CUM FUNCȚIONEAZĂ COMPUTERELE CIRCUITE ȘI LOGICĂ
Una dintre cele mai tari chestii pe care le-am descoperit despre circuite
este că ele pot fi o artă, dacă aș avea o idee creativă, o pot ilustra folosind circuite.
Așadar, dacă ai idei, poți folosi tehnologia pentru a le aduce la viață.
Fiecare intrare sau ieșire a unui computer este de fapt un tip de informație
care poate fi reprezentată de semnalele electrice pornit sau oprit
sau de 1 sau 0.
Că să poată procesa informația de intrare și să poată procesa informația de ieșire
un computer are nevoie să modifice și să combine semnalele de intrare.
Pentru a face asta un computer folosește milioane de componente electronice
care împreună formează circuitele.
Să ne uităm atent cum circuitele pot modifica și procesa informație redată de 1 și 0.
Acesta este un circuit incredibil de simplu.
Preia un semnal electric, pornit/oprit, și îl întoarce.
Adică, dacă oferi un semnal de 1, circuitul îți returnează un 0,
iar dacă oferi circuitului un 0, el îți returnează 1.
Semnalul care întră nu este același că cel care iese, numit un circuit NOT (invertor).
Circuitele mai complicate pot lua mai multe semnale le pot combina, cu un rezultat diferit.
În acest exemplu, un circuit va lua două semnale electrice, fiecare fiind 1 sau 0.
Dacă oricare din semnalele care întră este un 0, atunci rezulatul va fi și el 0.
Circuitul îți va oferi 1
doar dacă primul semnal și al doilea sunt ambele 1
și astfel numim circuitul AND.
Există multe astfel de circuite mici care execută simple calcule logice.
Conectând aceste circuite, putem face mai multe circuite complexe
care să execute calcule dificile.
Spre exemplu, poți face un circuit care adaugă 2 biți, numit un sumator.
Acest circuit preia 2 biți individuali, fiecare 1 sau 0
și îi adaugă împreună pentru a calcula suma.
Suma poate fi 0 plus 0 egal 0,
0 plus 1 egal 1, sau 1 plus 1 egal 2.
Ai nevoie de două fire care ies deoarece poate fi nevoie de 2 cifre binare că să reprezinți suma.
Odată ce ai un singur sumator pentru adaugarea a 2 biți de informație,
poți combina multipli ai acestor circuite sumatoare unul lângă altul
pentru a adaugă numere mai mari.
Spre exemplu, iată cum un sumator de 8 biți adună numerele 25 și 50.
Fiecare număr este reprezentat folosing 8 biți
rezultând 16 semnale electrice diferite care întră în circuit.
Circuitul unui sumator de 8 biți are mulți sumatori în interior
care calculează împreună suma.
Circuitele electrice diferite pot executa alte calcule simple
precum scăderea sau multiplicarea.
De fapt, toate informațiile procesate de computer
sunt doar mulțimi de simple operații puse laolaltă.
Fiecare operație individuală făcută de un computer este atât de simplă
încât poate fi făcută de un om
dar aceste circuite din interiorului computerului sunt mult mai rapide.
În trecut, aceste circuite erau mari și ciudate,
și un sumator de 8 biți putea fi cât un frigider
și dura minute pentru a executa un simplu calcul.
Azi, circuitele sunt microscopice ca mărime și funcționează mai rapid.
De ce calculatoarele mici sunt mai rapide?
Deoarece cu cât un circuit este mai mic
cu atât distanța pe care o parcurge semnalul electric este mai mică.
Electricitatea circulă cu viteza luminii
de aceea circuitele moderne execută miliarde de calcule pe secundă.
Așa că, indiferent dacă joci un joc, înregistrezi un video sau explorezi cosmosul,
tot ce poți face cu tehnologia necesită procesarea multor informații într-un timp scurt.
Sub toată această complexitate se află doar circuite mici
care transformă semnalele binare
în site-uri web, videoclipuri, muzică și jocuri.
Aceste circuite pot să ne ajute să decodam ADN-ul pentru a diagnostica și a vindeca afecțiunile.
Așa că ce ați vrea să faceți cu aceste circuite?