Fermer, tulki, g'oz, donli jumboq: 6 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:26

Bolaligimda, men amerikalik olim uchun loyihalarning ilmiy Amerika kitobi deb nomlangan kitobni oldim. Menda kitob hali ham bor va mening tushunishimcha, bu kitobni shu kunlarda olish qiyin. Ammo siz hozir uni Internetda o'qishingiz mumkin. Bu kitob meni ko'p narsalar bilan tanishtirdi, lekin meni qiziqtirgan bo'lim "Matematik mashinalar" bo'limi edi. Bu meni dasturiy ta'minotni ishlab chiqishdagi so'nggi kareramga yo'l qo'ygan bo'lishi mumkin.

Bu bobda zamonaviy integral mikrosxemalar yoki hatto tranzistorlardan (o'rni yordamida) oldingi davrlar yordamida jumboqlarni echish mashinalari tasvirlangan. Ammo ba'zi bir xil tushunchalar mavjud edi, ular mantiqiy qurilmalar bo'lib, ular zamonaviy kompyuterlar bugungi kunda ham ishlatib kelmoqda.

Bu kunlarda siz butun kompyuter tizimlarini bir necha dollarga osongina va arzon narxda sotib olishingiz mumkin va shunchaki jumboq yoki o'yinni dasturlashingiz mumkin. Bundan tashqari, siz jumboq uchun moslashtirilgan uskunalar yaratish uchun kompyuterlar mantiq eshiklari yordamida past darajadagi ko'p narsalarni qilishingiz mumkin. Bu amaliy yoki ideal bo'lmasa -da, bu sizga kompyuterlarning qanday ishlashini bilib olishga imkon beradi. Bu ham qandaydir qiziqarli.

1 -qadam: kerakli materiallar

Siz buni butunlay Tinkerkad sxemalarida qurishingiz va jumboqning haqiqiy ishlashini taqlid qilishingiz mumkin.

Agar siz uni jismonan qurmoqchi bo'lsangiz, sizga quyidagilar kerak bo'ladi.

4 ta o'tish yoki slaydni almashtirish.

1 tugma (bir zumda)

2 ta kichik non paneli.

9 ta LED.

9 1K qarshilik.

1 7475 to'rt qulfli chip

2 7408 to'rtburchaklar va eshiklar

1 7432 to'rtburchaklar eshik

3 ta AA yoki AAA uyali 1 ta batareya to'plami.

o'tish simlari to'plami.

74xx seriyali chiplar uchun siz ularning har qanday variantidan foydalanishingiz mumkin. Ya'ni, 74xx versiyalari asl TTL, lekin siz 74LSxx versiyalarini (kam quvvat sarflash) yoki 74HCxx (hatto past quvvatli smos versiyalari) va boshqalarni ishlatishingiz mumkin. Faqat shuni esda tutingki, 74xx va 74LSxx versiyalarini boshqarish oson, lekin boshqa barcha o'zgarishlar sezgir statik elektrdir.

2 -qadam: Mantiqiy mantiq

Mantiqiy mantiq qo'rqinchli ko'rinishi mumkin, lekin aslida bu juda oddiy. Boolean degani, siz faqat 1 soniya yoki 0 soniya bilan ishlaysiz, yoki rost va noto'g'ri. Yoki elektronikada, + va -. Buning mantiqiy qismi ko'p "agar shunday bo'lsa" ga to'g'ri keladi. Eng asosiy mantiqiy operatsiyalar bu uchta narsadir: AND, OR va NOT. Ularni eshiklar deb atashadi, chunki ular asosan elektr zanjiri orqali o'tadigan tom ma'nodagi eshiklar vazifasini bajaradi.

AND eshigi quyidagicha ishlaydi. U ikkita kirish va bitta chiqishga ega. Ikkala kirish 1 yoki 0, chiqish 1 yoki 0 bo'lishi mumkin. AND darvozasi uchun har ikkala kirish 1 bo'lsa, chiqish 1 bo'ladi. Aks holda u 0 chiqadi.

