Yksi siistimmistä jutuista piireissä on se, että piirit voivat luoda taidetta.
Jos minulla on esimerkiksi idea, voin luoda sen piirien avulla.
Joten jos sinulla on ideoita, voit käyttää teknologiaa niiden herättämiseksi henkiin.
Tietokoneen jokainen syöttö ja ulostulo on tietynlaista informaatiota,
mikä voidaan esittää "on" -ja "off"-elektronisten signaalien
tai ykkösten ja nollien avulla.
Syöttönä tulleen tiedon ymmärtämiseksi ja sen muuntamiseksi tiedoksi,
koneen tulee muokata ja yhdistää signaalit.
Tämän saavuttamiseksi tietokone käyttää miljoonia pieniä elektronisia
komponentteja jotka yhdessä muodostavat piirejä.
Katsotaan piirejä tarkemmin ja miten ne muokkaavat ja käsittelevät tietoa,
jota edustetaan ykkösillä ja nollilla. Tämä on todella yksinkertainen piiri.
Se ottaa elektronisen signaalin on/off ja vaihtaa sen suunnan.
Joten jos antamasi signaali on 1, piiri antaa sinulle nollan.
Jos annat piirille nollan, se antaa sinulle ykkösen. Sisään menevä signaali
ei ole sama kun ulos tuleva signaali, ja kutsumme sitä nimellä "not".
Monimutkaisemmat piirit voivat ottaa useampia signaaleja ja yhdistää niitä
antaen sinulle eri tuloksia. Tässä esimerkissä piiri ottaa kaksi
signaalia, jotka voivat olla 1 tai 0. Jos kumpi tahansa sisääntuleva
signaali on 0, on tulos myös nolla. Piiri antaa sinulle ykkösen vain,
jos kummatkin signaalit ovat 1. Kutsumme tätä piiriä nimellä "and".
Käytössämme on useita pieniä piirejä jotka suorittavat loogisia laskutehtäviä.
Yhdistämällä nämä piirit toisiinsa, voimme luoda monimutkaisempia piirejä,
mitkä suorittavat monimutkaisempia laskuja. Voit esimerkiksi luoda piirin mikä lisää
2 bittiä yhteen nimeltä "adder". Tämä piiri ottaa 2 erillistä bittiä, kukin 1 tai 0,
ja lisää ne yhteen summan laskemiseksi.
Summa voi olla 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, tai 1 + 1 = 2.
Tarvitset kaksi lähtöjohtoa, koska summan esittämiseen voi kulua jopa kaksi binaarinumeroa.
Nyt kun sinulla on yksi summaaja lisätäksesi tietoa kahden bitin verran,
voit koota useita rinnakkaisia kertoimia ja luoda paljon suurempia lukuja.
Tämä on esimerkki miten 8-bittinen summaaja lisäisi numerot 25 ja 50.
Jokainen luku esitetään käyttämällä 8 bittiä, mikä johtaa 16 erilaiseen sähköiseen signaaliin,
jotka menevät piiriin. 8-bittisen summaimen piirissä on paljon pieniä summaimia, jotka
yhdessä laskevat summan. Erilaiset sähköpiirit voivat suorittaa
muitakin yksinkertaisia laskelmia, kuten vähennys- tai kertolaskuja.
Itse asiassa kaikki tietokoneesi tietojenkäsittely on vain suuri määrä pieniä
yksinkertaisia toimintoja. Jokainen tietokoneen suorittama yksittäinen
toimenpide on niin yksinkertainen, että voit tehdä sen itse,
mutta nämä tietokoneiden sisällä olevat piirit ovat paljon nopeampia.
Ennen vanhaan nämä piirit olivat suuria ja kömpelöitä.
8-bittinen summain saattoi olla yhtä suuri kuin jääkaappi ja yksinkertaisen
laskun suorittaminen kesti minuutteja. Nykyään tietokonepiirit ovat kooltaan
mikroskooppisia ja paljon nopeampia.
Miksi pienet koneet ovat myös nopeampia?
Mitä pienempi piiri, sitä pienempi on myös elektronisten signaalien kulkema välimatka.
Sähkö liikkuu melkein valon nopeudella, minkä vuoksi nykyaikaiset piirit suorittavat
miljardeja laskelmia sekunnissa.
Joten kun pelaat tietokonepeliä, nauhoitat videota tai tutkit kosmosta, eli kaikki mitä
voisit tehdä tekniikan avulla, vaatii paljon nopeaa tiedonkäsittelyä.
Tämän monimutkaisuuden alla on vain paljon hyvin pieniä piirejä,
jotka kääntävät binaarisia signaaleja nettisivuiksi, videoiksi, musiikiksi ja peleiksi.
Nämä piirit voivat jopa auttaa meitä purkamaan DNA:ta
sairauksien diagnosoimiseksi ja parantamiseksi.
Joten mitä sinä haluat tehdä näillä piireillä?