…aut discede

История вычислительной техники это попытка 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.