Юный техник - для умелых рук 1977-02, страница 8
МЕХАНИЧЕСКАЯ ЭВМ Многие из вас, друзья, знают, что при работе электронных вычислительных машин (ЭВМ) и других устройств дискретной техники используется двоичная арифметика, или, как говорят, «двоичный код». Любые числа в этом коде записываются в комбинации двух цифр: «О» и «1». Все четыре арифметических действия: сложение, вычитание, умножение и деление — сводятся к сложению: 0 + 0 = 0; 0 + 1 = 1; 1 + 1 = 10. Поэтому основной частью ЭВМ являются сумматоры — устройства для сложения чисел. В них с помощью сложных электронных схем при сложении чисел обеспечивается сквозной перенос двоичной единицы в старший свободный разряд. Например, запись действия семь + один = восемь в двоичном коде выглядит так: 111 + 1 = 1000, где единица второго слагаемого как бы переносится сквозь единицы первого слагаемого, обращая их в нуль. Чтобы быстрее усвоить принципы работы ЭВМ, предлагаем вам построить маленькую настольную вычислительную машину. Эта простая механическая модель электронного сумматора выполняет арифметические действия в двоичном коде, автоматически осуществляет сквозной перенос и позволяет переводить числа из десятичной системы счисления в двоичную и обратно. Общий вид семиразрядного двоичного сумматора с двумя простыми регистрами сдвига для выполнения умножения чисел показан на рисунке 1. ДВОИЧНАЯ ЯЧЕЙКА. Главное в сумматоре — опрокидывающаяся двоичная ячейка (ОЯ) с механизмом переноса «единицы» в следующий старший разряд (рис. 4). Эта ячейка представляет собой правильную прямоугольную тонкостенную призму. На одной широкой грани (назовем ее передней) нарисована цифра 0, на противоположной (задней) — цифра 1. Сквозь узкие вертикальные грани призмы симметрично продета ось сумматора А—Б. Она закреплена неподвижно, сама призма свободно вращается вокруг оси на 360°. ТЯГ ЮТ—В Внутри призмы помещается падающий груз — «маятник». Это сектор в четверть круга, укрепленный на оси В—Г задней грани. Он-то и есть механизм переноса единицы в следующий старший разряд сумматора. Такой же падающий «маятник» крепится и на оси передней грани призмы (на рисунке он не показан, чтобы не усложнять чертежа). Благодаря «маятникам» центр тяжести ОЯ лежит всегда ниже центра оси сумматора, а призма после опрокидывания всегда занимает вертикальное положение. На левой узкой грани вверху прорезано узкое «окно». Сквозь него при опрокидывании двоичной ячейки на 180° часть сектора «маятника» выходит наружу. Но только тогда, когда опрокидывающаяся ячейка находится в состоянии 1 (см. рис. 4). Эта выступающая часть сектора приходит в зацепление со следующей, подвешенной рядом второй двоичной ячейкой, и т. д. На широких гранях призмы справа внизу и на ребре призмы прорезаны такие же узкие «окна» в виде уступе. Они нужны для выхода из зацепления (при очередном опрокидывании). Общий вид и чертежи деталей опрокидывающейся ячейки даны на рисунке 5. Таких ячеек в модели семь. Корпус каждой из них собирается из двух П-образных стенок, согнутых из листового мягкого дюралюминия толщиной 1 мм. На стенках винтами с резьбой М2хЗ закрепляются «маятники», вырезанные из латуни толщиной 1,5 мм. Крепить их надо так, чтобы они легко и свободно могли вращаться на 180° без трения. Винты служат осями «маятников». Обе стенки с собранными маятниками соединяются вместе: меньшая по ширине входит в большую и закрепляется винтами с резьбой М2Х12 мм. Широкие грани прямоугольника призмы окрашиваются в белый цвет или оклеиваются белой бумагой. Готовые двоичные ячейки плотно нанизывают на одну об 8 |
