03 Circuits v6

Jednou z nejzajímavějších věcí, které jsem se
dozvěděl o obvodech je, že tvorba obvodů může

být formou umění, takže například když mám nějaký
tvořivý nápad, mohu jej získat pomocí obvodů.

Takže máte-li nějaké nápady, můžete k jejich
uvádění do života používat používat technologie.

Každý vstup a výstup počítače je v podstatě
určitým typem informací,

které lze symbolizovat zapnutými nebo vypnutými

elektrickými signály nebo jedničkami a nulami.

Aby zpracoval informace, které přicházejí ze vstupu,
a aby vyrobil informace, které jsou výstupem,

musí počítač upravit a zkombinovat vstupní signály.

Aby to mohl provést, používá počítač miliony elektronických součástek, které společně tvoří obvody.

Podívejme se blíže na to, jak mohou obvody upravovat a zpracovávat informace vyjádřené v podobě jedniček a nul.

Toto je neuvěřitelně jednoduchý obvod.

Bere nějaký elektrický signál, zapnuto
nebo vypnuto, a převrací jej.

Takže když signál, který mu dáte, je 1,
obvod Vám dá 0,

a když dáte obvodu 0, dá Vám 1.

Signál, který jde dovnitř, není stejný jako signál, který vychází ven, takže tento obvod nazýváme negace.

Složitější obvody mohou brát více signálů a
kombinovat je a dají vám jiný výsledek.

V tomto příkladu vezme obvod dva elektrické signály
z nichž každý by mohl být 1 nebo 0.

Jestliže bude některý ze vstupních signálů roven 0,
výsledek bude také 0.

Tento obvod Vám vydá jedničku jen, když

první signál i druhý signál budou rovny nule,
takže takový obvod nazýváme „a“.

Je velmi mnoho takových malých obvodů,
které provádějí jednoduché logické výpočty.

Spojením takových obvodů dohromady můžeme
udělat složitější obvody, které provádějí složitější výpočty.

Například můžeme vytvořit obvod, který sčítá
dva bity dohromady a kterému se říká sčítač.

Tento obvod vezme 2 jednotlivé bity, z nichž každý je buď
1 nebo 0 a sečte je dohromady, takže vypočte součet.

Součet může být 0 plus 0 rovná se 0,

0 plus 1 rovná se 1, nebo 1 plus 1 rovná se 2.

Potřebujete dva dráty vycházející ven, protože to může brát až dvě binární číslice symbolizující ten součet.

Když už máte jediný sčítač ke sčítání dvou bitů informace,

můžete dát větší počet těchto sčítacích obvodů vedle sebe, abyste mohli sčítat mnohem větší čísla.

Například tady vidíte jak 8-bitový sčítač sčítá čísla 25 a 50.

Každé číslo je reprezentováno osmi bity, takže
do obvodu teče 16 různých elektrických signálů.

Obvod pro osmibitový sčítač má uvnitř spoustu
malých sčítačů, které společně počítají součet.

Různé elektrické obvody mohou provádět jiné jednoduché
výpočty, jako například odčítání nebo násobení.

Ve skutečnosti je veškeré zpracování informací, které
Váš počítač provádí, jen spousta malých operací.

Každá jednotlivá operace prováděná počítačem
je tak jednoduchá, že by ji mohl dělat člověk,

ale obvody v počítači jsou mnohem rychlejší.

Tehdy bývaly ty obvody velké a masivní.

a osmibitový sčítač mohl být velký jako lednice,
a provést jednoduchý výpočet jim trvalo minuty.

Dnes mají počítačové obvody mikroskopickoou velikost a jsou mnohem rychlejší.

Proč jsou malé počítače rychlejší?

No, je to tak proto, že čím je obvod menší, tím
menší dráhu musí elektrický signál projít.

Elektřina se šíří přibližně rychlostí světla, takže moderní obvody jsou schopny vykonávat miliardy operací za sekundu.

Takže ať už hrajte hru, nahráváte video, nebo zkoumáte vesmír,

vše, co byste s touto technologií mohli chtít dělat,
vyžaduje extrémně rychlé zpracování spousty informací.

Za vší touto složitostí se skrývá pouze spousta malých obvodů, které přeměňují binární

signály na webové stránky, videa, hudbu a hry.

Tyto obvody nám mohou i pomáhat dekódovat DNA za účelem diagnostikovat a léčit nemoci.

Takže, co byste se všemi těmito obvody chtěli udělat?