Привет мой любопытный друг!
Как собрать свою собственную микросхему из диодов и транзисторов я показывал и озвучивал в ролике не так уж и давно
Я постарался буквально на пальцах объяснить принципы построения элементарных частиц электронной логики из частиц составляющих современную старинную электронику. Но до появления полупроводников существовали "электронные мамонты и динозавры" на которых строили схемы не только усилителей, передатчиков и "трансцидентальных иверов" но и самые настоящие ЭВМ некоторые из которых работают до сих пор.
КАК УСТРОЕНА ЛАМПОВАЯ ЛОГИКА
Не стану пересказывать известную историю и пытаться "очумачить" вас разбором схемы ЭВМ УРАЛ. Просто покажу базовые основы любой электронно-вычислительной техники - элементарные логические элементы собираемые на электровакуумных лампах.
С появлением "камней" ПП диодов и транзисторов схемотехника утратила УМ так как из схем исчезли ЭектровакуУМные приборы - лампы.
Так шутили инженера старой школы электроники и электротехники.
Наиболее известной отечественной ламповой серийной ЭВМ была малая машина Урал-1, на базе 1000 ламп, построенная в 1956г.
Не смотря на малую даже по тем временам скорость 100 инструкций в секунду, именно на одной из таких ЭВМ делались расчеты моделирования траекторий космических ракет на космодроме Байконур.
Рассказывая о логических элементах я часто упоминал Диодную Логику - логические элементы которые можно создать из набора диодов и резисторов.
Несмотря на кажущуюся нелогичность таких логических элементов, диодная логика стала неотъемлемой частью ЭВМ всех поколений, включая современные суперкомпьютеры.
Исторически сложилось так что Советская школа ЭВМ использовала больше диодов чем электронных триодов, что позволяло создавать куда более надежные вычислительные конструкции чем за рубежом.
Так в первой, экспериментальной ЭВМ созданной на территории СССР и запущенной в эксплуатацию в 1951г. было использовано 6000 ламп, из которых 3500 триодов и 2500 диодов.
Для сравнения всемирно известный программируемый компьютер ЭНИАК был построен на 17.5 тысячах ламп и 7 тыс. диодов. Кроме того в компьютере ЭНИАК было использовано 1.5тыс. электромагнитных реле.
ПРОСТЕЙШИЙ ЛАМПОВЫЙ ЛОГИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ
Есть странное заблуждение относительно базовых элементов бинарной электронной логики. Если спросить прошаренного инженера - "Что является базовым элементом ЭВМ?", то скорее всего вы услышите в ответ - "Триггер конечно!". Это совсем не так. Базовыми для ЭВМ являются элементы схемы выполняющие любую логическую операцию, а триггер является элементарной ячейкой памяти состоящей из логических элементов.
Усилительная лампа — например, триод или пентод — являются базовым кирпичиком при построении ламповой логики. Наиболее очевидным способом включения лампы является схема инвертора с общим катодом и нагрузочным анодным резистором.
И ОТКУДА У МЕНЯ ТАКАЯ ЛЮБОВЬ К ТИРАТРОНАМ?
Вы обратили внимание как в этой схеме (забугорно-иностранной) обозначена лампа Триод. Да, да - это обозначение моего любимого старого Советского тиратрона типа МТХ-90 ... моя прелесть. Многие даже не догадываются о тех невероятных возможностях, что таит в себе его простая конструкция.
А ведь именно тиратрон применялся в компьютерных классах Советских школ. В 70-е годы я занимался в школе за партами оснащенными пультами с тиратронной логикой. Интересно кто-нибудь теперь сможет вспомнить схему такого электронного класса ?
Инвертор с общим катодом
Фактически инвертор уже реализует логическую операцию НЕ. Главный недостаток такой схемы заключается в несимметричной работе ключа.
Но, если на один анодный резистор повесить сразу две лампы, то получится базисный логический элемент 2ИЛИ-НЕ (Стрелка Пирса), что означает возможность создания ламповой логической схемы любой конфигурации.
Стрелка Пирса (функция Вебба, отрицание дизъюнкции) — бинарная логическая операция, булева функция над двумя переменными.
Еще раз напомню, что все логические элементы вы сегодня можете собирать не на лампах и не на микросхемах, а на транзисторах и диодах
Описывая электрическую логику я показывал как изменение положения резистора с которого снимается выходной сигнал относительно катодов и анодов транзистора (не удивляйтесь - читайте историю транзисторов) приводит к появлению логических элементов заданной конфигурации.
Катодный повторитель — ещё один вариант включения лампы. В этом случае катод лампы через резистор подключён к источнику отрицательного напряжения.
Малые токи ламп в ЭВМ приходится компенсировать (для срабатывания реле) удвоением числа ламп или применением ламп иной конфигурации чем простые триоды. Для примера покажу рисунок двух описанных логических элементов ламповой логики рядом, но на более мощных лампах.
По сути тут речь уже идет об усилении токов, а значит у моих друзей - радиолюбителей всколыхнутся воспоминания и ламповых УЗЧ и ... конечно о моих экспериментах с тиратроном в качестве усиливающей звук лампы.
В заключение, дабы прослыть умняком, покажу вам значение некоторых терминов на подобие Демона Максвела, Кота Шрёдингера и Сферического коня в вакууме ...
ШТРИХ ЛУКАСЕВИЧА СТРЕЛКА ПИРСА ШТРИХ ШЕФФЕРА
Всё это базовые логические операции и не более того.
Д.К.