Дыйкан, Түлкү, Каз, Дан табышмак: 6 кадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:41

Мен кичинекей кезимде, атам болгон китепти, "The American American Book of Projects of Amateur Scientist" деп атагам. Менде китеп дагы эле бар, менин түшүнүгүмдө, бул күндөрдө келүү кыйын китеп. Бирок сиз азыр интернеттен окуй аласыз. Бул китеп мени көп нерселер менен тааныштырды, бирок мени кызыктырган бөлүм математикалык машиналар жөнүндө болду. Бул мени программалык камсыздоону иштеп чыгуу боюнча акыркы карьерамды баштоого түрткү берген нерсе болушу мүмкүн.

Бул бөлүмдө заманбап интегралдык микросхемалардан мурунку транзисторлордон мурунку релелерди колдонуп, табышмактарды чечүүчү машиналардын сүрөттөөлөрү келтирилген. Бирок ошол эле түшүнүктөрдүн айрымдары бар эле, логикалык түзүлүштөр, алар азыркы компьютерлер бүгүнкү күндө дагы колдонуп келе жаткан нерсе.

Бул күндөрү сиз бир нече долларга бүтүндөй компьютердик системаларды оңой жана арзан ала аласыз жана жөн эле табышмакыңызды же оюңузду программалай аласыз. Бирок, сиз дагы табышмак үчүн ыңгайлаштырылган жабдыктарды түзүү үчүн, компьютерлерден курулган логикалык дарбазаларды колдонуп, төмөнкү деңгээлде көп нерселерди жасай аласыз. Бул практикалык же идеалдуу болбосо да, компьютерлердин кантип иштээрин билүүгө мүмкүнчүлүк берет. Бул дагы кандайдыр бир кызык.

1 -кадам: Керектүү материалдар

Сиз муну толугу менен Tinkercad схемаларында куруп, табышмактын чыныгы иштешин туурай аласыз.

Эгер сиз аны физикалык жактан кургуңуз келсе, анда сизге керектүү нерселер:

4 которуштуруу же жылдыруу.

1 баскыч (убактылуу)

2 кичинекей нан.

9 LED.

9 1K каршылыгы.

1 7475 төрт бурчтуу чип

2 7408 төрттүк жана дарбазалар

1 7432 quad OR дарбазасы

1 батарейка пакети 3 АА же ААА уячаларын камтыйт.

секирүүчү зымдардын топтому.

74xx сериясындагы чиптер үчүн булардын каалаган вариациясын колдонсоңуз болот. IE, 74xx версиялары оригиналдуу TTL, бирок сиз 74LSxx версияларын (аз кубаттуулукта пайдалануу) же 74HCxx (андан да төмөн кубаттуулуктагы смос версиялары) ж.б колдоно аласыз. башка бардык вариациялар сезгич статикалык электр.

2 -кадам: логикалык логика

Логикалык логика коркунучтуу сезилиши мүмкүн, бирок чындыгында абдан жөнөкөй. Логикалык жөн гана 1s жана 0s, же True жана False менен алектенип жатканыңызды билдирет. Же электроникада + жана -. Мунун логикалык бөлүгү бир топко чейин созулат "эгерде бул анда". Эң негизги логикалык операциялар бул үч нерсе: AND, OR ЖАНА ЭМЕС. Булар дарбазалар деп аталат, анткени алар чынында электр тогунун чынжыр аркылуу өтүшүнө түз дарбаза катары кызмат кылышат.

AND дарбазасы төмөнкүдөй иштейт. Анын эки кириши жана бир чыгышы бар. Эки кирүү 1 же 0 болушу мүмкүн, ал эми чыгышы 1 же 0. AND дарбазасы үчүн, эгер кириштердин экөө тең 1 болсо, анда чыгуу 1 болот. Болбосо, 0 чыгат.

OR дарбазасы үчүн анын эки кириши жана бир чыгышы бар. Эгерде тигил же бул киргизүү 1 болсо, анда чыгаруу 1 болот.

Акыркы дарбаза NOT дарбазасы, жана анын бир гана кириши жана бир чыгышы бар. Эгерде киргизүү 1 болсо, анда чыгым 0 болот. Эгерде кириш 0 болсо, анда ал 1 чыгарат.

OR жана AND дарбазаларында 2ден ашык кирүү болушу мүмкүн. Жөнөкөйлөштүрүү үчүн, алар бир дарбазага кирип бараткан 2 же андан көп сызыктар менен көрсөтүлүшү мүмкүн, бирок чындыгында, 3 кире турган дарбаза - бул эки 2 кирүүчү дарбаза, экинчисине тамак берүү.

Сиз азыр компьютерди куруу үчүн сизге керектүү нерселердин бардыгын билесиз. Атүгүл эң заманбап компьютерлер да ушул үч нерсени колдонот, бирок миллиондогон нерселерди колдонушу мүмкүн.

Ошентип, табышмак куралы.

3 -кадам: Фермер, Түлкү, Каз жана Дан Пазлы

Китептеги биринчи нерсе - Фермердин, Түлкүнүн, Каздын жана Дандын классикалык табышмактарын түзүүнүн логикалык схемасы. Бул табышмак жүздөгөн жылдар бою ар кандай формада болгон. Бул бир нече эрежелер менен логиканын негизги табышмагы. Табышмак төмөнкүчө.

Дыйкандын түлкүсү, казы жана эгиндери бар. Ал өтүшү керек болгон дарыяга келет, ал жерде кайык бар, бирок ал аны жана башка нерселерди бир убакта кармай алат.

Ал түлкү менен казды таштай албайт, анткени түлкү казды жейт. Түлкүнүн кылганы - бул алардын табияты.

Ал казды дан менен таштап кете албайт, анткени аны каз жейт.

