Magsasaka, Fox, Gansa, Grain Puzzle: 6 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:13

Noong bata pa ako, kumuha ako ng isang libro na aking mga ama, na tinawag na The Scientific American Book Of Projects For The Amateur Scientist. Nasa akin pa rin ang libro, at ang aking pag-unawa ay isang mahirap na libro na dumating sa mga araw na ito. Ngunit mababasa mo ito online ngayon. Ang aklat na ito ay nagsilbi upang ipakilala ako sa maraming mga bagay ngunit ang kabanata na nagtaguyod sa aking interes ay ang nasa Matematika na Makina. Maaari itong maging bagay na itinakda sa akin sa aking pangwakas na karera ng pag-unlad ng software.

Sa kabanatang ito ang mga paglalarawan ng mga machine sa paglutas ng palaisipan na gumagamit ng mga circuit ng oras … na nauna sa mga modernong integrated circuit o kahit na mga transistor (gamit ang mga relay). Ngunit ang ilan sa parehong mga konsepto ay naroon, iyon ng mga aparato ng lohika na mahalagang ang parehong bagay na ginagamit pa rin ng mga modernong computer ngayon.

Sa mga araw na ito, madali at mura kang makakakuha ng buong mga computer system sa loob ng ilang dolyar, at i-program mo lamang ang iyong palaisipan o laro. Ngunit maaari mo ring gawin ang maraming mga bagay sa isang mas mababang antas, gamit ang mga gate ng lohika kung saan ang mga computer ay binuo, upang lumikha ng na-customize na hardware para sa iyong palaisipan. Bagaman maaaring hindi ito praktikal o perpekto, hinahayaan ka nitong malaman kung paano talaga gagana ang mga computer. Ito rin ay isang uri ng kasiyahan.

Hakbang 1: Kinakailangan ang Mga Materyal

Maaari mo itong buuin nang buo sa Tinkercad Circuits, at gayahin ang aktwal na paggana ng palaisipan.

Kung nais mong buuin ito nang pisikal, narito ang kakailanganin mo:

4 na switch ng toggle o slide.

1 push button (panandalian)

2 maliit na mga breadboard.

9 LED's.

9 1K resistors.

1 7475 quad latch chip

2 7408 quad AT gate

1 7432 quad O gate

1 baterya pack na may hawak na 3 mga cell ng AA o AAA.

hanay ng mga wire ng jumper.

Para sa mga serye ng 74xx series, maaari mong gamitin ang anumang pagkakaiba-iba ng mga ito. IE, ang mga bersyon ng 74xx ay ang orihinal na TTL, ngunit maaari mo ring gamitin ang mga bersyon ng 74LSxx (mas mababang paggamit ng kuryente), o ang 74HCxx (kahit na mas mababang mga bersyon ng cmos ng kuryente) atbp Tandaan lamang na ang mga bersyon ng 74xx at 74LSxx ay madaling hawakan, ngunit lahat ng iba pang mga pagkakaiba-iba ay sensitibong static na elektrisidad.

Hakbang 2: Boolean Logic

Ang lohika ng Boolean ay maaaring nakakatakot ngunit talagang simple. Nangangahulugan lamang ang Boolean na nakikipag-usap ka lamang sa 1 at 0, o Tama at Maling. O sa electronics, + at -. Ang lohikal na bahagi nito ay bumabagsak lamang sa maraming "kung ito pagkatapos na". Ang pinaka-pangunahing pagpapatakbo ng lohika ay ang tatlong bagay na ito: AT, O at HINDI. Ang mga ito ay tinatawag na mga pintuang-daan, sapagkat mahalagang sila ay gumaganap bilang literal na mga pintuang-daan sa daloy ng kuryente sa pamamagitan ng isang circuit.

Gumagawa ang AND gate tulad ng sumusunod. Mayroon itong dalawang mga input, at isang output. Ang dalawang mga input ay maaaring isang 1 o 0, at ang output ay isang 1 o 0. Para sa AND gate, kung ang parehong mga input ay 1, kung gayon ang output ay 1. Kung hindi man, output ito ng isang 0.

