Фермер, түлкі, қаз, дәнді жұмбақ: 6 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Бала кезімде мен әкемнің кітабын алдым, «Ғылыми американдық ғалымдардың ғылыми кітабы». Менде әлі де кітап бар, және менің түсінуімше, бұл күндері қиын кітап. Бірақ сіз оны қазір Интернеттен оқи аласыз. Бұл кітап мені көп нәрсемен таныстырды, бірақ мені қызықтырған тарау математикалық машиналар болды. Бұл мені бағдарламалық қамтамасыз етуді дамытудағы мансапқа бастайтын нәрсе болуы мүмкін.

Бұл тарауда қазіргі заманғы интегралды схемалар немесе тіпті транзисторлар (реле арқылы) бұрын болған уақыт схемаларын қолдана отырып, басқатырғыштарды шешетін машиналардың сипаттамасы берілген. Бірақ сол жерде кейбір логикалық құрылғылар болды, олар қазіргі заманғы компьютерлер әлі де қолданатын нәрсе.

Бұл күндері сіз компьютерлік жүйелерді бірнеше долларға оңай және арзан сатып ала аласыз, және басқатырғышты немесе ойынды бағдарламалай аласыз. Бірақ сіз басқатырғыштар үшін арнайы жабдықтар жасау үшін компьютерлердің логикалық қақпаларын қолдана отырып, көп нәрсені төменгі деңгейде жасай аласыз. Бұл практикалық немесе идеалды болмаса да, бұл компьютерлердің қалай жұмыс істейтінін білуге мүмкіндік береді. Бұл да бір түрлі көңілді.

1 -қадам: Қажетті материалдар

Сіз мұны Tinkercad схемаларында жасай аласыз және басқатырғыштың нақты жұмысын модельдей аласыз.

Егер сіз оны физикалық түрде құрғыңыз келсе, сізге қажет:

4 қосқыш немесе сырғытпалар.

1 түйме (бір сәтте)

2 кішкене нан тақтасы.

9 жарықдиодты шамдар.

9 1K резисторы.

1 7475 төрт құлыпты чип

2 7408 квадрат пен қақпа

1 7432 квадрат немесе қақпа

3 AA немесе AAA ұяшықтары бар 1 батарея жиынтығы.

секіргіш сымдар жиынтығы.

74xx сериялы чиптер үшін сіз олардың кез келген нұсқасын қолдана аласыз. IE, 74xx нұсқалары - бұл TTL -дің түпнұсқасы, бірақ сіз 74LSxx нұсқаларын (қуатты аз пайдалану) немесе 74HCxx (тіпті қуаты аз смос нұсқалары) қолдана аласыз және т. барлық басқа вариация сезімтал статикалық электр.

2 -қадам: логикалық логика

Логикалық логика қорқынышты болып көрінуі мүмкін, бірақ бұл өте қарапайым. Логикалық тек 1 мен 0 сандарымен немесе шын және жалғанмен айналысатындығыңызды білдіреді. Немесе электроникада + және -. Оның логикалық бөлігі көп жағдайда «егер бұл солай болса» дегенді білдіреді. Ең негізгі логикалық операциялар - бұл тек үш нәрсе: AND, OR және NOT. Олар қақпалар деп аталады, өйткені олар электр тізбегі арқылы өтетін тікелей қақпа ретінде әрекет етеді.

AND қақпасы келесідей жұмыс істейді. Оның екі кірісі және бір шығысы бар. Екі кіріс 1 немесе 0, ал шығыс 1 немесе 0 болуы мүмкін. ЖӘНЕ қақпасы үшін, егер кірістің екеуі де 1 болса, шығыс 1 болады. Әйтпесе, ол 0 шығарады.

OR қақпасы үшін оның екі кірісі мен бір шығысы бар. Егер бір немесе басқа кіріс 1 болса, онда шығыс 1 болады.

Соңғы қақпа NOT қақпасы болып табылады және оның тек бір кірісі мен шығысы бар. Егер кіріс 1 болса, онда шығыс 0 болады. Егер кіріс 0 болса, ол 1 шығарады.

OR және AND қақпаларында 2 -ден көп кіріс болуы мүмкін. Оңайлату үшін оларды бір қақпаға кіретін 2 немесе одан да көп сызықтармен көрсетуге болады, бірақ шын мәнінде, 3 кіру қақпасы - бұл екі кіретін қақпа, екіншісінде бір беріліс.

Енді сіз компьютерді құру үшін қажет нәрсенің бәрін білесіз. Тіпті ең заманауи компьютерлер де осы үш нәрсені пайдаланады, бірақ олар миллиондап қолдануы мүмкін.

Олай болса жұмбақ құрастырайық.

3 -қадам: Фермер, түлкі, қаз және дәнді басқатырғыш

Кітаптағы бірінші нәрсе - фермердің, түлкінің, қаздың және астықтың классикалық басқатырғышын құруға арналған логикалық схема. Бұл басқатырғыш жүздеген жылдар бойы әр түрлі формада болды. Бұл бірнеше ережелермен логиканың негізгі басқатырғыштары. Сөзжұмбақ келесідей.

Фермерде түлкі, қаз және астық бар. Ол өтуге тиіс өзенге келеді, онда қайық бар, бірақ ол оны бір уақытта ғана ұстай алады.

Ол түлкіні қазбен бірге қалдыра алмайды, өйткені түлкі қазды жейді. Түлкілер осылай жасайды, бұл олардың табиғаты.

Ол қазды астықпен қалдыра алмайды, өйткені оны қаз жейді.

