-
Схеми та логіка
-
Одна з найкрутіших можливостей схем
це те, що схема може бути мистецтвом,
-
якщо у мене є креативна ідея, я можу її
здійснити за допомогою схеми.
-
Тож якщо у вас є ідеї, можете використати
технології, щоб втілити їх у життя.
-
Кожен вхід та вихід даних з комп'ютера
є по суті типом інформації,
-
яку можна представити електричними
сигналами включено та виключено,
-
одиничками та нуликами.
-
Для обробки інформації, як поступає на вхід
і для того, щоб створити вихідну інформацію,
-
комп'ютер повинен змінити та
поєднати різні вхідні сигнали.
-
Щоб це зробити, комп'ютер використовує
мільйони мініатюрних електричних компонентів,
-
які утворюють схеми.
-
Розглянемо ближче, як схеми можуть змінювати
та обробляти інформацію у формі нулів та одиниць.
-
Це дуже проста схема.
-
Вона бере електричний сигнал,
включено чи виключено, і обертає його.
-
Якщо на вхід подано 1, схема повертає 0.
-
Якщо на вхід дати 0, отримаємо 1.
-
Сигнал на вході НЕ такий самий, як сигнал на виході,
тож цю схему можна назвати НЕ.
-
Складніші схеми можуть отримувати багато сигналів
та поєднувати їх, і видавати інший результат.
-
У цьому прикладі схема бере два електричні сигнали,
кожен з яких може бути 1 чи 0.
-
Якщо хоча б один з вхідних сигналів нуль,
то і результат теж нуль.
-
Ця схема лише тоді дасть на виході 1,
-
якщо І вхідний, І вихідний сигнали є одиницями.
Тож назвемо цю схему І.
-
Багато маленьких схем, схожих на цю,
виконують прості логічні обчислення.
-
З'єднуючи ці схеми, можна створити складніші,
для виконання складніших обчислень.
-
Наприклад, можна зробити схему, яка
додає 2 біти, і назвати її суматором.
-
Ця схема приймає 2 окремі біти, кожен з яких
може бути 0 або 1, і додає їх, обчислюючи суму.
-
Сума може бути 0 додати 0 буде 0,
-
0 додати 1 буде 1, а 1 додати 1 буде 2.
-
Потрібно два проводи на виході, бо для представлення
суми може знадобитись дві двійкові цифри.
-
Коли ви маєте простий суматор для додавання
двох бітів інформації,
-
можна з'єднати кілька екземплярів цих
суматорів разом для додавання більших чисел.
-
Наприклад, ось 8-бітний суматор додає
числа 25 та 50.
-
Кожне число представлене 8 бітами, утворюючи
16 різних електричних сигналів на вході схеми.
-
Схема 8-бітного суматора складається з кількох
менших суматорів, які разом обчислюють суму.
-
Різні електричні схеми можуть виконувати інші
прості обчислення: віднімання чи множення.
-
Власне, вся обробка інформації,
яку виконує ваш комп'ютер,
-
зводиться до поєднання величезної
кількості простих операцій.
-
Кожна окрема дія, яка виконується комп'ютером,
дуже проста, навіть для людини,
-
але схеми всередині комп'ютера
незрівнянно швидші.
-
Колись раніше схеми були великі та громіздкі,
-
8-бітний суматор міг бути розміром з холодильник,
і просте обчислення тривало хвилинами.
-
Сьогодні ж комп'ютерні схеми - мікроскопічні,
і значно-значно швидші.
-
Як же менші комп'ютери є швидшими?
-
Чим менша схема, тим меншу відстань
змушений долати електричний сигнал.
-
Електричний сигнал рухається майже на
швидкості світла, тому сучасні схеми можуть
виконувати мільярди обчислень на секунду.
-
Тож коли ви граєте в гру, записуєте відео
чи досліджуєте космос,
-
все, що би ви не робили за допомогою технологій,
вимагає надзвичайно швидкої обробки величезної
кількості інформації.
-
За цією складністю стоять багато малесеньких
схем, які перетворюють двійкові сигнали
-
у веб-сайти, відео, музику та ігри.
-
Ці схеми можуть навіть допомогти нам розшифрувати
ДНК для діагностики та лікування хвороб.
-
А що би ви хотіли створити з цих схем?
Code.org