Kako računari rade: Elektronika i logika

Jedna od baš kul stvari koju
sam otkrila o električnim kolima:

ona mogu nam pomoći da nešto stvorimo -

kao kada imam neku kreativnu ideju i
onda je ostvarim koristeći električno kolo.

Dakle, ako imate ideje, možete primeniti
tehnologiju kako biste ih realizovali.

Svaki unos ili izlaz podataka na računaru
u stvari je vrsta informacije,

koja se može predstaviti putem električnog
signala "uključen" ili "isključen",

ili putem jedinica i nula.

Da bi obradio informaciju unetu na ulazu
i kreirao informaciju na izlazu,

računar mora da modifikuje
i kombinuje ulazne signale.

A kako bi to obavio, računar koristi

milione malecnih elektronskih komponenti,
koje zajedno obrazuju električna kola.

Hajde da izbliza pogledamo kako ta kola
modifikuju i obrađuju informacije
predstavljene u vidu 1 i 0.

Ovo je jedno potpuno
jednostavno električno kolo.

Ono primi električni signal "uključen"
ili "isključen", a onda ga izmeni:

ako ste mu predali 1 kao signal,
električno kolo će vam vratiti 0,

a ako ste mu predali 0,
vratiće vam 1.

Signal koji ulazi NIJE isti kao signal koji
izlazi - tako ovo kolo zovemo "NE" kolo.

Složenija kola mogu primati višestruke
signale, kombinovati ih i potom vam dati
različit rezultat.

U ovom primeru, električno kolo dobija dva
signala, od kojih svaki može biti 1 ili 0.

Ako je bilo koji od tih ulaznih signala 0,
rezultat je takođe 0.

Ovo električno kolo će na izlazu
dati 1 samo ako

su i prvi I drugi signal jedinice -
takvo kolo zovemo "I" kolom.

Ima mnogo ovakvih malih električnih kola
koja izvršavaju jednostavne logičke operacije.

Povezivanjem više ovakvih kola,
možemo dobiti složenija kola koja

obavljaju složenije operacije.

Na primer, možete napraviti kolo koje
sabira 2 bita - takvo kolo zovemo sabirač.

Na ulazu ovog kola su 2 pojedinačna bita -
od kojih je svaki 1 ili 0 - kolo ih sabira

kako bismo dobili zbir.

Taj zbir može biti 0 (0 + 0)

ili 1 (0 + 1)
ili 2 (1 + 1).

Potom su vam potrebna 2 izlaza - zato što je
za predstavljanje zbira potrebno do 2 bita.

Jednom kada imate jedno kolo-sabirač
za sabiranje 2-bitne informacije,

možete poređati mnoštvo takvih kola
jedno pored drugog

kako biste sabirali i mnogo veće brojeve.

Na primer, evo kako jedno 8-bitno kolo
sabira brojeve 25 i 50:

Svaki broj je predstavljen pomoću 8 bitova
- tako da 16 različitih signala dospeva do
električnog kola.

Kolo-sabirač od 8 bitova sastoji se od
mnoštva malih sabirača koji zajedno
izračunavaju zbir.

Različita električna kola mogu izvršavati
ostale jednostavne operacije,
kao oduzimanje ili množenje.

U stvari, sve ono što vaš računar izvršava
dok obrađuje informacije -

sve je to samo mnogo, mnogo malih
i jednostavnih operacija zajedno.

Svaka pojedina operacija koju računar
izvršava je tako jednostavna da bi je i
čovek mogao obaviti,

ali električna kola unutar računara
su mnogo, mnogo brža.

Nekada su električna kola bila
stvarno velika i nezgrapna - toliko velika

da je 8-bitno kolo moglo biti kao
frižider, a obavljanje jedne jednostavne
operacije je trajalo više minuta.

Danas su električna kola
mikroskopske veličine i mnogo, mnogo brža.

Zašto su manji računari takođe i brži?

Dakle, što je manje električno kolo, to je
kraće rastojanje koje električni signal prelazi.

Elektricitet se kreće negde brzinom svetlosti
zbog čega moderna kola mogu izvršavati

milijarde operacija u sekundi.

Bez obzira da li igrate omiljenu igricu,
snimate video ili istražujete kosmos -

sve što biste ikada mogli raditi putem
tehnologije zahteva izuzetno brzu obradu

gomile informacija.

A negde ispod sve te kompleksnosti
leži mnogo nekih malecnih kola

koja pretvaraju binarne signale u
veb sajtove, video klipove, muziku i igrice.

Ta električna kola nam čak mogu pomoći
u dešifrovanju DNK

kako bismo ustanovili dijagnozu
i lečili bolesne.

A šta je to što biste vi želeli
da uradite uz pomoć električnih kola?