Ол үшеуін қалай аман -есен өзеннің арғы бетіне өткізеді?

Бұл жұмбақты жасау үшін бізге бірнеше нәрсе қажет. Біріншіден, фермерлердің әрқайсысына, түлкіге, қазға және астыққа төрт қосқыштан бастаңыз. Біз қайыққа қайсысы бар екенін осылай орнатамыз.

Екіншіден, бізге жұмбақ қажет, бәрі қадамнан қадамға дейін.

Содан кейін бізге қайықты қашан жылжыту керектігін көрсететін түйме қажет.

Ақырында, ережелерді орындау үшін бізге логика қажет.

4 -қадам: Есте сақтау

Бұл басқатырғыштағы объектілердің орнын есте сақтау үшін біз бастапқы схемада қолданылатын релеге қарағанда жетілдірілген нәрсені қолданамыз. Бұл кітап жазылған кезде транзисторлар жоқ, бірақ олардың релесі болды. Бұл реле сыммен салынған, сондықтан сіз түймені басқанда, олар басқа жақтағы түймені басқанша жабылады, содан кейін жабық күйде қалады.

Бүгін біз 4 биттік ысырма деп аталатын қарапайым және қымбат емес бөлікті қолданамыз. Компьютер логикасындағы «бит» тек 1 немесе 0 -ге қатысты. Бұл цифрмен бірдей. Бұл интегралды схема (немесе «IC» немесе «Chip») флип -флоптар деп аталатын 4 логикалық компоненттен тұрады. Флип -флоп - бұл кіру ретінде 1 немесе 0 бергенде, ол 1 немесе 0 шығарады, содан кейін «тұрып қалады» деп реттелген бірнеше қақпа. Сондықтан атау flip / flop. Ол 1 -ден 0 -ге немесе 0 -ден 1 -ге ауысады (немесе керісінше ме?), Содан кейін сол жерде қалады. Бұл негізінен ескі тізбектегі төрт реле сияқты әрекет етеді.

Сіз тек екі қақпасы бар қарапайым флип -флоп жасай аласыз, бірақ бұл ысырмада қосымша мүмкіндік бар (тағы бірнеше қақпа қажет). Кірістің өзгеруімен шығыс өзгерісінің бірден болмауының орнына, кірісті қосатын немесе өшіретін басқа кірісі бар. Әдетте ол мүгедек болып қалады. Бұл қайықты басқа жаққа «жіберуге» тырыспас бұрын екі қосқышты (фермер мен біреуі) орнатуға мүмкіндік береді. Біздің схема бұрынғыға қарағанда әлдеқайда ақылды.

Бізде енді басқатырғыштағы барлық принциптердің орнын белгілеуге және есте сақтауға мүмкіндік бар.

Әзірге біздің схемамыз: 4 биттік ысырма

5 -қадам: ережелер логикасы

Ережелерді орындау және проблема болған кезде көрсету үшін, бізге қажет шектеулерді енгізу үшін логикалық логикалық қақпаларды қолданамыз.

Мәселе бар -жоғын анықтау үшін бізге төрт тест қажет болады - егер олардың біреуі рас болса, ескерту сигналын жағыңыз.

1. Егер астық пен қаз фермер емес, өзеннің арғы жағында болса.

2. Егер түлкі мен қаз фермер емес, өзеннің арғы жағында болса.

3. Егер фермер өзеннен өтсе, онда түлкі мен қаз жоқ.

4. Егер фермер өзеннен өтсе, онда астық пен қаз жоқ.

Мен қолданатын логикаға дәл сәйкес келу үшін мен бұны қалай тұжырымдағаныма назар аударыңыз - бұл қақпақтар қалыпты немесе кері ілгектерден, қақпақтары «жоқ» немесе «ЕМЕС» сияқты әрекет етеді.

Мәселе тудыратын олардың кез келгені шындық болуы мүмкін болғандықтан, олардың барлығы НЕМЕСЕ қақпасына беріледі.

Аяқталған логика, оның ішінде 4 биттік ысырма, скриншотта көрсетілген. Бұл логика деп аталатын бағдарламадан. Бұл бағдарлама коммутаторларды басқарғанда логикалық ағынды көрсету үшін өте жақсы, '1' мәні бар қосылымдарды көк түспен бөлектейді. Мен логикалық түрде жүктеуге болатын файлды тіркедім.

6 -қадам: Нақты схеманың прототипі

Енді біз нақты жұмыс тізбегін жасай аламыз. Tinkercad схемаларын қолдана отырып, біз мұны аппараттық құралдардың нақты көрінісі мен функционалдығын модельдеу арқылы жасай аламыз.

Tinkercad 7475 4 разрядты ысырманы салған, сондықтан оның бөлігі оңай. Қақпалар үшін мен әрқайсысы 4 AND қақпасы бар екі чипті қолдануды таңдадым (7408). Төрт, 3 кіріс пен қақпаны құру үшін біз екі AND қақпасын қолданамыз, олардың бірінің шығысы екіншісінің 1 кірісіне түседі. Бұл екіншісінде 1 кірісті, ал біріншісінде 2 кірісті қалдырып, 3 кіріс пен қақпаны жасайды. OR қақпасы үшін мен дәл солай жасаймын. Төрт OR қақпа микросхемасы екі OR қақпасын пайдаланады, шығысы үшінші OR қақпасына түседі. Бір қақпа пайдаланылмай қалады.

Tinkercad схемаларында модельдеуді іске қосыңыз