Сумматор
Может ли автоматическое устройство складывать числа, заданные в двоичной системе счисления? Конечно, да. Компьютер может осуществлять сотни тысяч таких операций в секунду! Как он это делает? Может ли неспециалист в этом разобраться? Может ли современный Робинзон Крузо, попав на необитаемый остров, изготовить компьютер столь же мощный, как тот, при помощи которого Вы читаете эти слова? К сожалению, не может: технология слишком сложна для одного человека.
А хотя бы что-то понять? Можно ли своими руками научить машину выполнять пусть не все операции, которые может делать компьютер, а хотя бы только сложение семизначных чисел, заданных в двоичной системе счисления? И не на необитаемом острове: провода, лампы и реле делать своими руками мы сейчас учиться не будем. А остальное — сделаем!
Сначала — принципиальная схема устройства. Крестики в кружочках — электрические лампы. Верхние лампы показывают, где происходят переносы в следующий разряд. Лампа горит, если перенос есть, и не горит, если нет переноса. Нижние лампы показывают результат сложения. Буквами A и B обозначены разряды слагаемых; буквами C — переносы; P (от слова parity) — ноль, если сумма слагаемых чётна, и единица, если нечётна; M (от слова majority) — ноль, если сумма меньше двух, и единица, если сумма не меньше двух.
Напряжение подано между точками, где нарисован маленький перечёркнутый кружок, и «зарубками». В зависимости от того, в каком положении соответствующий переключатель, напряжение передаётся дальше или нет. Если переключатель включён, то соответствующее A или B считаем равным 1.
Осталось понять, как устроены сумматоры. Один — самый правый на рисунке — по данным A и B вычисляет соответствующие P (идущее сразу в ответ) и M (передаваемое в следующий сумматор в качестве C).
Каждый из остальных сумматоров (их в схеме шесть штук) складывает три двоичных разряда: A, B и C, где C — полученное при действиях над предыдущими разрядами M. Полученное P показывается при помощи соответствующей нижней лампы, а M становится разрядом C для следующего по старшинству разряда, а в крайнем слева случае — когда более старшего разряда у слагаемых уже нет — становится старшим разрядом ответа.
Схема, вычисляющая P и M по A, B и C, на первый взгляд устроена весьма сложно. Поэтому советую только посмотреть на неё. Даже не пытайтесь разобраться! Но вскоре увидите, что на самом деле всё очень-очень просто!!
Давайте разбираться по порядку. Начнём с широко применявшегося в XX веке устройства — электромеханического реле. Когда-то все телефонные станции состояли из десятков тысяч таких реле и проводов, связывавших их с абонентами и между собой. Сейчас реле уходят в прошлое. Хотя современные электронные схемы работают на основе других физических явлений и во много раз миниатюрнее, начать объяснение устройства сумматора лучше всего именно с доброго старинного электромеханического реле.
Два реле
Щёлкните по букве A или B — и увидите, что происходит с реле при подаче напряжения на соответствующий провод.
Далее