OR darvozasi uchun u ikkita kirish va bitta chiqishga ega. Agar bitta yoki boshqa kirish 1 bo'lsa, u holda chiqish 1 bo'ladi.

Oxirgi eshik - bu NOT darvozasi va u faqat bitta kirish va bitta chiqishga ega. Agar kirish 1 bo'lsa, chiqish 0 bo'ladi. Agar kirish 0 bo'lsa, u 1 chiqadi.

OR va AND eshiklari ham 2 dan ortiq kirishga ega bo'lishi mumkin. Soddalashtirish uchun ularni bitta darvoza ichiga kiruvchi 2 yoki undan ko'p chiziq bilan ko'rsatish mumkin, lekin aslida 3 ta kirish eshigi - bu ikkita ikkita kirish eshigi, biri ikkinchisiga uzatiladi.

Endi siz kompyuterni yaratish uchun kerak bo'lgan hamma narsani bilasiz. Hatto eng zamonaviy kompyuterlar ham shu uch narsadan foydalanadilar, garchi ular millionlab ishlatsa ham.

Shunday qilib, keling, jumboq yarataylik.

3 -qadam: dehqon, tulki, g'oz va donli jumboq

Kitobdagi birinchi narsa - dehqon, tulki, g'oz va donning klassik jumbog'ini yaratish uchun mantiqiy sxema. Bu jumboq yuzlab yillar davomida turli shakllarda mavjud bo'lgan. Bu bir nechta qoidalar bilan mantiqning asosiy jumbog'i. Jumboq quyidagicha.

Dehqonda tulki, g'oz va ozgina don bor. U o'tishi kerak bo'lgan daryoga keladi va qayiq bor, lekin u bir vaqtning o'zida uni va boshqa narsalarni ushlab turishi mumkin.

U tulkini g'oz bilan qoldira olmaydi, chunki tulki g'ozni yeydi. Tulkilar shunday qilishadi, bu ularning tabiati.

U g'ozni don bilan qoldira olmaydi, chunki g'oz uni yeydi.

Qanday qilib u uchalasini ham xavfsiz tarzda daryoning narigi qirg'og'iga o'tkazadi?

Bu jumboqni yaratish uchun bizga bir nechta narsa kerak bo'ladi. Birinchidan, to'rtta kalit bilan boshlang, har bir dehqon, tulki, g'oz va don uchun. Biz qayiqqa ketadigan joyni shunday belgilaymiz.

Ikkinchidan, hamma narsa qadamma -qadam qaerda ekanligini eslab qolish uchun bizga jumboq kerak.

Keyin bizga qayiqni qachon siljitish kerakligini ko'rsatadigan tugma kerak.

Nihoyat, qoidalarni bajarish uchun bizga mantiq kerak.

4 -qadam: Xotira

Bu jumboqdagi ob'ektlarning joylarini eslab qolish uchun biz asl sxemada ishlatilgan o'rni bilan taqqoslaganda yanada rivojlangan narsani ishlatamiz. Bu kitob yozilganda, tranzistorlar yo'q edi, lekin ular o'z o'rni bor edi. Bu o'rni shunday tugilganki, siz tugmani bosganingizda, ular boshqa tarafdagi tugmani bosmaguningizcha yopiladi va yopiladi.

Bugun biz 4 bitli mandal deb ataladigan oddiy va arzon qismdan foydalanamiz. Kompyuter mantig'idagi "bit" faqat bitta 1 yoki 0 ni bildiradi. Bu raqam bilan bir xil. Ushbu integral mikrosxemada (yoki "IC" yoki "Chip") flip flop deb nomlanuvchi 4 ta mantiqiy komponent mavjud. Flip -flop - bu faqat 1 yoki 0 -ni kirish sifatida berganingizda, u 1 yoki 0 -ni chiqaradi va keyin "tiqilib qoladi". Shunday qilib, nom flip / flop. U 1 dan 0 gacha yoki 0 dan 1 gacha siljiydi (yoki aksincha?) Va keyin o'sha erda qoladi. Bu asosan eski sxemadagi to'rtta o'rni bilan bir xil bo'ladi.