Para sa OR gate, mayroon din itong dalawang mga input at isang output. Kung ang isa o iba pang input ay isang 1, pagkatapos ang output ay isang 1.

Ang pangwakas na gate ay ang HINDI gate, at mayroon lamang ito isang input at isang output. Kung ang input ay isang 1, pagkatapos ang output ay 0. Kung ang input ay 0, magpapalabas ito ng 1.

Ang OR at AND gate ay maaari ring magkaroon ng higit sa 2 mga input. Para sa pagpapagaan, maaari silang ipakita sa 2 o higit pang mga linya na papasok sa isang gate, ngunit talagang, ang isang 3 input gate ay dalawa lamang na 2 input gate na may isang nagpapakain sa isa pa.

Alam mo na ngayon ang lahat ng kailangan mong malaman upang makabuo ng isang computer. Kahit na ang pinaka modernong computer ay ginagamit lamang ang tatlong bagay na ito, kahit na maaari silang gumamit ng milyon-milyong mga ito.

Kaya't magtayo tayo ng isang palaisipan.

Hakbang 3: Magsasaka, Fox, Gansa at Grain Puzzle

Ang unang bagay sa libro ay isang circuit ng lohika upang likhain ang klasikong palaisipan ng Magsasaka, ang Fox, ang Gansa at ang Grain. Ang palaisipan na ito ay nasa paligid ng daan-daang mga taon sa iba't ibang mga form. Ito ay isang pangunahing palaisipan ng lohika na may ilang mga panuntunan lamang. Ang palaisipan ay ang sumusunod.

Ang isang magsasaka ay mayroong isang soro, gansa, at ilang butil. Dumating siya sa isang ilog na dapat niyang tawirin, at mayroong isang bangka, ngunit maaari lamang itong maghawak sa kanya at sa isa pang bagay nang paisa-isa.

Hindi niya maiiwan ang fox na may gansa, dahil kakainin ng fox ang gansa. Iyon ang ginagawa ng mga fox, likas na katangian lamang nila.

Hindi niya maiiwan ang gansa na may butil, sapagkat kakainin ito ng gansa.

Paano niya maililigtas silang lahat sa kabilang bahagi ng ilog nang ligtas?

Upang likhain ang puzzle na ito kailangan namin ng ilang mga bagay. Una, sa pagsisimula ng apat na switch, isa para sa bawat isang magsasaka, ang soro, ang gansa at butil. Ganito namin itatakda kung alin ang papunta sa bangka.

Pangalawa, kailangan namin ng palaisipan upang matandaan kung saan ang lahat ay mula sa bawat hakbang.

Pagkatapos kailangan namin ng isang pindutan upang sabihin ito kung kailan ilipat ang bangka.

Sa wakas, kailangan namin ng ilang lohika upang ipatupad ang mga patakaran.

Hakbang 4: Memorya

Upang matandaan ang mga lokasyon ng mga bagay sa puzzle na ito, gagamit kami ng isang bagay na mas advanced kaysa sa mga relay na ginamit sa orihinal na circuit. Noong isinulat ang librong ito, walang mga transistor, ngunit mayroon silang mga relay. Ang mga relay na ito ay naka-wire na tulad ng kapag pinindot mo ang isang pindutan, isasara nila at pagkatapos ay manatiling sarado hanggang sa itulak mo ang pindutan sa kabilang panig.

Ngayon gagamit kami ng isang pangkaraniwan at murang bahagi na tinatawag na 4 bit na aldaba. Ang isang 'bit' sa lohika ng computer ay tumutukoy lamang sa isang solong 1 o 0. Ito ang parehong bagay bilang isang digit. Ang Integrated Circuit (o "IC" o "Chip") ay naglalaman ng 4 na mga sangkap ng lohika na kilala bilang flip flops. Ang isang flip flop ay isang pares lamang ng mga gate na naka-configure upang kapag binigyan mo ito ng 1 o 0 bilang isang input, maglalabas ito ng isang 1 o 0 at pagkatapos ay manatiling 'suplado'. Samakatuwid ang pangalang flip / flop. Ito ay i-flip mula sa isang 1 hanggang 0 o i-flop mula sa isang 0 hanggang sa 1 (o ito ay kabaligtaran?) At pagkatapos ay manatili doon. Karaniwang ginagawa nito ang parehong bagay tulad ng apat na mga relay sa lumang circuit.

