Circuite & Logică

Una dintre cele mai tari chestii pe care le-am descoperit despre circuite este ca ele pot fi o arta, adica daca as avea o idee creativa, pot sa o ilustrez folosind circuite. Asadar, daca ai idei, poti folosi tehnologia pentru a le aduce la viata. Fiecare intrare sau iesire a unui computer este de fapt un tip de informatie care poate fi reprezentata de semnalele electrice pornit sau oprit sau de 1 sau 0. Ca sa poata procesa informatia de intrare si sa poata procesa informatia de iesire, un computer are nevoie sa modifice si sa combine semnalele de intrare. Pentru a face asta un computer foloseste milioane de componente electronice care impreuna formeaza circuitele. Sa ne uitam mai atent la cum circuitele pot modifica si procesa informatie redata de 1 si 0. Acesta este un circuit incredibil de simplu. Preia un semnal electric, pornit/oprit, si il intoarce. Adica, daca oferi un semnal de 1, circuitul iti returneaza un 0, iar daca oferi circuitului un 0, el iti returneaza 1. Semnalul care intra nu este acelasi ca cel care iese, asa ca-l numim un circuit NOT (invertor). Circuitele mai complicate pot lua mai multe semnale si le pot combina, avand un rezultat diferit. In acest exemplu, un circuit va lua doua semnale electrice, fiecare fiind 1 sau 0. Daca oricare din semnalele care intra este un 0, atunci rezulatul va fi si el 0. Circuitul iti va oferi 1 doar daca primul semnal si al doilea sunt ambele 1 si astfel numim circuitul AND. Exista multe astfel de circuite mici care executa simple calcule logice. Conectand aceste circuite, putem face mai multe circuite complexe care sa execute calcule dificile. Spre exemplu, poti face un circuit care adauga 2 biti, numit un sumator. Acest circuit preia 2 biti individuali, fiecare 1 sau 0, si ii adauga impreuna pentru a calcula suma. Suma poate fi 0 plus 0 egal 0, 0 plus 1 egal 1, sau 1 plus 1 egal 2. Ai nevoie de doua fire care ies deoarece poate fi nevoie de 2 cifre binare ca sa reprezinti suma. Odata ce ai un singur sumator pentru adaugarea a 2 biti de informatie, poti combina multipli ai acestor circuite sumatoare unul langa altul pentru a adauga numere mai mari. Spre exemplu, iata cum un sumator de 8 biti adauga numerele 25 si 50. Fiecare numar este reprezentat folosing 8 biti, rezultand 16 semnale electrice diferite care intra in circuit. Circuitul unui sumator de 8 biti are multi sumatori in interior care calculeaza impreuna suma. Circuitele electrice diferite pot executa alte calcule simple precum scaderea sau multiplicarea. De fapt, toate informatiile procesate de computer sunt doar multimi de simple operatii puse laolalta. Fiecare operatie individuala facuta de un computer este atat de simpla incat poate fi facuta de un om, dar aceste circuite din interiorului computerului sunt mult mai rapide. In trecut, aceste circuite erau mari si ciudate, si un sumator de 8 biti putea fi cat un frigider si dura minute pentru a executa un simplu calcul. Astazi, circuitele calculatoarelor sunt microscopice ca marime si functioneaza mult mai rapid. De ce sunt si calculatoarele mici de rapide? Deoarece cu cat un circuit este mai mic, cu atat distanta pe care o parcurge semnalul electric este mai mica. Electricitatea circula cu viteza luminii, de aceea circuitele moderne executa miliarde de calcule pe secunda. Asa ca, indiferent daca joci un joc, inregistrezi un video sau explorezi cosmosul, tot ce poti face cu tehnologia necesita procesarea multor informatii intr-un timp scurt. Sub toata aceasta complexitate se afla doar circuite mici care transforma semnalele binare in site-uri web, videoclipuri, muzica si jocuri. Aceste circuite pot sa ne ajute sa decodam ADN-ul pentru a diagnostica si a vindeca afectiunile. Asa ca ce ati vrea sa faceti cu aceste circuite?