LedDiode Elektro

 Takže.. chcelo to niečo veľké.. nápady boli: Hackvision, Poriadny audio systém, Teslova cievka a dokonca aj Coil gun. No jedného dňa sme prišli s nápadom, čo tak postaviť 8 bitový sčítač/odčítač.. vízia celkom jednoduchého projektu začala naberať obrátky keď sme si v Minecrafte (ano, vážne) začali stavať prvé prototypy pamätí a ALU. Celé to vyústilo v to, že sme usúdili že to bude priveľa práce, tak sme to na chvíľu vzdali. Neskôr, pri nejakej debate o logických bránach nás napadlo, čo tak postaviť 8 bitový full adder čisto len z tranzistorov.. a tak sme strávili niekoľko hodín do noci počítaním pull-up a pull-down rezistorov, vymýšľaním kombinácií pre rôzne logické brány a nakoniec dizajn našeho prvého ALU. Chýbalo nám už len objednať súčiastky, čo bol taký medzník v tom, či tento projekt bude pokračovať alebo nie. Našťastie, vyhecovali sme sa do stavu, keď sme jednorázovo objednali okolo 250 tranzistorov a 300 rezistorov, 500 LED diód a asi 20 switchov. Samozrejme, hneď na to sme zistili že polovica z toho nebude využitá.. ale mať zásoby sa oplatí, keby sa experiment nepodarí :) Takže, vráťme sa k popisu projektu..

Ako to celé bude?

Celé to bude jednoduchá 8 bitová kalkulačka. Dokáže sčítať a odčítať akúkoľvek 8 bitovú hodnotu, ktorú následne zobrazí na výstupe (ako binárny kód pomocou LED a ako decimálne číslo, pomocou prevodníku a 7 segmentového displeja). Všetko sme tak detailne premysleli, až sme z toho vymysleli stavebnicu. Teda, "stavebnicu". Základnú kalkulačku sme rozdelili do 4 modulov:

Vstup - Modul ktorý bude obsahovať DIP switche, ktorými sa bude voliť hodnota A, hodnota B, voliť operácia a vyberať miesto z pamäte.

ALU - Jediná časť, ktorá bude 100% postavená VÝHRADNE z tranzistorov a rezistorov. Každý bitový adder obsahuje 1x NAND, 1x OR a 2x XOR gate, a všetko spojené ďalšími XOR bránami ktoré slúžia na odčítanie. 

Pamäť - Hovorí samo za seba, zložená s (ešte sme sa nezhodli presne na akých, ale najskôr...) SR latchov, ktorých bude zatiaľ 64 (64/8=8 bytov, teda 8 rôznych hodnôt).

Výstup - Tiež nieje moc čo popisovať, zobrazenie bude na 2 "zariadeniach", a to pásik 8 LED diód, ktoré budú zobrazovať binárne číslo a potom prevodník do hexadecimálnej sústavy, ktorý následne zobrazí číslo na 7 segmentovom displeji.

Modularita? Dostupnosť?

Ano, modulárne to bude. Každý zo štyroch zmienených modulov bude mať vlastnú dosku, a moduly sa budú jednoducho spájať pomocou jumper káblov, ktoré sa budú šróbovať do terminálov, ktoré budú farebne aj znakovo označené. 

A dostupnosť.. schéma, samozrejme časom vyplynie, avšak návrhy DPS zverejním až vtedy, ked budú riadne otestované, celý systém bude na 101% fungovať a kolega bude súhlasiť.

Chcem si aj ja postaviť x-bitový počítač...

Prehliadač, Google, a googliť, googliť a googliť, poprípade čítať literatúru. Na konci článku dám pár odkazov na youtube kanály, nejakú webstránku a knihy kde sa môžete dočítať o binárnej logike a ako celé systémy fungujú viac. Plánujeme aj my dvaja s kolegom vytvoriť sériu návodov, popisov a vysvetlení, ako jednotlivé brány fungujú, ako ich spojiť do systémov poprípade ako rozložiť systém na brány, alebo (ako v našom) extrémnom prípade brány či celé systémy rozložiť na tranzistory, ako čo spočítať, a tak ďalej...

Treba počítať minimálne so základmi elektrotechniky, takže vedieť si spočítať odpor pre tranzistor, LED diódu, teda ovládať Ohmove zákony, ďalej určite na škodu nebudú aj Kirchhoffove zákony, naštudovať si poriadne datasheety obvodov/tranzistorov ktoré budete používať, a samozrejme, najdôležitejšie, pochopiť a ovládať binárnu logiku, Booleovskú algebru a všetky binárne operácie (logický súčin, súčet, bitový posun...)

To by bolo na úvod asi všetko, všetko bude rozkrájané do častí, ktoré budú pojednávať o jednotlivých (sú)častiach počítača, poprípade jeho častí. Všetko sa bude vzájomne, skôr či neskôr dopĺňať, a keď je s niečím problém, dole pod článkom je sekcia na komentáre, kde sa pýtajte na akékoľvek rozumné otázky.

------------------------------------

Playlist konštrukcie kompletného 8 bitového počítača z diskrétnej logiky, aj s perfektným vysvetlením (anglicky) : https://www.youtube.com/playlist?list=PLowKtXNTBypGqImE405J2565dvjafglHU

Webstránka http://www.electronics-tutorials.ws/ kde je kopa zaujímavých a praktických návodov z binárnej oblasti, ako aj vysvetlení a pár vyhytávok.

Kniha Poznávame Elektroniku diel VIII. od autora Václav Malina