже целый мир. В этом мире как и в реальном существуют сооружения, магистрали, порты и множество других объектов. Так же как для строительстве любого здания используются кирпичи или какие-либо другие блоки, так и при строительстве компьютера используются более простые элементы из которых и строится вся система. Перед тем как рассказать о этих "строительных" блоках необходимо уточнить - а для чего же собственно выстраивается все это здание.
Самое простое объяснение какое можно дать - для нормальной жизни тех существ которые населяют этот город. Более приземлённое объяснение будет выглядеть так - для регулировки движения электрического тока. А как объяснить - что же такое электрический ток? Кроме того что электрический ток это то, что есть в розетке, есть ещё и другое объяснение этому явлению. Школьный курс физики гласит - "Электрический ток это направленное движение носителей заряда".
Самый простой элемент это - резистор или как еще его называют - сопротивление. Последние название очень точно определяет его назначение. Резистор предназначен для того чтобы задерживать движение тока. К примеру, Вы едете по широкой магистрали а впереди поставили заграждение которое сузило дорогу вполовину. Как поведут себя водители в этой ситуации? Конечно же снизят скорость и будут ждать своей очереди для проезда. Т.е. плотность движения снизится примерно вполовину. А если затор будет продолжаться, то самые нетерпеливые будут искать объездные пути. Так и ток, если на его пути поставить резистор, снизит свою скорость и будет искать обходной путь.
Следующий элемент - конденсатор. Его предназначение - накапливать ток. Самый простой конденсатор представляет собой две пластины разделённые между собой каким-либо слабо пропускающим электричество материалом (например воздухом). Если теперь подключить эти пластины к источнику тока (батарейке), то на противоположных пластинах появятся противоположные по знаку заряды.
Наверное всем известно что такое ниппель. Это устройство пропускающее воздух только в одном направлении. Благодаря такой маленькой, но очень важной штучке автомобили имеют накаченные воздухом шины которые придают некоторые черты комфортности при езде по нашим дорогам. Устройство по принципу своему схожее с ниппелем в электротехнике называется диодом. И в большинстве случаев выполняет функции регулировщика одностороннего движения - туда можно, оттуда - нет.
Один из наиболее важных в строительстве компьютера компонентов - транзистор. Представить транзистор можно в виде крана регулирующего подачу воды. Долгое время транзисторы так и называли - "вентиль". Поэтому представить транзистор можно в виде крана регулирующего подачу воды. В зависимости от того как сильно открывают кран или как часто или все это вместе из крана бежит вода. При этом прикладывая небольшое усилие к крану мы можем получить достаточно мощный поток воды. Но это из другой области применения транзисторов. В компьютерах же транзистор используется только на открывание-закрывание потока.
Это все кирпичики из которых строится компьютер. И именно из них раньше строились вычислительные машины (если не говорить о тех временах, когда использовались электронные лампы). Но со временем эти элементы заменялись на более быстродействующие, более миниатюрные и сейчас построение компьютеров ведется при помощи "блоков" и "панелей" скомпонованных из этих составляющих. Такие блоки называются микросхемы и состоят из миллионов транзисторов, диодов, резисторов и конденсаторов.
Все, описанные элементы объединяются в одну группу - аналоговых элементов. В строительстве компьютера используют такие же элементы, но при этом они объединяются в другую группу - цифровых устройств. Разница между ними заключается в том что сигнал на аналоговые элементы подается плавно, без резких перепадов. А в цифровых устройствах таких плавных сигналов не бывает. В них используются "цифры": "1" - сигнал есть, "0" - сигнала нет. И чем резче будет переход от "1" к "0" и наоборот - тем лучше будут работать устройство.
Прежде чем продолжить рассказ о устройстве компьютера нужно сказать что в компьютере все построено на двух состояниях либо "да" либо "нет". Третьего не дано. Так же и с током - его величина может быть немножко больше или немножко меньше заданных значений но все равно будет считаться он либо есть, либо его нет. Поэтому все элементы использующие в своей работе такие два состояния называются "логическими" элементами. Для отображения состояния входных и выходных сигналов используется цифровая запись. Наличие сигнала принято обозначать "1" а его отсутствие "0".
Первый логический элемент который мы рассмотрим это элемент "ИЛИ". Для того чтобы понять его работу представим такую ситуацию: садовый разбрызгиватель подключен к двум водопроводным кранам одновременно, для того чтобы вода попала на грядки необходимо включить один из кранов, первый ИЛИ второй, ИЛИ оба крана вместе. Так и в логическим схеме, для того чтобы получит сигнал на выходе нужно подать сигнал на один из входов или на оба входа одновременно. В цифровом виде его работу можно описать следующей таблицей:
Вход 1Вход 2Выход
0+0=0
0+1=1
1+0=1
1+1=1