Maaari kang gumawa ng isang simpleng flip flop na may dalawang gate lamang, ngunit ang mga nasa aldilya na ito ay mayroong labis na tampok (na nangangailangan ng ilang mga pintuang-daan). Sa halip na agad na baguhin ang output sa pagbabago ng input, mayroon itong ibang input na nagbibigay-daan o hindi pinapagana ang mga input. Karaniwan, mananatili itong hindi pinagana. Hinahayaan ka nitong magtakda ng dalawa sa mga switch (ang magsasaka at isa pa) bago ito subukan na 'ipadala' ang bangka sa kabilang panig. Ang aming circuit ay mas matalino kaysa sa dati.

Mayroon kaming kakayahang itakda at alalahanin ang mga lokasyon ng lahat ng mga prinsipyo sa aming puzzle.

Narito ang aming circuit sa ngayon: 4 bit na aldaba

Hakbang 5: Logic ng Mga Panuntunan

Upang ipatupad ang mga patakaran at ipahiwatig kung mayroong isang problema, gagamit kami ng ilang mga boolean logic gate upang ipatupad ang mga hadlang na kailangan namin.

Kakailanganin namin ang apat na pagsubok upang matukoy kung mayroong problema - kung alinman sa mga ito ay totoo, pagkatapos ay sindihan ang signal ng babala.

1. Kung ang butil at gansa ay nasa kabilang bahagi ng ilog at hindi ang magsasaka.

2. Kung ang soro at ang gansa ay nasa kabilang bahagi ng ilog at hindi ang magsasaka.

3. Kung tumatawid ang magsasaka sa ilog at walang soro at walang gansa ang kasama niya.

4. Kung ang magsasaka ay tumawid sa ilog at walang butil at walang gansa ang kasama niya.

Tandaan ang paraan kung saan ko ito binigkas upang eksaktong maitugma ang lohika na gagamitin namin, na mga pintuang AND kasama ang normal o ang baligtad na output mula sa aldaba, ang mga baligtad na kumikilos tulad ng isang "hindi" o isang "HINDI".

Dahil ang alinman sa kanila ay maaaring maging totoo, na nagdudulot ng isang problema, lahat sila ay kumakain sa isang OR gate.

Ang natapos na lohika, kasama ang 4 bit na aldma, ay ipinapakita sa shot ng screen. Ito ay mula sa isang programa na tinatawag na lohikal. Ang program na ito ay mahusay para sa pagpapakita ng daloy ng lohika habang ginagamit mo ang mga switch, na tinatampok sa asul ang mga koneksyon na may halagang '1'. Ikinabit ko ang file na maaari mong mai-load sa lohikal.

Hakbang 6: Prototype ng isang Tunay na Circuit

Ngayon ay maaari kaming lumikha ng isang tunay na gumaganang circuit. Gamit ang mga circuit ng Tinkercad, magagawa natin ito sa simulation ng totoong hitsura at pag-andar ng hardware.

Ang Tinkercad ay nagtayo ng isang 7475 4 bit na aldaba, kaya't madali ang bahaging iyon. Para sa mga gate, pinili kong gumamit ng dalawang chips na may 4 AT gate bawat isa (ang 7408). Upang lumikha ng apat, 3 pag-input AT mga gate ay gumagamit kami ng dalawang AND gate na may output ng isa na papasok sa 1 input ng isa pa. Ito ay nag-iiwan ng 1 input sa pangalawa, at 2 input sa una, lumilikha ng isang 3 input AT gate. Para sa OR gate, ginagawa ko ang parehong bagay. Ang isang apat na OR gate chip ay gumagamit ng dalawang OR gate na may mga output na pupunta sa isang pangatlong O gate. Ang isang gate ay naiwang hindi nagamit.

Patakbuhin ang simulation sa mga circuit ng Tinkercad