Задумывались ли вы как на самом деле устроен компьютер. Да что компьютер, давайте копнём глубже, вся цивилизация которую вы видите вокруг, любая электроника основана на одной системе. Это очень интересный момент, оказывается всё настолько просто, что проще некуда. Вы видите перед собой телефон, компьютер, телевизор. Да куда не кинуть взгляд всё основано на простом включении и выключении. Двоичном коде 0 и 1, вкл и выкл. Всё больше ничего нет! Память, процессор, вся электроника на плате — это миллионы транзисторов, которые делают вкл. и выкл. Удивительно не правда ли? Ведь наверняка вы представляли себе магические процессы в вашем смартфоне, мощные процессоры, которые могут считать дроби и логарифмы, создавать игры и магический искусственный интеллект. А на самом деле они ничего этого делать не умеют и просто работают с 0 и 1.
А ведь совсем недавно, всего сто лет назад этого не было даже в намёке. Откуда это всё появилось, как человечество из механической цивилизации вдруг стало цифровой. Что к этому привело, как происходил эволюционный процесс электроники с чего всё начиналось и к чему пришло, вы можете со мной узнать из книги ✔ Петцольд Ч. "Код. Тайный язык информатики"
После прочтения не забудьте поставить лайк 👍 и поделитесь с друзьями, поддержите начинающего блогера!
Рецензия и основные мысли из книги Петцольд Ч. "Код. Тайный язык информатики"
Давайте заглянем под обложку и немного изучим начало становление новой цивилизации. Первые главы я постараюсь вам более подробно описать.
Я буду описывать как я понял, если я что-то не верно указал, буду рад вашим правкам в комментариях! Учитывайте, что я не специалист, а такой же как вы обыватель.
Для начала нам надо разобраться как появился двоичный код, и как он устроен. Простой пример азбука Морзе. Например, у вас с другом друг на против друга окна и вы хотите общаться. Но как?
⚡ Главы с 1-3 как раз об этом.
Как общаться на расстоянии? Например, можно общаться используя фонарик. Можно рисовать буквы, но это крайне не удобно и долго, и вы решили создать код! Включение и выключение фонарика. Это и есть ваш код, двоичная система включено и выключено.
✔ Итак вы создаёте код, каждой букве вы присваиваете определенную комбинацию. Если говорить об азбуке Морзе это комбинация точка тире, для нас это тоже самое, что точка включить, тире выключить. Это уже начало нашего кодирования.
В дальнейшем азбука начинает группироваться в коды и в зависимости от количества точек и тире и мы получаем цепочки.
Вообще сложно всё это объяснить без иллюстраций которые приведены в книге, другими словами мы упрощаем получение информации используя определенные коды для определенных символов. И всё расставляется несколько по другому принципу.
Взгляните на свою клавиатуру, там тоже буквы расставлены не по алфавиту, а по принципу в середине наиболее часто используемые, и чем дальше к краям тем реже используемые буквы.
Так же и составляется таблица морзе, там сделаны символы где используются одни точки она находится вверху и в них постепенно добавляются тире, в самом конце одни тире.
Из всего этого мы выводим формулу кодирования.
1 - число точек и тире (точка и тире) = число кодов 2
2 - 4
3 - 8
4 - 16
👉 Количество кодов = 2^количество точек и тире
где
^ -это степень.
Азбука Морзе называется двоичным (binary) кодом, потому как кодов всего два точка и тире.
✔ Тот же принцип мы можем найти в таблице символов для чтения книг для слепых. Где используются пупырышки. Пупырышек это значит включено или 1, пупырышками нет значит выключено или 0.
⚡Глава 4 и 5
Поведывает нам об устройстве нашего фонарика. Вот тут как раз и придется вспомнить физику. Что такое электроны, как соединяется цепь, и куда они текут.
Оказывается устройство даже простого фонарика может быть очень интересно, и с его схемой можно очень интересно играть. Зачем нам это надо? Будем мигать им! У нас есть батарейка, включатель, провод и лампочка.
✔Итак у нас есть цепь, с батарейкой по которой текут электроны в одну торону, лампочка является сопротивлением и есть ещё включатель, которым мы будем мигать. В данной главе мы узнаем что такое электроны, что такое электрический ток, напряжение, сила тока ну и самое главное формулу закона Ома
👉 Сила тока=Напряжение/Сопротивление
В конце автор упрощает конструкцию до того что бы использовать один провод и заземление вместо минуса и мы приходим к Телеграфу! Который можно протянуть с минимальными затратами как угодно далеко. Даже прямо к вашему другу в другой дом.
Итак, от мигания с фонариком и передачей информации светом, мы эволюционировали до проводов, простых схем фонарика до простейшей схемы телеграфа.
⚡ Главы с 6-10
Итак, двигаясь от фонарика мы пришли к телеграфу и пришли к выводу что передавать точки тире намного удобнее по проводам. Однако есть одна проблема, длина провода не может быть бесконечна, так как провод обладает сопротивлением. И нам остаётся только делить на части, но для этого надо что бы кто-то принимал сигнал и передавал дальше. Вот тут и появились реле.
