Электричество шаг за шагом

Р-121. СУММАТОР — ПРИМЕР РАССУЖДАЮЩЕЙ ЭЛЕКТРОНИКИ. В сложных электронных управляющих автоматах или в компьютерах бывает очень много различных логических элементов, которые небольшими и большими группами, или объединившись с другими элементами, например с триггерами, выполняют довольно сложные операции. Так, например, показанная на рисунке схема из четырёх логических элементов, которую обычно называют сумматор, складывает двоичные числа 0 + 0, 1 + 0, 0 + 1 и 1 + 1. Первые три операции выполняются довольно просто (0 + 0 = 0, 1 + 0 = 1 и 0 + 1 = 1), для всех трёх достаточно было бы одного логического элемента — одной схемы ИЛИ. А вот четвёртая операция (1 + 1 = 10) дело непростое. Потому что в двоичной системе счёта 1 + 1 = 10, то есть нужно в основном разряде получить 0 и единицу перенести в следующий разряд. Сейчас мы посмотрим, как решаются эти четыре задачи.

Во-первых, отметим, как при первых трёх операциях логический элемент ИЛИ, получив на свои два входа нули и единицы, выполнит все необходимые операции и мы получим на его выходе три правильных результата. Обратите внимание на то, что в нашей схеме результат получают не с этого элемента ИЛИ, а с дополнительного элемента И₁, которому ИЛИ передаёт свои результаты — в первой операции 0, во второй, третьей и четвёртой 1. Но элементу И₁ полученных от ИЛИ единиц недостаточно, элементу И₁, чтобы выдать необходимую во втором и третьем случае 1, нужно для этого получить 1 на оба своих входа. Вторую необходимую 1 элемент И₁ получит от элемента НЕ, который с элемента И₂ получает 0 и выдаёт 1, поступающую на второй вход И₁. Только в четвёртом случае, то есть при сложении 1 + 1, элемент НЕ с элемента И₂ получает 1 и выдаёт 0 на вход И₁, из-за чего он не может сработать и выдаёт 0, необходимый в этом случае для основного разряда. В то же время 1, направленная на вход элемента НЕ, по отдельному проводу ответвится и попадёт в соседний разряд — на выходе блока из четырёх логических элементов появится результат 1 + 1 = 10.

Первый удар по трудоёмкой ручной сборке электронных схем нанесли печатные платы — на них все соединительные цепи, все сотни отдельных проводков формировались в виде полосок тонкой медной фольги, причём формировались сразу, в едином технологическом процессе по имени фотолитография. В этом названии греческое слово «лито» (в переводе «камень») напоминает, что идея пришла от полиграфистов, они ещё лет двести назад использовали печатные формы на камне для тиражирования картинок.