Fermer, Tülkü, Qaz, Taxıl Bulmacası: 6 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:46

Uşaq ikən atam olan bir kitab aldım, "Həvəskar Elm adamı üçün Elmi Amerika Layihələr Kitabı". Kitab hələ də əlimdədir və başa düşürəm ki, bu günlərdə gəlmək çətin bir kitabdır. Ancaq indi onlayn oxuya bilərsiniz. Bu kitab məni çox şeylə tanış etdi, amma məni maraqlandıran bölüm Riyazi Maşınlar idi. Proqram inkişaf etdirmə karyeramda məni yola salan şey çox yaxşı ola bilər.

Bu fəsildə, müasir inteqral sxemlərdən və ya hətta tranzistorlardan (rölelərdən istifadə edərək) əvvəlcədən istifadə olunan dövrün sxemlərini istifadə edən tapmaca həll edən maşınların təsvirləri verilmişdir. Ancaq eyni anlayışlardan bəziləri var idi, əslində müasir kompüterlərin bu gün də istifadə etdikləri eyni şey olan məntiq cihazları.

Bu günlərdə bütün kompüter sistemlərini bir neçə dollara asanlıqla və ucuz əldə edə bilərsiniz və sadəcə tapmacanızı və ya oyununuzu proqramlaşdıra bilərsiniz. Ancaq tapmacanız üçün xüsusi avadanlıq yaratmaq üçün kompüterlərin qurulduğu məntiq qapılarından istifadə edərək daha aşağı səviyyədə çox şey edə bilərsiniz. Bu praktik və ya ideal olmasa da, kompüterlərin həqiqətən necə işlədiyini öyrənməyə imkan verir. Həm də bir növ əyləncəlidir.

Addım 1: Lazımi materiallar

Bunu tamamilə Tinkercad Circuits -da qura və tapmacanın əsl fəaliyyətini simulyasiya edə bilərsiniz.

Fiziki olaraq qurmaq istəyirsinizsə, burada sizə lazım olacaq:

4 keçid və ya sürüşmə açarı.

1 düymə (bir anlıq)

2 kiçik çörək taxtası.

9 LED.

9 1K rezistor.

1 7475 dörd kilidli çip

2 7408 dördlük və qapılar

1 7432 quad OR qapısı

3 ədəd AA və ya AAA hüceyrəsi olan 1 batareya paketi.

keçid telləri dəsti.

74xx seriyalı çiplər üçün bunların hər hansı bir dəyişikliyindən istifadə edə bilərsiniz. IE, 74xx versiyaları orijinal TTL -dir, ancaq 74LSxx versiyalarını (aşağı enerji istehlakı) və ya 74HCxx (hətta daha aşağı güc cmos versiyaları) və s. İstifadə edə bilərsiniz. Sadəcə 74xx və 74LSxx versiyalarının idarə olunmasının asan olduğunu unutmayın. bütün digər dəyişikliklər həssas statik elektrikdir.

Addım 2: Boolean məntiqi

Boolean məntiq qorxunc görünə bilər, amma əslində olduqca sadədir. Boolean yalnız 1s və 0s və ya True və False ilə məşğul olduğunuz deməkdir. Və ya elektronikada + və -. Bunun məntiqi hissəsi bir çox "bu belədirsə" ilə əlaqədardır. Ən əsas məntiq əməliyyatları sadəcə bu üç şeydir: AND, OR və NOT. Bunlara qapılar deyilir, çünki onlar bir dövrədən keçən elektrik axınının hərfi qapılarıdır.

AND qapısı aşağıdakı kimi işləyir. İki giriş və bir çıxış var. İki giriş 1 və ya 0, çıxış isə 1 və ya 0 ola bilər. AND qapısı üçün hər iki giriş 1 olarsa, çıxış 1 -dir. Əks təqdirdə 0 çıxır.

OR qapısı üçün ayrıca iki giriş və bir çıxış var. Bir və ya digər giriş 1 -dirsə, çıxış 1 -dir.

Son qapı NOT qapısıdır və yalnız bir giriş və bir çıxışa malikdir. Giriş 1 -dirsə, çıxış 0 -dır. Giriş 0 olarsa, 1 -i çıxarır.

OR və AND qapıları da 2 -dən çox girişə sahib ola bilər. Sadələşdirmək üçün, bir qapıya gedən 2 və ya daha çox xətt ilə göstərilə bilər, amma əslində 3 giriş qapısı, biri digərinə daxil olan iki 2 giriş qapısıdır.

İndi kompüter qurmaq üçün lazım olan hər şeyi bilirsiniz. Milyonlarla istifadə edə bilsələr də, ən müasir kompüterlər də bu üç şeyi istifadə edirlər.

Beləliklə, bir tapmaca quraq.

Addım 3: Fermer, Tülkü, Qaz və Taxıl Bulmacası

Kitabdakı ilk şey, Fermer, Tülkü, Qaz və Taxılın klassik tapmacasını yaratmaq üçün bir məntiq sxemidir. Bu tapmaca yüz illərdir ki, müxtəlif formalarda mövcuddur. Yalnız bir neçə qayda ilə məntiqin əsas tapmacasıdır. Tapmaca aşağıdakı kimidir.

Bir fermerin tülkü, qazı və bir az taxılı var. Keçməli olduğu bir çaya gəlir və bir gəmi var, ancaq bir anda onu və başqa bir şeyi saxlaya bilər.

Tülkü qazla tərk edə bilməz, çünki tülkü qazı yeyəcək. Tülkülərin etdikləri budur, bu onların təbiətidir.

Qazı taxılla tərk edə bilməz, çünki qaz onu yeyəcək.

