Как устроен компьютер?

[Feur_GOR]

Сегодня посмотрел фильм Джобс. Фильм понравился. Заворожили кадры, когда они паяли платы  и сразу же захотелось понять, как же всё-таки это всё работает? 

Что это за плата? Из какого они материала? Что на них нарисовано? Что к ним припаивается? А самое главное, с чего началось компьютеростроение? Как люди к этому всему пришли? Как программировались платы, когда ещё не было языков программирования?))) 

Кому-то эти вопросы покажутся наивными, но правда интересно))

Если кто сможет рассказать русским языком, то внимательно почитаю, ибо интересно, но читая википедию мало что понятно, да и электрофизику не очень понимаю.

[kvazimoda]

http://chernykh.net/

[THE OLD VERMIN]

По поводу плат могу рассказать из своего небогатого опыта.

Берется схема принципиальная какого-нибудь устройства.  

 

Если схему придумал сам, то собирается для проверки на столе вот в таком примерно виде:

 

 

Когда работоспособность проверена, рисуется на бумаге печатная плата устройства.

Чем сложнее, тем более компактно и рационально должны комплектоваться детали. Сейчас, наверное, все это расчитывает компьютер, а раньше же все схемы рисовались только мозгами.

 

 

Далее рисунок через копирку переносится на фольгированный стеклотекстолит или гетинакс, закрашивается нитроэмалью то, что должно остаться - дорожки, поля заземления и надписи.

И помещается на несколько часов в раствор хлорного железа. Происходит реакция замещения железа в растворе на неокрашенные участки меди с платы. Железо ржавчиной оседает на дне, а плата становится освобожденной от лишней меди. Все, что было под краской - остается.

Краска смывается ацетоном, плата рассверливается тонким сверлом под детали, и получается вот такая красота в чистом виде:

 

 

Повторюсь, сейчас все эти операции компьютеризированы и роботизированы, но смысл остается тем же.

 

 

 

 

 

[Shadow TH]

Мы в детстве когда платы травили, медный купорос использовали. А дорожки лаком для ногтей выводили :)

[Yezhishe]

Не встречал лучше написанного (и переведённого, кстати), чем "Ремонт и модернизация ПК" Скотта Мюллера. Отыскивается для скачивания во многих местах.

История проектирования, создания, сборки - раскрыто весьма полно, но без фанатизма. Пользуюсь этими книгами года с 2001-го примерно и, несмотря на стоимость - покупаю бумажные версии, ибо полезно намного более чем весьма...

[Teddy_Bear]

А самое главное, с чего началось компьютеростроение?

 

Начиналось с любопытных и увлеченных людей, которые заложили основные принципы. Потом пришли вояки с деньгами и загнали их в закрытые лаборатории. Последними пришли барыги и сделали из всего этого бизнес. Теперь гигагерцовые монстры делают те задачи, которые раньше успешно решались с помощью логарифмической линейки или счётов.

Edited September 20, 2013 by Teddy_Bear

[Brother Louis]

Очень грубо говоря, имеется процессор , - это в общем такой черный ящик, на вход которого подаются некоторые данные, например определенное состояние нулей и единиц, а вот на выходе получается другое состояние, в зависимости от программы, которая выполняется этим процессором. А всё остальное, память там, диски, видеокарты - всего лишь обслуга этого процесса.

 

Я в свое время сам спаял парочку Спектрумов, и еще один довел до ума, но на них ничего толкового сделать нельзя было, потом на Скорпион перешел, если кто понимает. Потом в конце 90х перешел на IBM совместимые, купил за бешеные бабки какой-то Роботрон, с зеленым экраном. Ну да всё уж быльём поросло.

 

Что это за плата? Из какого они материала? Что на них нарисовано? Что к ним припаивается?

 

Платы что похуже делались из гетинакса, получше из стеклотекстолита, нарисована разводка схемы, ну грубо говоря провода. И не нарисованы, а просто вытравлено пространство между ними. Припаиваются радиодетали.

