راهنمای یک صفحه‌ای برای علاقمندان به رشته کامپیوتر

مدتهاست که با دوستان مختلف، روی نوشتن مطالبی پیرامون رشته مهندسی کامپیوتر بحث می‌کنیم. این بحثها شامل ایرادات روتین بچه‌های مهندسی کامپیوتر تا کار کردن روی یک پروژه نه چندان بزرگ (ولی پرچالش!) میشه. از اونجایی که تازه هم کنکور گذشته و بچه ها کمی آزاد شدن، ولی ممکنه برای انتخاب رشته دچار تردید بشن؛ وقت خوبی بود که مطالبی در مورد ماهیت این رشته نوشته بشه. مطالبی که مینویسم، حاصل مطالعاتیه که در این چند سال داشتم. سعی میکنم کمی تاریخ تعریف کنم، کمی از علوم کامپیوتر بگم و در نهایت هم کمی از چیستی و ماهیت خود خود کامپیوتر (نه رشته).

کمی تاریخ

باید ببینیم کامپیوترها از کجا اومدن و چه اشخاصی در شکل گیری اونها، نقش داشتن. این کمی سخته که دقیقا بخوایم بگیم از کجا اومدن. انسان، از وقتی هوشمند شد و ابزار ساخت به دنبال ابزار کاملی برای حل مساله بود، پس همیشه هم تلاشش در این راستا بوده که این ابزار رو بسازه. در طول تاریخ هم، علوم و فنون مختلف به کمکش اومدن تا این ابزار رو کامل تر کنه. بذارید تعدادی از این علوم رو با هم بررسی کنیم.

فلسفه و ریاضیات

فلاسفه و ریاضی دانان، افرادی بودن که به دنبال پاسخ بودن. البته فلاسفه، پرسشگران قهارتری هم بودن و گاهی، سوالاتی مطرح کردند و ریاضیدانان، اون سوالات رو پاسخ دادن. حالا با توجه به این که کامپیوتر یک «ابزار حل مساله‌»س، میشه گفت هر دو گروه به شدت درش دخیل بودن.گاهی هم فلاسفه‌ای که روی علوم کامپیوتر تاثیر داشتند، ریاضی دان هم بودن. نمونه‌ش هم «محمد بن موسی خوارزمی» دانشمند پارسی‌گو.

خوارزمی، شاید اولین کسی بود که «تفکر رایانش» رو ابداع کرد. در کتاب معروفی به نام «جبر و مقابله» به حل معادلات جبری پرداخته و راه حل هاش، عموما مرحله مرحله و شفافن. به همین خاطر هم وقتی این روش حل مساله به اروپا میرسه، اروپایی ها بخاطر «الخوارزمی» (اسم ایشون) ، که در لاتین «الگوریتمی» گفته می‌شده، روش حل مساله رو «الگوریتم» اسم گذاشتند. چیزی که هنوز که هنوزه، داره استفاده میشه.

البته، کار خوارزمی نظام بخشیدن و سازمان دادن به علوم و فنونی بوده که در زمان خودش، مطرح می‌شده. در واقع، از کشف صفر توسط هندی ها تا قضایای که امثال تالس و فیثاغورث پایه گذاشتن، همه در نوشته شدن «جبر و مقابله» و ایجاد تفکر سیستماتیک برای حل مساله، دخیل بودن.

منطق

گرچه بهتر بود این یک مورد رو، قبل از فلسفه و ریاضیات میاوردم، ولی به نظر من منطق حاصل برخورد فلسفه و ریاضیه. گرچه خیلی قبل تر از خوارزمی منطق مطرح شده بود، اما دورانی هم که ماحصل کارش یعنی «جبر و مقابله» به اروپا رسید، ابتدای راه استفاده از منطق در بیان و حل مسائل بودند. پس سعی کردند با استفاده از منطق و جبر، بسیاری از مسائل رو حل کنند. منطقی که در اینجا قراره درموردش صحبت کنم همون منطق «ارسطو» است، منطقی که شاید امروزه پایه و اساس همه کامپیوترهاست.

