03 Circuits v6

สิ่งหนึ่งที่เจ๋งที่สุดที่ฉันเจอ
เกี่ยวกับวงจรก็คือ

วงจรสามารถเป็นศิลปะได้ ถ้าสร้างสรรค์
ก็จะได้ไอเดียสร้างสรรค์จากการใช้วงจร

ฉะนั้นหากมีไอเดีย ก็ใช้เทคโนโลยีช่วย
ทำให้ไอเดียนั้นเป็นจริง

ทุกข้อมูลที่นำเข้าและนำออกจากคอมพิวเตอร์
นับเป็นข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ

ซึ่งนำเสนอผ่านการปิดและเปิด
ของสัญญาณไฟฟ้า

หรือเลขหนึ่งกับศูนย์

หากจะประมวลผลข้อมูลที่รับเข้าไป
ก่อนส่งข้อมูลนั้นออกมา

คอมพิวเตอร์ต้องดัดแปลง
และรวมสัญญาณนำเข้านั้น

ซึ่งคอมพิวเตอร์ต้องใช้องค์ประกอบทางไฟฟ้าเล็ก ๆ
ซึ่งอยู่ด้วยกันในรูปแบบเพื่อสร้างวงจร

มาดูกันครับว่าวงจรสามารถดัดแปลงและประมวล
ผลข้อมูลที่ถูกนำเสนอด้วยเลขหนึ่งกับศูนย์ยังไง

นี่เป็นวงจรอย่างง่าย

มันใช้สัญญาณไฟฟ้าดูว่าปิดหรือเปิด
ก่อนจะสลับ

หากคุณให้สัญญาณ 1 ไป
วงจรจะให้ 0

ถ้าคุณให้ 0 กับวงจร
มันจะให้ 1 กับคุณ

สัญญาณที่เข้าไปไม่เหมือนสัญญาณที่ออกมา
เราเลยเรียกมันว่าวงจร Not

วงจรที่ซับซ้อนกว่าสามารถรับและรวมได้หลายสัญญาณ
และมอบผลลัพธ์ที่ต่างออกไปให้คุณ

ตัวอย่างนี้ วงจรจะใช้สองสัญญาณ
แต่ละอันจะเป็น 1 หรือ 0

ถ้าอันใดอันหนึ่งเป็น 0 ผลลัพธ์ก็จะเป็น 0

วงจรนี้จะเป็น 1 ได้

เมื่อสัญญาณที่หนึ่งและสัญญาณที่สอง
เป็น 1 เหมือนกัน เราจึงเรียกว่าวงจร And

จะมีวงจรเล็ก ๆ แบบนี้มากมาย
ที่ช่วยคำนวณตรรกะอย่างง่าย

เมื่อเชื่อมวงจรเหล่านี้เข้าด้วยกัน ก็สร้างวงจร
ที่ซับซ้อนขึ้น จนคำนวณอะไรที่ซับซ้อนขึ้นได้

เช่นเมื่อทำวงจรที่เพิ่มสองบิทเข้าด้วยกัน
เรียกว่า แอดเดอร์

วงจรนี้คำนวณจากสองบิท แต่ละอันจะเป็น 1 หรือ 0
แล้วนำมารวมกันเพื่อคำนวณผลลัพธ์

ผลลัพธ์อาจเป็น 0 บวก 0 ได้ 0

0 บวก 1 ได้ 1
หรือ 1 บวก 1 ได้ 2

ต้องต่อสายไฟออกมาสองเส้นเพื่อแทนหน่วยเลขฐานสอง
สองหน่วยในการเสนอผลลัพธ์

เมื่อมีหนึ่งแอดเดอร์เพื่อเพิ่มข้อมูลสองบิท

ก็ใส่แอดเดอร์เข้าไปอีกหลาย ๆ อันได้
เพื่อคำนวณตัวเลขที่มากกว่านั้นมาก

เช่นแอดเดอร์ 8-บิท
จะบวกเลข 25 และ 50 แบบนี้

แต่ละเลขนำเสนอด้วย 8 บิท
ทำให้มีสัญญาณไฟฟ้าที่ต่างกัน 16 สัญญาณเข้าวงจร

ในวงจรสำหรับแอดเดอร์ 8 บิทมีแอดเดอร์เล็ก ๆ อีกมาก
ซึ่งพอมารวมกันแล้วก็คำนวณผลลัพธ์ได้

วงจรไฟฟ้าที่ต่างกันสามารถ
คำนวณแบบง่ายอื่น ๆ ได้เช่น ลบ คูณ

ที่จริงข้อมูลทั้งที่คอมพิวเตอร์ประมวล
ก็เป็นเพียงการทำงานเล็ก ๆ มารวมกัน

แต่ละการทำงานที่คอมพิวเตอร์ทำนั้น
เรียบง่ายมากจนมนุษย์เองก็ทำได้

แต่วงจรในคอมพิวเตอร์นั้นไวกว่ามาก

วงจรสมัยก่อนทั้งใหญ่และเทอะทะ

แอดเดอร์ 8 บิทอาจใหญ่เท่าตู้เย็น
ใช้เวลาหลายนาทีกว่าจะคำนวณง่าย ๆ ได้

วงจรคอมพิวเตอร์ปัจจุบันมีจนาวจิ๋ว
และไวกว่ามาก

ทำไมเล็กกว่าแล้วยังไวกว่า

เพราะยิ่งวงจรเล็ก
สัญญาณไฟฟ้ายิ่งไม่ต้องเดินทางไกล

สัญญาณไฟฟ้าเดินทางไวพอกับแสง
วงจรยุคนี้จึงคำนวณหลักพันล้านได้ใน 1 วินาที

ฉะนั้นไม่ว่าคุณจะเล่นเกม บันทึกวีดีโอ
หรือ สำรวจจักรวาล

ทุกสิ่งที่คุณใช้เทคโนโลยีทำ
ต้องประมวลผลมากมายอย่างรวดเร็ว

เบื้องหลังความซับซ้อนนี้คือ
วงจรจิ๋วมากมายที่เปลี่ยนสัญญาณฐานสอง

เป็นเว็บไซต์ วีดีโอ เพลงและเกมส์

วงจรพวกนี้ยังช่วยเราถอดรหัสดีเอ็นเอ
เพื่อวินิจฉัยและรักษาโรคด้วย

แล้วคุณล่ะ
อยากใช้วงจรพวกนี้ทำอะไร