Фермер, үнэг, галуу, үр тарианы таавар: 6 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:04

Бага байхдаа би аавуудынхаа номыг сонирхогч эрдэмтдэд зориулсан "The Scientific American Project of Projects Book" номыг авсан. Надад одоо ч гэсэн ном байгаа бөгөөд миний ойлгож байгаагаар энэ өдрүүдэд энэ номыг гаргахад хэцүү ном юм. Гэхдээ та одоо онлайнаар унших боломжтой. Энэ ном нь надад олон зүйлийг танилцуулсан боловч миний сонирхлыг татсан бүлэг бол Математикийн машин юм. Програм хангамж хөгжүүлэх сүүлийн карьераа эхлүүлэхэд минь нөлөөлсөн зүйл энэ байж магадгүй юм.

Энэ бүлэгт тухайн үеийн хэлхээг ашиглан орчин үеийн интеграл хэлхээ эсвэл транзистороос өмнө (реле ашиглан) ашиглаж байсан таавар шийдвэрлэх машинуудын тайлбарыг оруулсан болно. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн компьютерууд өнөөг хүртэл ашигладаг логик төхөөрөмжүүдийн нэг ижил ойлголтууд байсан.

Эдгээр өдрүүдэд та бүхэл бүтэн компьютерийн системийг хэдхэн доллараар хялбархан, хямдхан худалдаж авах боломжтой бөгөөд зүгээр л таавар эсвэл тоглоомоо програмчилж болно. Гэхдээ та компьютераа бүтээсэн логик хаалгыг ашиглан доод түвшинд олон зүйлийг хийж, тааварт тохируулсан тоног төхөөрөмж бий болгож чадна. Энэ нь практик эсвэл тохиромжтой биш байж болох ч энэ нь компьютер хэрхэн ажилладаг талаар олж мэдэх боломжийг танд олгоно. Энэ нь бас нэг төрлийн хөгжилтэй байдаг.

Алхам 1: Шаардлагатай материал

Та үүнийг бүхэлд нь Tinkercad Circuits дээр бүтээж, тааврын бодит ажиллагааг дуурайж болно.

Хэрэв та үүнийг биеэр бүтээхийг хүсч байвал танд дараахь зүйл хэрэгтэй болно.

4 сэлгэн залгах эсвэл унтраах.

1 товчлуур (түр зуурын)

2 жижиг талхны самбар.

9 LED.

9 1K эсэргүүцэл.

1 7475 дөрвөлжин түгжээтэй чип

2 7408 квадрат ба хаалга

1 7432 quad OR хаалга

3 ширхэг АА эсвэл ААА эс агуулсан 1 батерейны багц.

холбогч утаснуудын багц.

74xx серийн чипийн хувьд та эдгээрийн аль ч хувилбарыг ашиглаж болно. IE, 74xx хувилбарууд нь анхны TTL боловч та 74LSxx (бага эрчим хүчний хэрэглээ), эсвэл 74HCxx (тэр ч байтугай бага хүчин чадалтай смос хувилбарууд) гэх мэтийг ашиглаж болно. 74xx ба 74LSxx хувилбаруудыг ашиглахад хялбар гэдгийг санаарай. бусад бүх өөрчлөлтүүд нь мэдрэмтгий статик цахилгаан юм.

Алхам 2: логик логик

Логик логик нь аймшигтай сонсогдож магадгүй ч энэ нь үнэхээр энгийн зүйл юм. Boolean гэдэг нь зөвхөн 1 ба 0, эсвэл үнэн ба худал гэсэн үгтэй харьцаж байгаа гэсэн үг юм. Эсвэл электроникийн хувьд + ба -. Үүний логик хэсэг нь "хэрэв тийм бол" гэсэн утгатай болно. Хамгийн энгийн логик үйлдлүүд нь ердөө л AND, OR, NOT гэсэн гурван зүйл юм. Эдгээрийг хаалга гэж нэрлэдэг, учир нь тэдгээр нь хэлхээгээр дамжин цахилгаан гүйдэл дамжих хаалганы үүрэг гүйцэтгэдэг.

AND хаалга дараах байдлаар ажиллана. Энэ нь хоёр оролт, нэг гаралттай. Хоёр оролт нь 1 эсвэл 0, гаралт нь 1 эсвэл 0 байж болно. AND хаалганы хувьд оролт хоёулаа 1 байвал гаралт нь 1 болно. Үгүй бол 0 гарна.