منطقی که ارسطو بنیان گذاشته، یک منطق صفر و یکی به حساب میاد. بذارید اینطوری بگم؛ با منطق ارسطویی میشه اینطور گفت :

علی از احمد قدبلندتره. احمد از حسن قد بلند تر. پس علی از حسن هم قدبلندتره

و در این مورد، منطق ارسطویی کاملا کار میکنه. مثلا ریاضیاتیش میشه :

اگر x آنگاه y ، اگر y آنگاه p -> اگر x آنگاه p

و این بیان رو ما اصولا در نوعی از ریاضیات به نام «ریاضیات گسسته» یاد می‌گیریم. چیزی که پایه و اساس علوم و مهندسی کامپیوتر امروزیه. اما، این فقط کافی نیست؛ منطق در یک محیط خاص کار میکنه که ما اعدادی جز صفر و یک نداریم! پس نیاز به نوعی از محاسبه و جبر داریم که برای فقط صفر و یک، کار کنه و کافی باشه. چیزی به اسم «جبر بول»

آقایی که در تصویر می‌بینید، جورج بول، ریاضی‌دان و فیلسوف انگلیسیه که با پایه گذاری جبر صفر و یکی بر مبنای «صحیح و غلط» خودش، علوم کامپیوتر رو شدید تسریع کرد. در سده نوزدهم خیلی چیزا ساخته شدن و اکثرا هم، بر پایه همین «بودن یا نبودن» آقای بول کار میکردن. اما اشتباهاتی هم در این میان رخ داده که حالا بهش میرسیم!

وقتی همه چیز مکانیکی شد

 

محاسبه گرهای مکانیکی، تقریبا از زمانی که معاملات جزئی از زندگی بشر شدند وجود داشتن. مثل چرتکه که حاصل کار چینی ها بوده (روزگاری هم باقی دنیا از چینی ها کپی می‌کردن!) ، ولی محاسبه‌گرهایی مثل چرتکه، صرفا چهارعمل اصلی رو انجام میدادن و بعدها ریاضی‌دانها از اون وسیله برای محاسبه ریشه دوم و سوم اعداد هم سعی کردند استفاده کنن. ولی محاسبه گرهای پیچیده تری لازم بود!

آقایی که در تصویر می‌بینید «چارلز بابیج» یک ریاضی‌دان و مهندس انگلیسی بود. ایشون ایده «موتور تحلیلی» رو مطرح کرد که چیزی بود شبیه کامپیوترهای امروز. برنامه پذیر و قابلیت حل تعداد زیادی مساله در زمانی کم. اما، کار ایشون مشکلاتی داشت. ایشون سعی داشت همه چیز رو مکانیکی پیاده کنه و زمانی که این ایده رو مطرح کرد ماشین های مکانیکی هنوز اونقدر پیشرفته نبودن. و مشکل دوم رو بالاتر اشاره کردم، ایشون مدعی بوده که بدون جبر بول هم میتونه کامپیوتر رو پیاده کنه و کامپیوتری بسازه که با مبنای ده کار کنه (چیزی که هنوز هم نشده 🙂 ) .

اما ماشین های مکانیکی کم کم به سمت جبر بول و محاسبات آماری رفتن. یک بار دیگه این تصویر رو با هم ببینیم:

این تصویر، تصویری از یک ماشین «شرط بندی» است که در نیوزلند نصب شده بوده. عملکرد مکانیکی برای محاسبات آماری مربوط به شرط بندی روی مسابقه اسبها داشته.

اما مکانیک کافی نبود، لازم بود اما کافی نبود. پس به عصر «الکترومکانیک» باید سفری کوتاه داشته باشیم!

همه چیز از یک رله شروع شد

رله، قطعه الکتریکیه که میتونه مشابه یک کلید عمل کنه. در واقع اعمال ولتاژ به یک قسمتش، میتونه قطع و وصل شدن جریان الکتریکی در یک قسمت دیگر مدار رو تضمین و کنترل کنه (به این شکل ما مثلا میتونیم با استفاده از اینترنت، یک لامپ رو خاموش روشن کنیم!). در اون زمان، به فکر یه مهندس خوش ذوق آلمانی به اسم «کانراد تسوزه» زد که جبر بول رو با رله پیاده کنه. تسوزه چند تا پیاده سازی داشت ولی معروفترینشون این بود :

کامپیوتر Z4 آلمانی که در دهه ۳۰ ساخته شد و خیلی هم به کمک ارتش آلمان در جنگ دوم جهانی اومد. اما مطمئنا یک نابغه خوش ذوق دیگر در طرف انگلیسی وجود داره که بتونه از ساز و کار این ماشین، سردربیاره!

