03 Circuits v6

Schaltkreise können eine Kunstform sein. Das ist eine der coolsten Eigenschaften,

die ich an Schaltkreisen entdeckt habe. Ich habe mit Schaltkreisen die kreativsten Ideen entwickeln.

Wenn man eine Idee hast, kann man
sie also mit der Technologie verwirklichen.

Jede Eingabe oder Ausgabe eines
Computers ist im Grunde eine Information,

die mit Ein- oder Aus-Signalen
ausgedrückt werden kann, oder

mit Einsen und Nullen.

Wenn der Computer die eingegebenen Informationen zu einer Ausgabe verarbeitet,

verändert und kombiniert er die Eingangssignale.

Dazu verwendet er unzählige kleine elektronische Komponenten, die einen Schaltkreis bilden.

Sehen wir uns an, wie der Schaltkreis Informationen verarbeitet, die aus Einsen und Nullen besteht.

Das ist ein sehr einfacher Schaltkreis.

Er empfängt elektrische Signale,
Ein oder Aus, und dreht sie um.

Wenn man eine 1 eingibt,
gibt der Schaltkreis eine 0 aus,

und wird eine 0 eingegeben, gibt
er eine 1 aus.

Das Eingangssignal ist nicht dasselbe Signal wie das Ausgangssignal, deshalb nennen wir diesen Schaltkreis "nicht".

Komplexe Schaltkreise kombinieren mehrere Eingangssignale und geben ein anderes Ergebnis aus.

Die zwei elektrischen Eingangssignale diesem Beispiel können jeweils eine 1 oder eine 0 sein.

Wenn eines der Eingangssignale eine 0 ist, ist auch das Ergebnis eine 0.

Dieser Schaltkreis gibt nur dann
eine 1 aus,

wenn beide Eingangssignale eine 1 sind, deshalb nennen wir den Schaltkreis "und".

Es gibt viele solche Schaltkreise und sie führen einfache logische Berechnungen aus.

Wenn wir sie verbinden, erhalten wir komplexere Schaltkreise und komplexere Berechnungen.

Es gibt beispielweise Schaltkreise, die 2 Bits addieren, die sogenannten Adder.

Dieser Schaltkreis addiert 2 individuelle Bits, jedes eine 1 oder eine 0, und berechnet die Summe.

Die Summe kann 0 plus 0 gleich 0 lauten.

0 plus 1 gleich 1 oder 1 plus 1 gleich 2.

Er hat zwei Drähte, weil zwei binäre Ziffern benötigt werden, um die Summe darzustellen.

Mehrere dieser Adder, die jeweils zwei Bits Informationen addieren,

können nebeneinander angeordnet und gemeinsam sehr viel größere Zahlen addieren.

Beispielsweise kann ein 8 Bit Adder die Zahlen 25 und 50 addieren.

Da jede Zahl mit 8 Bits dargestellt wird, sind es 19 unterschiedliche elektrische Eingangssignale.

Der Schaltkreis eines 8 Bit Adder hat viele kleine interne Adder, die gemeinsam die Summe berechnen.

Andere elektrische Schaltkreise führen einfache Rechenoperationen wie Subtraktion oder Multiplikation durch.

Die Information, die dein Computer verarbeitet, besteht also aus sehr vielen einfachen Operationen.

Jede einzelne Operation des Computers ist so einfach, dass sie auch von Menschen berechnet werden könnten,

aber die Schaltkreise im Computer rechnen viel schneller.

Früher waren diese Schaltkreise groß und klobig,

und ein 8 Bit Adder war so groß wie ein Kühlschrank. Einfachste Rechenoperationen dauerten Minuten.

Heute sind Computer mikroskopisch klein und viel, viel schneller.

Warum sind kleine Computer auch schneller?

Je kleiner der Schaltkreis, umso kürzer ist der Weg des elektischen Signals.

Dank Lichtgeschwindigkeit der Elektrizität führen moderne Schaltkreise Milliarden Berechnungen pro Sekunde durch.

Wenn du ein Spiel spielst, ein Video aufnimmst oder den Weltraum erkundest,

benötigt diese Technologie sehr viele Informationen, die sehr schnell verarbeitet werden müssen.

Hinter dieser Komplexität stecken sehr viele, kleine Schaltkreise, die binäre Signale umwandeln

in Websites, Videos, Musik und Spiele.

Diese Schaltkreise können uns sogar helfen, die DNA zu entschlüsseln, um Krankheiten zu heilen.

Was würdest du mit diesen
Schaltkreisen tun?