Следующий логический элемент - "И". Объяснить его работу можно вспомнив принцип изготовления некоторых взрывных устройств. В "Справочнике террориста-любителя" описана методика получения взрывчатых веществ из невзрывчатых материалов. Берут два совершенно безопасных материала, которые по отдельности не то, что взорваться, гореть то не смогут. Смешивают их и получают "большой бум". Так и в элементе "И" сигнал на выходе появится только в том случае если на первый И на второй входа подан импульс. Описательная таблица работы:
Вход 1Вход 2 Выход
0+0=0
1+0=0
0+1=0
1+1=1

Еще один маленький, но вместе с тем наиболее важный блок - "триггер". Принцип работы триггера напоминает работу регулировщика направляющего движение по одной из двух магистралей. Точно так же триггер - это схема имеющая один вход и два выхода. При поступлении импульса на вход триггера на первом выходе появляется сигнал который может сохраняться до тех пор пока на вход не поступит следующий импульс. Приход следующего импульса на вход триггера приведет к тому что сигнал на первом выходе пропадет и появится на втором выходе. Иначе триггер можно определить как схему с двумя устойчивыми состояниями.
Теперь попробуем построить небольшое устройство из наших блоков. Этим устройством будет счетчик импульсов.

Опубликовано:17/01/2000
Автор:ВШБ
Читателей:429

Оценка статьи: ОтвратительноУжасноПлохоСреднеХорошоПохвальноОтличноПревосходноПрекрасноВеликолепно! [Голосов: 0]



Новости науки Первый растительный препарат от аллергии готовят сибирские
Первый растительный препарат от аллергии готовят сибирские
Новое растительное вещество открыли ученые из Сибирского государственного медицинского университета. Оно способно не просто подавлять симптомы аллергии, а блокировать аллергический
Новости науки В Якутии обнаружили замороженных детенышей пещерного льва
В Якутии обнаружили замороженных детенышей пещерного льва
В мире есть единственная пара замороженных и целых детенышей пещерного льва, и обнаружили находку в России! 12 августа 2015 года нашли на берегу реки Уяндина в Абыйском районе Якутии в 57-ти
Новости науки Интеллектуальные права. Семинары в Санкт-Петербурге
Интеллектуальные права. Семинары в Санкт-Петербурге
Многие люди считают, что право интеллектуальной собственности – это что-то такое, что их совершенно не касается. Это касается изобретателей, которые что-то создают, художников и музыкантов, пишущих шедевры, однако простым людям знание о видах и способах защиты интеллектуальных прав не нужно. На самом же деле интеллектуальные
Новости науки Новый вид многоножек обнаружили российские ученые
Новый вид многоножек обнаружили российские ученые
Ученые России обнаружили новый вид многоножек на территории биосферного Алтайского заповедника. Не только сохраняются на охраняемых природных территориях уже известные виды науке, но и
Новости науки Уникальный нанопластырь изобрели российские ученые
Уникальный нанопластырь изобрели российские ученые
Российские ученые изобрели то, что может некоторые процессы в хирургии изменить почти до неузнаваемости. С другой стороны эту новинку, очевидно, все и с удовольствием будут использовать, и в
Новости науки Шезлонг для дачи и загородного дома: как сделать верный выбор
Шезлонг для дачи и загородного дома: как сделать верный выбор
Приятное расслабление в тени фруктовых деревьев в комфортном шезлонге - не это ли мечта уставшего от суеты мегаполиса горожанина? С наступлением лета все больше жителей устремляются на дачные участки, желая насладиться общением с природой. Удобная и практичная мебель для дачи - непременный атрибут летнего отдыха, поэтому к
Личность в истории Сперанский М. М. (1772-1839)
Сперанский М. М. (1772-1839)
Русский государственный деятель. Из семьи сельского священника. Фамилию получил при записи в семинарию от
Крылатые слова Свинью подложить.
Свинью подложить.
Иносказательно - причинить кому-нибудь большую неприятность; учинить исподтишка неожиданную
Биологический Хромосомы
Хромосомы
Хромосомы были открыты при изучении клетки под световым микроскопом. В ней были открыты
Личность в истории Александр Великий (356-323 гг. до н. э.)
Александр Великий (356-323 гг. до
Создатель огромной империи, известной в истории под его именем (империя Александра Македонского). Сын
История 1937 Алан Тюринг публикует работу "О вычислительных числах применительно к проблеме выбора решений"
1937 Алан Тюринг публикует
Математик Алан Тюринг публикует работу "О вычислительных числах применительно к проблеме выбора решений", в
Линия времени 1930-1880 до н.э. Упадок шумеро-аккадского царства.
1930-1880 до н.э. Упадок
В правление ІІІ династии Ура аморейские племена вторглись на территорию Шумера и Аккада, и единое
Хочу все знать Полярные зоны
Полярные зоны
Лучи солнца слабее всего нагревают землю у полюсов, поэтому полярные зоны - самые холодные места на планете.
Линия времени 508 до н.э.
508 до н.э.
Договором между Римом и Карфагеном признаются исключительные интересы Рима на Апеннинском полуострове и
Словарь Самонастройка (bootstrapping)
Самонастройка (bootstrapping)
В микроЭВМ - загрузка операционной системы или монитора после включения питания. Выполняется программой