قبل از این که به اونطرف قضیه بپردازیم، این ماشین به شکل امروزی تونست برنامه اجرا کنه و زبان برنامه نویسی خاص خودش رو داشت. مجهز به سیستم ذخیره و بازیابی «پانچ کارد» بود و خیلی از مفاهیم امروزی رو در خودش داشت. اما هنوز نمیتونست «کامپیوتر» کاملی باشه چون خیلی مفاهیم رو نتونست پیاده سازی کنه، مهم تر از همه، شدیدا وابسته به عامل انسانی بود.

شروع بازی تقلید!

موقعی که کشورهای مختلف درگیر جنگ دوم بودن، اکثرا پیامهاشون رو رمزنگاری می‌کردن و شکستن رمزها، واقعا یک نابغه می‌طلبید. یک نابغه خوش ذوق که بتونه قهرمان جنگی باشه و رمز آلمانها رو بشکنه و متفقین رو، پیروز میدان کنه!

آقایی که در تصویر می‌بینید «آلن تورینگ» انگلیسی، این کار رو کرد. رمز آلمانیها موسوم به «انیگما» رو شکست و به این ترتیب قهرمان جنگی شد. اما کارش به همینجا ختم نشد و در دهه ۵۰ میلادی ایده «تفکر در رایانه» و «هوش مصنوعی» رو مطرح کرد که تا امروز هم مطالعه روی این موضوعات، ادامه داره. این شخص به معنای واقعی، نابغه و خوش ذوق بوده.

ترانزیستور و عصر سیلیکون

خب، این هم از فصل آخر تاریخ کامپیوتر. در اواخر دهه ۴۰ ، کامپیوترها یک دفعه رشد کردند. کشف ترانزیستور باعث شد مدارات الکتریکی و الکترونیکی مورد نیاز برای ساخت کامپیوتر بتونن روی یک سطح چند سانتی متری از سیلیکون خلاصه بشن. قطعاتی با کاربرد بالاتر ساخته بشن. عصر سیلیکون مصادف بود با حضور امثال دنیس ریچی و کن تامپسون و مفاهیمی مثل «سیستم عامل» (توضیح این بخش از تاریخ خودش یک پست جدا میطلبه پس شاکی نباشید از من لطفا!) مطرح بشن و رشد نرم افزاری در این حد، باعث شد که اصلا سرعت رشد یک شکل دیگری به خودش بگیره!

کامپیوتر چیست؟ کامپیوتر کیست؟

شاید باورتون نشه ولی قبل از ظهور ماشین های محاسبه گر، کامپیوتر یک عنوان شغلی بوده برای کسانی که محاسبات پیچیده رو انجام میدادن (و طوری که در موردشون مطالعه کردم، ظاهرا حق پرسش در مورد این که این محاسبه رو چرا دارن انجام میدن نداشتن) و بخش جالبتر این بوده که عموما «کامپیوتر»ها رو در سازمانها، خانمها تشکیل میدادن (البته اولین برنامه نویس جهان هم یک خانم به اسم ایدا لاولس بوده که در تصویر زیر می‌بیندشون).

البته، اونقدری نمی‌گذره که «علوم کامپیوتر» مطرح میشه. بعنوان علم مطالعه و پردازش داده. و این پدیده، همزمان بوده با پدیدار شدن کامپیوترهای به معنای امروزی. پس بیشتر اپراتور و برنامه نویس تربیت می‌کردند.

در تصویر بالا هم، عکسی از اپراتورهای کامپیوتر انیاک (در امریکا) رو می‌بینید که هم باید به نرم افزار مسلط می‌بودن و هم سخت افزارش.

اما به طور کل، کامپیوتر امروزه چی تعریف میشه؟ کامپیوتر یعنی وسیله‌ای برای پردازش داده و استفاده از اون داده در علم. ما داده های مختلفی داریم که کامپیوتر میتونه برای ما پردازشش کنه و نتیجه اون پردازش رو در هر شکلی به ما بده (یک نمودار، روشن و خاموش شدن یک دستگاه خاص یا حتی یادگیری و تکرار یک عمل از روی همون داده ها). پس، تا اینجا هم تا حد زیادی تاریخ کامپیوتر رو تونستیم بفهمیم، هم تعریفش رو. شاید براتون جالب باشه که اصلا کامپیوتر ها چطوری هم ساخته میشن!

