Áramkörök és logika

(zene) Hogyan működnek a számítógépek? Áramkörök és logika Ami nekem a legjobban tetszik az áramkörökkel kapcsolatban, az az, hogy művészeti forma lehet. Ha van egy kreatív ötletem, azt megvalósíthatom áramkörökkel. Ha van egy jó ötleted, a technológia segítségével megvalósíthatod. A számítógép minden inputja vagy outputja egyfajta információ, amit ki- vagy bekapcsolt jellel ábrázolhatunk. Vagy 1-el és 0-val. Ahhoz, hogy a bejövő információt kimenő jellé alakítsa a számítógép, a bemenetet módosítania kell. Ehhez a számítógép sok millió apró elektronikai alkatrészből összeállított áramköröket használ. Áramkörök. Vizsgáljuk meg közelebbről, hogyan dolgozzák fel az áramkörök az egyesekkel és nullákkal ábrázolt információt! Ez egy nagyon egyszerű áramkör. A bejövő jelet, ami lehet bekapcsolva vagy kikapcsolva, megfordítja. Tehát, ha adsz neki egy 1-et az áramkör 0-t ad vissza. Ha 0-t adsz, akkor 1-et ad vissza. A bemenő és a kimenő jel nem egyezik meg. Ezért ezt „NEM” áramkörnek hívják. Bonyolultabb áramkörökbe több jel is beléphet, amiket az kombinál, hogy más eredmény jöjjön ki. Ebben a példában az áramkörbe két jel lép be. Bármelyik lehet 1 vagy 0. Ha bármelyik jel 0, akkor az eredmény is 0. Ez az áramkör csak akkor ad ki 1-et, ha az első és a második bemenő jel 1. Ez az „ÉS” áramkör. Sok ilyen apró áramkör létezik, amik egyszerű logikai műveleteket végeznek. Az ilyen áramkörök összekapcsolásával bonyolultabb áramköröket hozhatunk létre, amik képesek bonyolultabb számításokra. Például készíthetünk egy áramkört, ami összead két bitet, ez az „ÖSSZEADÓ” áramkör. Ennek két különálló bit a bemenete, mindkettő lehet 1 vagy 0, és kiszámítja az összegüket. Az eredmény lehet 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1 vagy 1 + 1 = 2. Két kimenő vezeték kell, mert az összeghez két bináris számjegy kell. Ha van egy ÖSSZEADÓ áramköröd két bit összeadására, akkor több ilyen ÖSSZEADÓ áramkört egymás mellé rakva nagyobb számokat is össze tudsz adni. Például egy 8-bites ÖSSZEADÓ így számolja ki 25 + 50-et: mindkét számhoz 8 bit kell, ami 16 különböző elektromos jelet eredményez, ami belép az áramkörbe. A 8 bites ÖSSZEADÓ áramkörben egy csomó kis ÖSSZEADÓ van, amik együtt kiszámítják az összeget. Más áramkörök más egyszerű számítást végeznek, például kivonást vagy szorzást. Alapjában véve a számítógéped adatfeldolgozása egy csomó ilyen kis műveletből áll össze. A számítógép minden művelete annyira egyszerű, hogy azt egy ember is meg tudná csinálni. De ezek az áramkörök sokkal-sokkal gyorsabbak. Régen ezek az áramkörök nagyok és nehézkesek voltak. Egy 8-bites ÖSSZEADÓ akár fridzsider méretű is lehetett, és több perc kellett egy egyszerű számítás elvégzéséhez. Ma az áramkörök mikroszkopikus méretűek, és sokkal-sokkal gyorsabbak. Miért gyorsabbak a kis számítógépek? Minél kisebb az áramkör, annál kisebb utat kell megtennie az elektromos jelnek. Az elektromosság közel fénysebességgel terjed, ezért képesek a modern számítógépek másodpercenként több milliárd műveletet végezni. Ha játszol, videót veszel fel, vagy a világűrt fedezed fel, mindenhez rengeteg információt kell feldolgozni iszonyú gyorsan. E mögött a bonyolult rendszer mögött rengeteg apró áramkör van, amik jeleket alakítanak át weblapokká, videókká, zenévé és játékokká. Ezeknek az áramköröknek a segítségével még a DNS-t is dekódolhatjuk, hogy betegségeket diagnosztizáljunk és gyógyíthassunk. Szóval mire szeretnéd te ezeket az áramköröket használni?