Üçünü də çayın o biri sahilinə necə sağ -salamat keçirə bilər?

Bu tapmacanı yaratmaq üçün bir neçə şeyə ehtiyacımız var. Birincisi, fermer, tülkü, qaz və taxıl üçün hər biri üçün dörd açarla başlayın. Gəmiyə gedənləri belə təyin edəcəyik.

İkincisi, hər şeyin addım -addım harada olduğunu xatırlamaq üçün tapmacaya ehtiyacımız var.

Sonra gəmini nə vaxt hərəkət etdirəcəyimizi söyləmək üçün bir düyməyə ehtiyacımız var.

Nəhayət, qaydaları tətbiq etmək üçün bəzi məntiqə ehtiyacımız var.

Addım 4: Yaddaş

Bu tapmacadakı cisimlərin yerlərini xatırlamaq üçün orijinal dövrədə istifadə olunan rölelərdən daha inkişaf etmiş bir şey istifadə edəcəyik. Bu kitab yazılarkən heç bir tranzistor yox idi, ancaq röleləri vardı. Bu rölelər elə bir şəkildə bağlanmışdır ki, bir düyməyə basdığınız zaman onlar digər tərəfdən düyməni basana qədər bağlanacaq və sonra bağlı qalacaqlar.

Bu gün 4 bit mandalı adlanan ümumi və ucuz bir hissədən istifadə edəcəyik. Kompüter məntiqindəki "bit" yalnız 1 və ya 0 -a aiddir. Rəqəmlə eyni şeydir. Bu Integrated Circuit (və ya "IC" və ya "Chip") flip flop kimi tanınan 4 məntiq komponentindən ibarətdir. Bir flip flop, giriş olaraq 1 və ya 0 verdiyiniz zaman 1 və ya 0 çıxardacaq və sonra "ilişib qalacaq" şəkildə qurulmuş bir neçə qapıdır. Buna görə də adı flip / flop. 1 -dən 0 -a və ya 0 -dan 1 -ə düşəcək (və ya əksinədir?) Və sonra orada qalacaq. Bu, köhnə dövrədəki dörd röle ilə eyni şeyi edir.

Yalnız iki qapı ilə sadə bir flip flop edə bilərsiniz, ancaq bu mandaldakıların əlavə bir xüsusiyyəti var (daha bir neçə qapı tələb olunur). Girişin dəyişdirilməsi ilə dərhal çıxış dəyişikliyi etmək əvəzinə, girişləri aktivləşdirən və ya söndürən başqa bir giriş var. Normalda əlil olaraq qalır. Bu, gəmini digər tərəfə "göndərməyə" cəhd etməzdən əvvəl iki açarı (fermer və digərini) təyin etməyə imkan verir. Dövrümüz artıq köhnədən daha ağıllıdır.

İndi tapmacamızdakı bütün prinsiplərin yerini təyin etmək və xatırlamaq qabiliyyətimiz var.

İndiyə qədər dövrəmiz budur: 4 bit mandal

Addım 5: Qaydalar Məntiqi

Qaydaları tətbiq etmək və problem yarandığını göstərmək üçün ehtiyacımız olan məhdudiyyətləri tətbiq etmək üçün bəzi boolean məntiq qapılarından istifadə edəcəyik.

Bir problemin olub olmadığını müəyyən etmək üçün dörd testə ehtiyacımız olacaq - bunlardan hər hansı biri doğrudursa, xəbərdarlıq siqnalını yandırın.

1. Əgər taxıl və qaz çayın digər tərəfindədirsə və əkinçi deyilsə.

2. Tülkü və qaz çayın digər tərəfindədirsə, fermer deyil.

3. Əgər fermer çayı keçərsə, tülkü və qazı da yanında deyil.

4. Əkinçi çayı keçərsə və taxıl və qaz onun yanında olmazsa.

İstifadə edəcəyimiz məntiqə və ya mandaldan çıxan və ya ters çevrilmiş çıxışı olan, qapısı "yox" və ya "YOX" kimi işləyən qapılar olan məntiqə tam uyğun gəlmək üçün bunu necə ifadə etdiyimə diqqət yetirin.

Hər hansı bir problem yaradan doğru ola biləcəyi üçün hamısı bir OR qapısına daxil olur.

4 bit mandalı da daxil olmaqla tamamlanmış məntiq ekran görüntüsündə göstərilir. Bu məntiq adlı bir proqramdan gəlir. Bu proqram, açarları idarə edərkən məntiq axını göstərmək üçün əladır, '1' dəyəri olan əlaqələri mavi rənglə vurğulayır. Məntiqlə yükləyə biləcəyiniz faylı əlavə etdim.

Addım 6: Əsl Dövrə Prototipi

İndi əsl bir iş dövrəsi yarada bilərik. Tinkercad sxemlərindən istifadə edərək, aparatın əsl görünüşünü və funksionallığını simulyasiya etməklə bunu edə bilərik.

Tinkercad, 7475 4 bitlik bir mandal qurdu, buna görə hissə asandır. Qapılar üçün hər biri 4 AND qapısı olan iki çip istifadə etməyi seçdim (7408). Dörd, 3 giriş və qapı yaratmaq üçün birinin çıxışı digərinin 1 girişinə daxil olan iki AND qapısından istifadə edirik. Bu, ikincisində 1 giriş və birində 2 giriş buraxaraq 3 giriş VƏ qapısı yaradır. OR qapısı üçün eyni şeyi edirəm. Dörd OR qapı çipi, iki OR qapısından istifadə edir və nəticələr üçüncü bir OR qapısına daxil olur. Bir qapı istifadə olunmayıb.

Tinkercad sxemlərində simulyasiyanı işə salın