Кантип ал үчөөнү аман -эсен дарыянын аркы өйүзүнө жеткире алат?

Бул табышмакты түзүү үчүн бизге бир нече нерсе керек. Биринчиден, төрт өчүргүчтөн баштаңыз, дыйкандардын ар бирине, түлкүгө, казга жана данга. Кайыкка кете турган жерди мына ушундай орнотобуз.

Экинчиден, биз табышмактын баары кадамдан кадамга чейин кайда экенин эстен чыгарбашыбыз керек.

Анан бизге кайыкты качан жылдыруу керек экенин айтуучу баскыч керек.

Акыр -аягы, биз эрежелерди ишке ашыруу үчүн кандайдыр бир логикага муктажбыз.

4 -кадам: Эстутум

Бул табышмактын ичиндеги нерселердин ордун эстеп калуу үчүн, биз оригиналдуу схемада колдонулган релеге караганда жакшыраак нерсени колдонобуз. Бул китеп жазылганда, транзисторлор жок болчу, бирок аларда релейлер болгон. Бул реле сиз баскычты басканыңызда, алар жабылып, анан башка тараптагы баскычты басмайынча жабык бойдон кала тургандай кылып өткөрүлгөн.

Бүгүн биз 4 бит ысырмасы деп аталган жалпы жана арзан бөлүктү колдонобуз. Компьютер логикасындагы "бит" бир эле 1 же 0 ге тиешелүү. Бул сан менен бирдей. Бул интегралдык микросхема (же "IC" же "Chip") флип -флоптор деп аталган 4 логикалык компоненттен турат. Флип -флоп - бул жөн эле бир нече дарбаза, андыктан сиз аны 1 же 0 деп киргизгенде, ал 1 же 0 чыгарат, анан "тыгылып" калат. Демек, аталышы flip / flop. Ал 1ден 0гө же 0дон 1ге ооп кетет (же тескерисинче?) Жана ошол жерде калат. Бул негизинен эски контурдагы төрт реле сыяктуу эле кылат.

Сиз эки гана дарбазасы бар жөнөкөй флип -флоп жасай аласыз, бирок бул ысырмадагылар кошумча функцияга ээ (дагы бир нече дарбазаны талап кылат). Киргизүү өзгөргөндө дароо эле өзгөрүүнүн ордуна, ал кирүүлөрдү иштетүүчү же өчүрүүчү башка киргизүүгө ээ. Адатта, ал майып бойдон калат. Бул кайыкты башка жакка "жөнөтүүгө" аракет кылардан мурун, эки которуштургучту (фермер жана бирөө) коюуга мүмкүндүк берет. Биздин схема ансыз деле акылдуураак.

Биз азыр баш катырмабыздагы бардык принциптердин жайгашкан жерлерин коюп, эстеп калуу мүмкүнчүлүгүнө ээбиз.

Азырынча биздин схема: 4 бит бекиткич

5 -кадам: Эрежелердин логикасы

Эрежелерди аткаруу жана көйгөй болгондо көрсөтүү үчүн, биз керектүү чектөөлөрдү ишке ашыруу үчүн логикалык логикалык дарбазаларды колдонобуз.

Көйгөй бар же жок экенин аныктоо үчүн бизге төрт тест керек болот - эгерде алардын бири чын болсо, анда эскертүү сигналын күйгүзүңүз.

1. Эгерде дан менен каз дыйкандын эмес, дарыянын аркы өйүзүндө болсо.

2. Эгерде түлкү менен каз дыйкандын эмес, дарыянын аркы өйүзүндө болсо.

3. Эгерде дыйкан дарыянын аркы өйүзүнө өтсө, түлкү жана каз жок.

4. Эгерде дыйкан дарыяны кесип өтсө жана анын жанында эгин да, каз да жок болсо.

Мен муну биз колдонгон логикага дал келүү үчүн кантип айтканымга көңүл буруңуз, алар AND дарбазалары кадимки же тескери чыгуулары бар, тескери келгендер "жок" же "жок" сыяктуу.

Кандайдыр бир көйгөйдү жаратып, алардын баары чындык болушу мүмкүн болгондуктан, бардыгы ЖЕ дарбазасына кирет.

Толтурулган логика, анын ичинде 4 бит бекиткич, скриншотто көрсөтүлгөн. Бул логика деп аталган программадан алынган. Бул программа '1' мааниси бар байланыштарды көк түс менен белгилеп, өчүргүчтөрдү башкарганда логиканын агымын көрсөтүү үчүн эң сонун. Мен логикалык түрдө жүктөй турган файлды тиркеп койдум.

6 -кадам: Чыныгы схеманын прототиби

Эми биз чыныгы жумушчу схеманы түзө алабыз. Tinkercad микросхемаларын колдонуп, биз муну аппараттын чыныгы көрүнүшүн жана функциясын симуляциялоо менен жасай алабыз.

Tinkercad 7475 4 разряддуу бекиткичке курган, ошондуктан анын бөлүгү оңой. Дарбазалар үчүн мен ар бири 4 AND дарбазалуу эки чипти колдонууну чечтим (7408). Төрт, 3 кириш жана дарбазаларды түзүү үчүн биз эки AND дарбазасын колдонобуз, алардын бири экинчисинин 1 киришине кирет. Бул экинчисине 1 киргизүүнү, ал эми биринчисине 2 кирүүнү калтырып, 3 кириш ЖАНА дарбазаны түзөт. ЖЕ дарбазасы үчүн мен дагы ушундай кылам. Төрт OR дарбазасынын чипи эки OR дарбазасын колдонот, натыйжалары үчүнчү OR дарбазасына кирет. Бир дарбаза колдонулбай калды.

Tinkercad схемаларында симуляцияны иштетүү