✍ Понятно дело держать человека что бы он принимал и передавал дальше не реально, поэтому это дело автоматизировали, заменив на реле, которое состоит из катушки и включателя. Катушка примагничивает гибкую полоску, и она замыкает цепь для выходящего тока, и мы передаём наш сигнал дальше.
Отлично все проблемы решены, а как нам лучше кодировать информацию и вообще почему используется десятичная система, а не восьмеричная или какая другая.
В книге этой проблеме посвящена целая 7 глава и вы узнаете почему прижилась десятеричная, что такое восьмеричная и как замечательная двоичная система исчисления.
Мы уже поняли, что двоичная система — это включить, выключить, либо 1 и 0.
Например
0 это будет 0000
1 это 0001
2 - 0010
3 - 0011
4 - 0100
и так далее.
На самом деле закодировать в 0 и единицы можно что угодно.
Например вы подаёте сигнал
00 - я стою
01 - я подумаю
10 - я ещё думаю
11 - я иду
И так далее.
Коды цифр вы можете всегда встретить на своих покупках закодированных в полосках штрихкода. А так же везде где вы видите черные и белые квадратики или полоски.
Буквы мы можем закодировать например через азбуку морзе. Точка это 1, пробел это 0, тире это 11.
И так далее.
Глава 10
Логика и переключатели
✍ Возможно в институте или ещё где, вы слышали о такой интересной вещи как Булева Алгебра. Придумал её Джордж Буля в 19 веке. Причем просто как законы мышления, он и подумать не мог что его идеи вдруг найдут своё применение в вычислительных машинах и алгоритмах.
Логика этой математической логики и её выражения были перемены в двоичной системе в таких выражениях. Например, XY означает X и Y, а X+Y означает X или Y.
Самое интересное во что это вылилось в конечном счёте. Как вы помните у нас была схема фонарика, где был переключатель. Мы добавляем туда переключатели и получаем логику. Ниже я привожу картинку с переключатели по подбору кошки из книги. К сожалению, всё не вставить, и поэтому привожу уже полную схему с последовательным соединением включателей (это логика И) и параллельными включателями (это логика ИЛИ)
Замкнутый выключатель означает 1, открытый означает 0 (то есть выключено).
На картинке буквами указаны кошки которые вам предлагает продавец в магазине, например, Р - рыжая, Б белая, С - стерилизованная и другие свойства кошек. Используя переключатели, мы добиваемся что бы лампочка загорелась и тогда мы приняли положительное решение и выбрали кошку.
☝🏻 А вот вам и сюрприз. То, что мы сейчас узнали может пригодиться даже в жизни!
Есть интересная программа на андроиде, называется "Фильтры Манна" https://play.google.com/store/apps/details?id=com.appsgroup.filtermann
С помощью неё вы можете легко оценить хорошая ли у вас идея, вашего сотрудника или кого-то другого. Очень интересная программа, попробуйте.
Главы с 11 и остальные...
Конечно всё что выше это только начало нашего повествования. Теперь вы поняли, как устроена двоичная система и поняли, что можно всего этого добиться простыми переключателями и логикой. Поэтому для упрощения появились так называемые вентили (gate) или логические элементы.
Они так же собираются из наших любимых выключателей. Например, элемент И это два последовательных выключателя. Так же нам понадобятся элементы ИЛИ, который создают логики 1 или 0. Инвертор, который меняет логический напряжение с 0 на 1 и наоборот и другие логические элементы.
С помощью данной логики мы создаём сумматор 🧠, который поможет нам складывать числа в двоичной форме. Конечно нам пока так и придется всё вводить переключателями, но что поделаешь. И схема из наших реле будет просто огромна. Более подробно вы можете посмотреть в книге как это происходит.
Логика памяти основана на тех же элементах, которые хитро соединены. Идея в том, чтобы включить нужные переключатели и оставить их либо включенными, либо выключенными для использования в расчетах. Понятно дело что при выключении питания все включатели откроются и наша ОЗУ (оперативное запоминающее устройство сброситься в 0).
Я не буду описывать все усложнения, которые пришли в эти схемы со временем, вы можете самостоятельно почитать это в книге. Добавлю, что со временем включатели были заменены на лампы, а они на транзисторы (по факту это те же включатели). После чего транзисторы стали настолько малы, что целые схемы из них стали упаковывать в микросхемы с нужной логикой. После чего и появились процессоры.
Процессоры и память.
Первый микропроцессор содержал 2400 транзисторов. Сейчас их там уже более 10 000 000.
Процессор — это не просто уже схема с выводами, это уже логическое устройство, которое может выполнять команды, которые можно писать на языке Ассемблер. И уже вокруг него собиралась остальная схема для работы с памятью, и внешними устройствами.
О строении памяти, её двоичном и шестнатеричном построении вы узнаете из книги, а также как всё это вместе работало и управлялось.
На этом история не заканчивается, закончите её самостоятельно с книгой Ч. Петцольда "Код. Тайный язык информатики" .
Если статья вас заинтересовала, не скупитесь на лайк! 👍 И поделитесь с друзьями, если они у вас есть. Я же старался для вас! 😜
И подписывайтесь, будет ещё много всего интересного!