کامپیوتر چطور داده رو پردازش میکنه؟

برگردیم به همون جبر بول. ما یه سری وسیله (یا بهتر بگم نمایش الکترونیکی!) از عملیات بولی داریم که بهشون میگن «دروازه منطقی» یا همون گیت. گیتها به این شکل هستند :

هر کدوم از اینها میتونن یکی از توابع بولین رو پیاده کنن. حالا، ما اگر اینها رو کنار هم بچینیم میتونیم بخش بزرگی از محاسبات رو به سادگی انجام بدیم. مثلا این مداری که من ساختم رو ببینید :

این مداریه که یک عدد BCD (که نوعی رمزگذاری در کامپیوتره) رو دریافت میکنه، به صورت دهدهی (دسیمال، مبنای ده) در خروجی قرار میده. حالا ما میتونیم اونطرف با یک Encoder این مقادیر رو دوباره به BCD یا هر فرمت دیگری تبدیل کنیم. در واقع کاری که ما انجام دادیم همون پردازش داده‌س. حالا هر قسمتی رو میشه یک بلاک در نظر گرفت و کنار هم قرار داد تا به چنین چیزی رسید :

مداری که در بالا طراحی کردم، یک واحد محاسبه و منطق برای یک کامپیوتر هشت بیتی بود (لینک) و این واحد، همونجاییه که داده پردازش میشه. البته واحد کنترل و حافظه هم در کامپیوتر داریم که برای کنترل پروسه پردازش و ذخیره داده پردازش شده ازشون استفاده می‌کنیم!

خب، فکر کنم به اندازه کافی اون چیزایی که میخواستم رو پوشش دادم، امیدوارم اگر قصد کامپیوتر خوندن دارید، شیرینی و زیبایی این رشته رو قبل از ورود به دانشگاه درک کنید و وقتی واردش می‌شید، لذت ببرید 🙂

Share

نصب و راه اندازی KTechLab برای پروژه های الکترونیک

پروژه های الکترونیک، مثل طراحی مدار، مدارهای منطقی، الکترونیک دیجیتال و … ، همه معمولا توسط نرم افزار Proteus و در سیستم عامل ویندوز انجام میشن. پروتئوس نرم افزار کامل و جامعیه و همه چی هم داره. شما میتونید به سادگی یک پروژه میکروکنترلری در پروتئوس پیاده سازی و اجرا کنید و مطمئن باشید نتیجه‌ای که میگیرید، تا حد بسیار زیاد و قابل قبولی، شبیه نتیجه‌ایه که در پیاده‌سازی حقیقی از پروژه خواهید داشت.

اما مشکلی که اکثر کاربران لینوکس دارند، اینه که پروتئوس نسخه لینوکس نداره. اجرای اون روی واین هم زیاد چنگی به دل نمیزنه و گذشته از اون، همه هم سیستمی ندارند که ماشین مجازی رو تحمل و ساپورت کنه، پس نتیجتا اکثر افرادی که پروژه های الکترونیک انجام میدن، یک سیستم عامل ویندوز هم کنار لینوکسشون دارند. امروز تصمیم داشتم که یک پروژه‌ای رو آزمایش کنم و میخواستم ببینم که روی اوبونتو، چه ابزاری نصب دارم. طبق معمول به دنبال Logisim گشتم ولی فهمیدم که هنوز نسخه جدیدش رو دانلود نکردم. پس، گفتم بهتره سرچ کنم و به نتیجه مطلوب برسم.

در نتیجه جست و جو، به KTechLab رسیدم. گرچه اسمش برام آشنا بود ولی هیچوقت ازش استفاده نکرده بودم. گفتم که بهتره الان به دنبالش باشم و ازش کمی (حتی شده آزمایشی) استفاده کنم. شاید، نتیجه‌ای که خواستم رو گرفتم. خب، خوشبختانه این نرم افزار اون چیزایی که میخواستم رو داشت. این هم تصویری از محیطش :

و الان یک سوال پیش میاد :

چطور نصبش کنیم؟

من اسمش رو جست و جو کردم و به وبسایتش رسیدم (لینک) و بعد سورس کدش رو دانلود کردم. اما فهمیدم که برای نصبش نیاز به cmake دارم، پس اون رو نصب کردم :


