Вся история вычислительной техники это попытки заставить изобретение Эдисона приносить больше пользы, чем уличное освещение.

Устройство электронно-вычислительной машины #

Диод #

Первый диод случайно изобрел Эдисон, когда внутрь вакуумной лампы накаливания поместил металлическую пластину с выведенным наружу контактом. Вдруг оказалось, что вакуум, считавшийся до тех пор изолятором, проводит ток. Но строго в одну сторону – от горячего проводника к холодному. Это явление называется термоэлектронной эмиссией. Потом были изобретены полупроводниковые диоды с другим принципом работы, но главное - ток внутри диода может двигаться только в одну сторону.

Триод #

Если на пути потока электронов от горячего проводника к холодному разместить металлическую сетку и вывести наружу третий контакт, то с его помощью можно управлять силой тока, проходящей через диод. На большой постоянный ток при помощи управляющей сетки накладывается малый переменный и превращает его в увеличенную разновидность переменного тока на сетке. Так работают все ламповые усилители.

Компаратор #

Компаратор – это схема из двух триодов, которая сравнивает произвольный ток на одном входе с эталонным на другом и на выход подает либо эталонный ток, либо полное отсутствие тока. Это как точка и тире в азбуке Морзе – двух сигналов достаточно для передачи осмысленного сообщения.

Именно поэтому в вычислительной технике используется двоичная система счисления.

Сигнал #

Сигналом называется знак, используемый для передачи информации. В азбуке Морзе сигналом является длительность (точка – короткий сигнал, тире – длинный), в электронике – напряжение в 5V или 0.

Логические схемы #

Сумматор #

Схема с двумя входами и одним выходом называется сумматором, если сигнал на выход появляется тогда, когда он есть хотя бы на одном входе.

Мультиплексор #

Схема с двумя входами и одним выходом называется мультиплексором, если сигнал на выходе появляется только тогда, когда он подается на оба входа.

Инвертор #

Схема, которая получает один сигнал, а выдает другой, называется инвертором.

Триггер #

Это электрическая схема, которая способна быть в двух состояниях и между ними переключаться. Между переключениями триггер помнит свое состояние. Ту “морзянку”, которую порождают логические схемы, триггеры запоминают.

Регистр #

Несколько триггеров, собранных вместе называются регистрами. Регистр предназначен, чтобы хранить больше информации, чем просто 0 и 1.

Процессор #

Устройство из регистров и логических схем и есть процессор. Все, что он умеет - это работать с сигналами в регистрах, складывать, инвертировать, умножать. Но это самая главная часть электронно-вычислительной машины, её “мозг”.

Внешние устройства #

Без внешних устройств вычислительная машина подобна мозгу без “рук” и “глаз”. Внешние устройства нужны для того, чтобы внутрь поступали исходные данные для вычислений, а наружу - результат этих вычислений.