03 Circuits v6

Een van de leukste dingen die ik heb
ontdekt over circuits, is dat schakelingen

een kunstvorm kunnen zijn als ik een creatief idee heb, en ik dat
creatieve idee kan uiten door schakelingen.

Als je ideen hebt, dan kun je technologie
gebruiken om ideeën tot leven te brengen.

Elke input of output van een computer
is in feite een soort informatie,

die door aan of uit elektrische signalen
kan worden weergegeven,

of door enen en nullen.

Een computer moet invoersignalen wijzigen om
de informatie te verwerken die als input

binnenkomt, en de informatie te maken die
wordt uitgevoerd.

Een computer gebruikt miljoenen kleine elektronische
componenten die samen een circuit vormen.

Laten we kijken hoe circuits informatie wijzigen en
verwerken die in de vorm van enen en nullen wordt gebracht.

Dit is een ongelofelijk eenvoudig circuit.

Het ontvang een elektrisch signaal,
aan of uit, en keert het om.

Als je het signaal 1 geeft, dan geeft het circuit een 0,

en als je het circuit een 0 geeft, dan krijg je een 1.

Het signaal dat erin gaat, is niet hetzelfde als dat wat
eruit komt, en daarom noemen we dit circuit Not.

Gecompliceerdere circuits kunnen meerder signalen tegelijk
ontvangen en deze combineren, en je een ander resultaat geven.

In dit voorbeeld zal een circuit twee elektrische
signalen krijgen; elk van hen kan een 1 of een 0 zijn.

Als een van de signalen een 0 is, dan is het
resultaat ook 0.

Dit circuit geeft slechts een 1.

Als het eerste signaal en het tweede signaal
beide 1 zijn, dan noemen we dit circuit And.

Er bestaan veel kleine circuits zoals deze die
eenvoudige logische berekeningen uitvoeren.

Door deze circuits op elkaar aan te sluiten, kunnen we
complexere circuits maken die complexere berekeningen uitvoeren.

Je kunt bijvoorbeeld een circuit maken
dat 2 bits toevoegd, een Adder.

Dit circuit pakt 2 individuele bits, elke een 1
of een 0, en telt ze op om de som te berekenen.

De som kan 0 plus 0 is 0,

0 plus 1 is 1, of 1 plus 1 is 2 zijn.

Je hebt twee uitvoerkabels nodig omdat er twee binaire
cijfers nodig zijn om de som te weergeven.

Zodra je een enkele adder hebt voor het
toevoegen van twee bits aan informatie,

kun je meerdere van deze adder-circuits naast elkaar
plaatsen om veel grotere berekeningen te maken.

Hier wordt bijvoorbeeld een 8-bit adder gebruikt voor 25 en 50.

Elk getal wordt weergegeven door 8 bits, met 16
verschillende elektrische signalen als resultaat die in het circuit gaan.

Het circuit voor een 8-bit adder bestaat uit veel
kleine adders, die samen de som berekenen.

Verschillende elektrische circuits kunnen andere eenvoudige
berekeningen uitvoeren zoals aftrekken en vermenigvuldigen.

Al het verwerken van informatie dat je computer doet is in
feite niets anders dan heel veel kleine eenvoudig handelingen bij elkaar opgeteld.

Elke handeling gedaan door een computer is zo
eenvoudig, dat het door een mens kan worden gedaan,

maar deze circuits in computers zijn enorm veel sneller.

Vroeger waren deze circuits groot en log,

en een 8-bit adder kon zo groot als een koelkast zijn, en het
uitvoeren van een eenvoudige berekening nam minuten in beslag.

Tegenwoordig zijn computercircuits
microscopisch klein en veel sneller.

Waarom zijn kleinere computers ook sneller?

Hoe kleiner het circuit, hoe minder afstand
het elekrische signaal hoeft af te leggen.

Elektriciteit is ongeveer zo snel als het licht, daarom voeren
moderne circuites miljarden berekeningen per seconde uit.

Dus of je nu een spel speelt, een video
opneemt, of de kosmos verkent,

alles dat je met technologie kunt doen vereist
extreem snelle verwerking van veel informatie.

Onder al deze complexiteit zitten gewoon circuitjes
die binaire signalen

veranderen in websites, video's, muziek en spellen.

Deze circuits kunnen ons zelfs helpen met het
ontcijferen van DNA om ziekten te genezen.

Wat zou jij graag willen doen met al deze circuits?