کد   
sudo apt install cmake

و بعد از نصب این، کمی گشتم تا ببینم چه پیش‌نیازهایی داره، سپس اونا رو نصب کردم :


کد   
sudo apt install git kdelibs5-dev kdevplatform-dev qt4-dev-tools cmake libglib2.0-dev

بعد از نصب، فایل فشرده حاوی سورس کد رو از حالت فشرده درآوردم، درون پوشه سورس یک پوشه به اسم build ساختم و به ترتیب این سه دستور رو زدم :


کد   
cmake ..
make
sudo make install

و در آخر، دیدم که KTechLab به لیست نرم افزارهای نصب شده اضافه شده.

در آینده، در مورد این که این نرم افزار چطوره و کجاها به درد میخوره، بیشتر خواهم نوشت. امیدوارم این پست مفید واقع شده باشه، موفق باشید 🙂

Share

شروع مجدد در سال نو؟

با سلام. قبل از هرچیزی سال جدید رو به همه خوانندگان وبلاگ تبریک میگم و امیدوارم تعطیلات نوروز و سال خوبی رو داشته باشید. مدتیه که خیلی در وبلاگ مطلب نمی‌نویسم و هروقت متن طولانی و درخور توجهی به ذهنم میرسه، دست به قلم (؟ یا کی‌بورد؟) میشم و در این گوشه اینترنت، چیزی که در ذهنم میگذره رو مینویسم. این پست کمی متفاوت از پستهای قدیمی خواهد بود، چرا که موضوع خاصی نداره و فقط مروری بر تصمیمات چندروز اخیر خودمه 🙂

داستان از اینجا شروع میشه که چهارساله که دارم در مقطع کارشناسی «مهندسی کامپیوتر» و گرایش «سخت افزار» تحصیل میکنم. اونقدری به پایانش نمونده و موقعی رسیده که واقعا باید یک سری علامت سوال از ذهن و زندگی من، رفع بشه. چه علامت سوالهایی؟ مثل این که آیا واقعا قصد دارم تحصیلات عالیه داشته باشم؟ آیا قصد دارم همین کامپیوتر رو ادامه بدم؟ آیا قصد دارم رشته دیگری رو از صفر شروع کنم؟ و هزاران سوال دیگر. سوالاتی که شاید ذهن خیلی هایی که در مقطعی حساس از زندگیشون هستند رو درگیر کنه. همین الان که این پست رو می‌نویسم، دوستی که به مباحث علوم انسانی علاقه داره (و کامپیوتر میخونه) از من پرسید «به نظرت انصراف بدم برم جامعه شناسی بخونم؟» و خب بعد کلی بحث نتیجه‌ش شد که فعلا دست از این کار بکشه (بعدا در مورد این موضوع هم مفصل توضیح میدم در وبلاگ!)

قبل از این که این سوالات پیش بیاد باید یک علامت سوال بزرگتر رو رفع میکردم. این که «چرا کامپیوتر یک باره فرع زندگی من شد؟»! فکر کنم هرکسی که این وبلاگ رو از مرداد ۹۰ (یا ۹۱؟) خونده باشه و قبلتر من رو از وبلاگهای قبلی، فروم اوبونتو یا حتی انجمن آیفون بشناسه، می‌دونه که من شدیدا علاقمند به مباحث علوم و مهندسی کامپیوتر بودم (و هستم! و حتی با تقریب درست و زیادی خواهم بود 😀 ) ولی مدتهاست در این زمینه خبری از من نیست. نه به شکل قدیم پروژه هایی رو تعریف میکنم و پیش می‌برم، و نه مثل قدیم به صورت فعال وسط بحث های تخصصی حضور پیدا میکنم و سعی میکنم یاد بگیرم.
موضوع از اینجا شروع میشه که مدت زیادیه که از پروژه های کامپیوتری دور شدم و به «موسیقی» رو آوردم. موسیقی خوب و لذتبخشه و حقیقتا لازمه که هر آدمی، درجه خاصی از هنرمندی رو در خودش داشته باشه. حالا یا موسیقی یا خوش‌نویسی یا نقاشی یا آشپزی و … . مهم این نیست که شما چقدر وقت صرف هنر میکنید، موضوع اینه که میخواید عنوان اصلی شما در جامعه «هنرمند» باشه؟ یا مثلا «مهندس»؟ خب طبیعیه که من بعنوان کسی که مهندسی میخونه (و حقیقتا کم هم بابت این عنوان مهندس خرج نشده، چه هزینه دانشگاه چه وقتی که صرف شده) و رشته انتخابیش رو دوست داره، دوست دارم قبل از این که بهم بگن «هنرمند»، «مهندس» خطابم کنن.