OR хаалганы хувьд энэ нь бас хоёр оролт, нэг гаралттай байна. Хэрэв нэг эсвэл өөр оролт 1 бол гаралт нь 1 байна.

Эцсийн хаалга нь NOT хаалга бөгөөд зөвхөн нэг оролт, нэг гаралттай байдаг. Хэрэв оролт 1 бол гаралт 0 байна. Хэрэв оролт 0 бол 1 гарна.

OR ба AND хаалга нь 2 -оос дээш оролттой байж болно. Хялбар болгохын тулд тэдгээрийг 2 ба түүнээс дээш шугамаар нэг хаалгаар оруулж болно, гэхдээ үнэндээ 3 оролттой хаалга нь хоёр оролтын хоёр хаалгатай бөгөөд нэг нь нөгөөдөө ордог.

Та одоо компьютер бүтээхэд хэрэгтэй бүх зүйлийг мэддэг болсон. Хамгийн орчин үеийн компьютерууд ч гэсэн эдгээр гурван зүйлийг л ашигладаг, гэвч тэд сая сая ашиглаж магадгүй.

Тиймээс таавар бүтээцгээе.

Алхам 3: Фермер, үнэг, галуу, үр тарианы таавар

Номын хамгийн эхний зүйл бол фермер, үнэг, галуу, үр тарианы сонгодог тааврыг бүтээх логик хэлхээ юм. Энэхүү оньсого нь олон зуун жилийн турш янз бүрийн хэлбэрээр гарч ирсэн. Энэ бол хэдхэн дүрмийг агуулсан логикийн үндсэн таавар юм. Таавар дараах байдалтай байна.

Тариаланч хүн үнэг, галуу, үр тариа байдаг. Тэр гатлах ёстой гол руу ирдэг бөгөөд завь байдаг, гэхдээ энэ нь түүнийг болон өөр нэг зүйлийг нэг дор барьж чаддаг.

Тэр үнэгийг галуутай үлдээж чадахгүй, учир нь үнэг галуу иднэ. Үнэгнүүдийн хийдэг зүйл бол энэ бол тэдний мөн чанар юм.

Тэр галууг үр тариагаар үлдээж чадахгүй, учир нь галуу үүнийг идэх болно.

Тэр яаж гурвуулаа аюулгүйгээр голын нөгөө эрэг рүү аваачих вэ?

Энэхүү тааврыг бүтээхийн тулд бидэнд хэдэн зүйл хэрэгтэй болно. Нэгдүгээрт, фермер, үнэг, галуу, үр тариа тус бүрт дөрвөн унтраалгаар эхэлнэ. Усан онгоц руу явах замыг бид ингэж тодорхойлно.

Хоёрдугаарт, алхам алхмаар бүх зүйл хаана байдгийг санах таавар хэрэгтэй.

Дараа нь бидэнд завийг хэзээ хөдөлгөхийг хэлэх товчлуур хэрэгтэй болно.

Эцэст нь дүрмийг хэрэгжүүлэхийн тулд бидэнд логик хэрэгтэй.

Алхам 4: Санах ой

Энэхүү тааварт байгаа объектуудын байршлыг санахын тулд бид анхны хэлхээнд ашигласан релеээс илүү дэвшилтэт зүйлийг ашиглах болно. Энэ номыг бичиж байх үед транзистор байхгүй байсан ч релей байсан. Эдгээр релейнүүд нь товчлуур дарахад нөгөө талдаа товчлуурыг дарах хүртэл хаагдах бөгөөд хаалттай байх болно.

Өнөөдөр бид 4 битийн түгжээ гэж нэрлэгддэг нийтлэг бөгөөд хямд хэсгийг ашиглах болно. Компьютерийн логик дахь "бит" гэдэг нь дан ганц 1 эсвэл 0 гэсэн утгыг илэрхийлдэг. Энэ нь цифртэй ижил зүйл юм. Энэхүү нэгдсэн хэлхээ (эсвэл "IC" эсвэл "Chip") нь flip flop гэж нэрлэгддэг 4 логик бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ. Flip flop бол хэдхэн хаалгыг тохируулсан бөгөөд ингэснээр та 1 эсвэл 0 -ийг оролт болгон өгөхдөө 1 эсвэл 0 гаргаад дараа нь гацсан хэвээр байх болно. Тиймээс нэр нь flip / flop юм. Энэ нь 1 -ээс 0 рүү шилжих эсвэл 0 -ээс 1 рүү шилжих болно (эсвэл эсрэгээрээ байна уу?), Дараа нь тэндээ үлдэх болно. Энэ нь үндсэндээ хуучин хэлхээний дөрвөн релетэй ижил зүйлийг хийдэг.

