Fő tartalom
Code.org
Tantárgy/kurzus: Code.org > 1. témakör
1. lecke: Hogyan működik a számítógép?Áramkörök és logika
Limor Fried az Adafruit alapítója és Nat Brown virtuális valóság tervező megmutatják, hogy egyszerű logikai áramkörökön alapul minden, amit a számítógép csinál.
Szeretnél részt venni a beszélgetésben?
Még nincs hozzászólás.
Videóátirat
(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?