موسیقی ذهن من رو درگیر کرد، آهنگسازی رو در این مدت یاد گرفتم (به صورت درست و علمی)، دوباره کلاس گیتار رفتم، حتی قطعاتی که ساخته بودم رو در اینترنت منتشر کردم و … . ولی این توانایی در آهنگسازی رو از کجا آوردم؟ به نظرم بخاطر تسلطی که روی کامپیوتر داشتم. اگر به این اندازه به زیر و بم کامپیوتر وارد نبودم (گرچه ادعایی هم ندارم درش)، نمیتونستم توی نرم افزاری مثل FL Studio راه بیفتم و کارایی مثل ساخت موسیقی الکترونیک، میکس و مستر و … رو یاد بگیرم. حتی استفاده از گیتار الکتریکم بعنوان یک MIDI Synthesizer .

خب برگردیم به موضوع! این «شروع مجدد» چه چیزی میتونه باشه؟ به خودم قول دادم که در این ایام نوروز، که ماشالله ترکش های تعطیلیش تا اول اردیبهشت هم اصابت میکنه 😂 ، یکی از موضوعات مرتبط با رشته‌م رو مطالعه کنم، و سعی کنم تا جای قابل قبولی فرایند یادگیری و تمرین رو براش انجام بدم. حالا یا دوباره یکی از موضوعات مورد علاقم رو میخونم (سیستم عامل، معماری کامپیوتر، ریزپردازنده و …) یا این که یک موضوع جدید رو باز میکنم و سعی میکنم درش به یه حداقلی برسم (که میتونه از برنامه نویسی جاوا یا آندروید رو شامل بشه تا شبکه های عصبی و پردازش موازی یا حتی متدهای رسمی در مهندسی نرم افزار :|) و احتمالا کل امسال رو وقف همون موضوع کنم و در تابستان هم بتونم یک مقدار نوآوری درش داشته باشم!

نتیجه‌ش چه خواهد شد؟ این که من باز به اون اصالت کامپیوتری خودم برگردم. وقتی قراره به عنوان «مهندس» در جامعه حضور داشته باشم نیاز به «دید مهندسی» هم دارم، و دید مهندسی هم چیزی نیست که الکی و یک شبه به دست بیاد. پس امیدوارم امسال، برای من سال «دید مهندسی» و «مهندس بهتر شدن» باشه 🙂

Share

ساخت یک کلاک ساده با آی‌سی 555

وقتی که داشتم در مورد آی‌سی 555 و کاربردهاش تحقیق میکردم یک مثال ساده به چشمم خورد : چشمک زن با LED . خیلی از چشمک زن هایی که در اینترنت بودند رو تست کردم و ساختم و دیدم که کار بکن نیستن که نیستن! تا این که دیدم Ben Eater (کسی که یک کامپیوتر برد بوردی هشت بیتی ساخته) ، یک مدار Clock ساخته. یکی از کاربردهای Clock این هست که مدارهای ما رو در لحظات خاص فعال و در لحظات خاص غیرفعال میکنه. همچنین، مدارهایی داریم که میتونن چند تا کلاک رو هندل کنن و یا نیاز دارن دو تا کلاک داشته باشن که برعکس هم کار میکنن. کلاکی که بن ایتر طراحی کرده به قدر کافی خوب و مناسب هست، اما من یک فیچر (اگر بتونیم بهش بگیم فیچر 🤔) بهش اضافه کردم و محصول نهایی شد این :