 

А самое главное, с чего началось компьютеростроение?

 

Вообще компьютеростроение началось еще в древние времена. Например можно прочитать это: http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BC%D0%B5%D1%85%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D0%B7%D0%BC

А в нашем понимании, с появления в продаже процессоров, с чего же еще. :)

[Teddy_Bear]

Антикитерский механизм не компьютер, а автомат. По той причине, что он не программируется.

И, опять же, чёрный ящик, на выходе которого получаются нечто в зависимости от состояния входа, тоже автомат, только электронный.

 

Здесь существенно наличие памяти. По логике, это набор триггеров, начальное состояние которых не зависит от входа. Состояние памяти представляет собой либо начальные данные, либо программу. Отсюда один и тот же начальный набор на входе может дать разные состояния на выходе в зависимости от памяти - начальных данных и программы.

 

Любой процессор на дискретной логике можно представить набором логических элементов "И", "ИЛИ", "НЕ".

Edited September 20, 2013 by Teddy_Bear

[Brother Louis]

Антикитерский механизм не компьютер, а автомат. По той причине, что он не программируется.

Можно сказать и так, а можно и иначе. Где грань между автоматом и компьютером. Можно сказать что программа там задается шестеренками, они же являются и арифметическим устройством. Не просто же так он обрабатывает данные, а по какому-то алгоритму. Автомат это всё-таки немного простое устройство, ну например какой-то регулятор.

И в общем-то программы для первых компьютеров были по сути такими линейными инструкциями для автомата. Сначала ввод данных, потом их обработка, затем вывод. И т.д.

[Teddy_Bear]

Ну, батенька! Даже регулятор, который несомненно автомат, работает не по схеме ввод - обработка - вывод. Ввод и вывод у него идет постоянно.

 

А основополагающая функция памяти ещё, видимо, недостаточно осознана. Триггер, который запоминает предысторию, то, что было с ним до того вне от состояния входов - вот основополагающий кирпичик.

 

Элемент "НЕ" реализован очень просто. Это транзистор с сопротивлением в цепи коллектора. (Рис.1)

 

 

Если вы не подаете напряжение, то транзистор закрыт, то есть представляет собой в цепи А Б (делителе напряжения) большое сопротивление. (Рис.2) Поэтому на выходе напряжение будет близко к напряжению питания в точке Б.

Если вы подаете на вход напряжение, то транзистор открывается, то есть представляет собой малое сопротивление. (Рис.3) Поэтому на выходе получится низкое напряжение, близкое к нулю.

Итак, имеем инверсию сигнала - логическое "НЕ". Это, пожалуй,  простейший логический элемент. Аналогично устроены другие базовые элементы. В современном процессоре транзисторов порядка миллиарда.

 

В процессоре они травятся из одного кристалла, затем наносится ещё слой и опять травятся и т.д. Это даже интереснее, чем изготовление печатных плат. Правда, печатные платы может делать каждый, а вот для травления процессоров нужно особое производство.

 

Если понятно и интересно, могу описать устройство элементарной ячейки памяти.

Edited September 21, 2013 by Teddy_Bear

[Teddy_Bear]

Можно сказать и так, а можно и иначе. Где грань между автоматом и компьютером. 

Не хочу показаться упрямым, настаивая на наличии памяти у компьютера в отличии от автомата, но это существенно.

Например, модные ныне функциональные языки программирования, которые добились огромных успехов в решении задач типа вход-выход пасуют перед задачами с вводом данных в реальном времени.

То есть функциональные языки успешно решают задачи автоматов. А для задач реального времени всё так же силен императивный метод.

Edited September 20, 2013 by Teddy_Bear

[THE OLD VERMIN]

i

Уведомление: Тему почистил, флуд удалил. Возможно, тема скоро переедет в Образование.