Та ердөө хоёр хаалгатай энгийн хивс хийж болно, гэхдээ энэ түгжээнд байгаа нэмэлт функцтэй (хэд хэдэн хаалга шаардлагатай). Оролт өөрчлөгдөхөд гаралтын өөрчлөлтийг шууд оруулахын оронд оролтыг идэвхжүүлэх эсвэл идэвхгүй болгох өөр оролттой болно. Дүрмээр бол энэ нь хөгжлийн бэрхшээлтэй хэвээр байна. Энэ нь завийг нөгөө тал руу "илгээх" гэж оролдохоос өмнө хоёр шилжүүлэгчийг (фермер ба нэгийг) тохируулах боломжийг танд олгоно. Манай тойрог хуучнаасаа илүү ухаалаг болсон.

Бид одоо тааварт байгаа бүх зарчмуудын байршлыг тогтоож, санах чадвартай боллоо.

Энд бидний хэлхээг харуулав: 4 битийн түгжээ

Алхам 5: Дүрмийн логик

Дүрмийг дагаж мөрдөх, ямар нэгэн асуудал гарахад бид шаардлагатай хязгаарлалтыг хэрэгжүүлэхийн тулд логик логик хаалга ашиглах болно.

Асуудал байгаа эсэхийг тодорхойлохын тулд бидэнд дөрвөн шалгалт хэрэгтэй болно - хэрэв эдгээрийн аль нэг нь үнэн бол анхааруулах дохиог асаана уу.

1. Хэрэв тариа, галуу хоёр голын нөгөө талд байгаа бол фермер биш.

2. Хэрэв үнэг, галуу хоёр фермер биш харин голын нөгөө талд байгаа бол.

3. Хэрэв тариачин голыг гатлавал үнэг, галуугүй түүнтэй хамт байх болно.

4. Хэрэв тариачин голыг гатлавал үр тариа, галуу байхгүй болно.

Миний ашиглах логиктой яг таарч тохирохын тулд би үүнийг хэрхэн илэрхийлсэн болохыг анхаарна уу, түгжээнээс хэвийн эсвэл урвуу гаралттай AND хаалга, урвуу хаалга нь "үгүй" эсвэл "БИШ" шиг ажилладаг.

Тэдний аль нь ч үнэн байж, асуудал үүсгэж болох тул тэд бүгд OR хаалга руу хооллодог.

4 битийн түгжээг багтаасан логикийг дэлгэцийн зураг дээр харуулав. Энэ бол логик гэж нэрлэгддэг програм юм. Энэхүү програм нь унтраалгыг удирдахдаа логик урсгалыг харуулахад маш сайн бөгөөд '1' утга бүхий холболтыг цэнхэр өнгөөр тодруулдаг. Би таны оруулж болох файлыг логикоор хавсаргав.

Алхам 6: Жинхэнэ хэлхээний загвар

Одоо бид жинхэнэ ажлын хэлхээг бий болгож чадна. Tinkercad хэлхээг ашигласнаар бид техник хангамжийн бодит дүр төрх, функцийг дуурайх замаар үүнийг хийж чадна.

Tinkercad нь 7475 4 битийн түгжээтэй тул хэсэг нь хялбар байдаг. Хаалганы хувьд би тус бүр 4 AND хаалгатай хоёр чип ашиглахаар сонгосон (7408). Дөрөв, 3 оролт ба хаалга үүсгэхийн тулд бид хоёр AND хаалгыг ашигладаг бөгөөд нэг гарц нь нөгөө оролт руу ордог. Энэ нь хоёр дахь оролт, эхнийх нь 2 оролт бөгөөд 3 оролт ба гарцыг бий болгоно. OR хаалганы хувьд би ижил зүйлийг хийдэг. Дөрвөн OR хаалганы чип нь хоёр OR хаалгыг ашигладаг бөгөөд гаралт нь гурав дахь OR хаалга руу ордог. Нэг хаалга ашиглагдаагүй үлдсэн байна.

Tinkercad хэлхээний симуляцийг ажиллуулна уу