Siz oddiy flip -flopni faqat ikkita darvoza bilan yasashingiz mumkin, lekin bu mandalda bo'lganlar qo'shimcha funktsiyaga ega (yana bir nechta darvoza kerak). Kirish o'zgarishi bilan darhol chiqish o'zgarishi o'rniga, u kirishni yoqadigan yoki o'chiradigan boshqa kirishga ega. Odatda, u nogiron bo'lib qoladi. Bu sizga qayiqni boshqa tomonga "jo'natishga" urinishdan oldin ikkita kalitni (dehqon va boshqasini) o'rnatishga imkon beradi. Bizning davrimiz eskisidan ko'ra aqlli.

Endi biz jumboqdagi barcha printsiplarning joylarini belgilash va eslab qolish qobiliyatiga egamiz.

Mana bizning davrimiz: 4 bitli mandal

5 -qadam: Qoidalar mantig'i

Qoidalarni amalga oshirish va muammo yuzaga kelishini ko'rsatish uchun biz kerakli cheklovlarni amalga oshirish uchun ba'zi mantiqiy mantiqiy eshiklardan foydalanamiz.

Muammo bor yoki yo'qligini aniqlash uchun bizga to'rtta test kerak bo'ladi - agar ulardan biri rost bo'lsa, ogohlantirish signalini yoqing.

1. Agar don va g'oz daryoning narigi tomonida bo'lsa va dehqon emas.

2. Agar tulki va g'oz dehqon emas, balki daryoning narigi tomonida bo'lsa.

3. Agar dehqon daryodan o'tib ketsa va u bilan tulki va g'oz bo'lmasa.

4. Agar dehqon daryodan o'tib ketsa va u bilan na don, na g'oz bo'lsa.

Men ishlatadigan mantiqqa to'liq mos keladigan, men aytgan uslubga e'tibor bering - bu eshiklar "mandaldan" normal yoki teskari chiqadigan eshiklar, teskari eshiklar "yo'q" yoki "YO'Q" kabi harakat qiladi.

Muammo keltirib chiqaradigan, ularning har biri haqiqat bo'lishi mumkinligi sababli, ularning hammasi OR darvozasiga kiradi.

To'ldirilgan mantiq, shu jumladan 4 bitli mandal ekran tasvirida ko'rsatiladi. Bu mantiqiy deb nomlangan dasturdan. Ushbu dastur kalitlarni boshqarayotganda mantiq oqimini ko'rsatish uchun juda mos keladi, "1" qiymati bilan ulanishlarni ko'k rangda ajratib ko'rsatadi. Men yuklaydigan faylni mantiqan biriktirdim.

6 -qadam: Haqiqiy davr prototipi

Endi biz haqiqiy ishchi sxemani yaratishimiz mumkin. Tinkercad sxemalaridan foydalanib, biz uskunaning haqiqiy ko'rinishi va funksionalligini simulyatsiya qilishimiz mumkin.

Tinkercad 7475 4 bitli mandalga ega, shuning uchun uning qismi oson. Darvozalar uchun men har biri 4 VA eshikli ikkita chipdan foydalanishni tanladim (7408). To'rtta, uchta kirish va eshiklarni yaratish uchun biz ikkita AND eshiklaridan foydalanamiz, bittasining chiqishi ikkinchisining 1 kirishiga kiradi. Bu ikkinchisiga 1 ta kirish, birinchisiga esa 2 ta kirish qoldirib, 3 ta kirish va eshikni yaratadi. OR darvozasi uchun men ham xuddi shunday qilaman. To'rt OR eshikli chip ikkita OR darvozasidan foydalanadi, natijada uchinchi OR eshikka kiradi. Bitta darvoza ishlatilmay qoldi.

Tinkercad sxemalarida simulyatsiyani ishga tushiring