timerهمانطوری که در شکل می بینید، خروجی کلاک درجای خودش به یک LED زرد متصل شده. و یک مدار ترانزیستوری هم بهش اضافه شده که حالا میخوایم بررسی کنیم اون چیه؟ اگر با NPN ها آشنا باشید میدونید که وقتی جریان در Base برقراره، امکان حرکت الکترونها از Collector به سمت Emitter هم فراهم میشه. یعنی در این مدار زمانی که خروجی ای که به اسم CLK مشخص شده، روشنه، جریان به راحتی از Collector میره به Emitter و اون LED قرمز که با CLK~ مشخص شده، خاموش میشه. زمانی که جریانی در Base ترانزیستور ما نیست، نتیجتا جلوی حرکت جریان از Collector به Emitter گرفته میشه و جریان به CLK~ میره. این به این معناست که زمانی که نیاز داریم کلاکمون برعکس بزنه، میتونیم از اون خروجی مدار استفاده کنیم! حالا یک سوال هست، و اون هم اینه که …

555 چطور کار میکنه؟

اگر دیتا شیت این آی سی رو بخونید، می بینید که پایه های VCC و GND اون با سه تا مقاومت پنج کیلو اهمی به هم وصل شدن، به همین خاطره که به این آی‌سی 555 گفته میشه. داخل آی‌سی، دوتا مقایسه گر و یک فلیپ فلاپ هست. در واقع زمانی که ما داریم از این آی‌سی کار میکشیم، مقادیر اون فلیپ فلاپی که درون آی‌سی تعبیه شده رو دستکاری میکنیم. برای اطلاعات بیشتر در مورد فلیپ فلاپ توصیه میکنم که دیتاشیت این تراشه رو مطالعه کنید.

در نهایت هم یک فیلم کوتاه از مداری که من ساختم ببینیم :

timer

حجم تصویر متحرک یکم بالاس به بزرگی خودتون ببخشید 😅 یک نکته هم توجه کنید زمانی که مدار رو بستم رنگ LED ها برعکس تصویر شماتیک بود، در شماتیک LED زرد به خروجی کلاک و LED قرمز به خروجی نقیض کلاک وصل شده.

Share

ساخت یک کامپیوتر ساده در Logisim – قسمت دوم (مجموعه دستور العمل ها)

در قسمت قبلی، چالش رو مطرح کردیم که کامپیوتر هشت بیتی خودمون رو بسازیم. ببینیم چه مداراتی نیاز داریم؟!

خب ما دو ورودی هشت بیتی A و B رو خواهیم داشت، پس به این موارد نیاز داریم :

  1. مداری برای NOT کردن ورودی A
  2. مداری برای NOT کردن ورودی B
  3. مداری برای AND کردن هر دو ورودی
  4. مداری برای OR کردن هر دو ورودی
  5. مداری برای جمع کردن دو ورودی
  6. مداری برای تفریق دو ورودی

خب، چون ما از یک قطعه به اسم «دیکدر» برای انتخاب دستورات استفاده میکنیم، و دیکدرها هم یک ورودی با سایز n میگیرن، و خروجی اونها «دو به توان n» هست، و ما اینجا «مجموعه دستور العمل» یا Instruction Set مون دارای ۶ دستور هست، بهینه ترین حالت استفاده از یک دیکدر ۳ به ۸ هست. خب، با این حساب، باید کد عملیات ها یا Operation Code ها رو به این شکل تعریف کنیم :

Operation Code
NOT A 000
NOT B 001
AND A, B 010
OR A, B 011
ADD A , B 100
SUB A, B 101

خب الان ما میدونیم که کامپیوتر محترم باید چه دستوراتی رو اچرا کنه. در واقع، وقتی میگیم ۰ ، کامپیوتر اون رو به دیکدر میده و میفهمه که باید نقیض A رو بهمون بده. وقتی ۱ رو فراخوانی میکنیم، باید نقیض B بهمون داده شه، وقتی میگیم ۵ در واقع مقدار B رو از A کم میکنیم و … . با توجه به این که الان، ما یک دیکدر ۳ به ۸ در مدار «واحد محاسبه و منطق» داریم، میتونیم ۴ دستور العمل دیگه هم بهش اضافه کنیم (با شما 🙂 ). در قسمت بعدی این آموزش، میرسیم به این که ورودی ها و خروجی ها رو چطوری مدیریت کنیم. بعدش هم در مورد ساختار کلی ALU صحبت میشه و بعد از چند پست دیگه، یک ALU کامل با هم خواهیم داشت. پس فعلا در مورد بلاهایی که سر ۸ بیت ورودی میشه آورد فکر کنید و شاد باشید 🙂

Share