Роль транзисторов и диодов в компьютерах

[eugrita]

Ясно видимо одно. Нельзя серьезно говорить об архитектуре компьютеров, не разобравшись с элементной базой и с ее основой -транзисторами типами и принципами их действия, т.е. с физикой полупроводников. Для информатики важно видимо раскрыть применение и принцип действия транзисторов в АЛУ и процессоре.
Как интересно можно было бы проводить уроки информатики (как и для студентов на схемотехнике) Опустившись на уровень схемотехники, объяснения принципа действия например сумматора на транзисторах работающих в ключевом режиме. Тут уж можно или коротко качественно или подробно с ВАХ, формулами вплоть до расчетов сопротивлений

[arseniiv]

Ну вообще не узким специалистам важнее более высокоуровневая архитектура, даже не архитектура процессора.

eugrita в сообщении #1416826 писал(а):

например сумматора на транзисторах

Два уровня за раз — нужно ли это? Пусть будет отдельно логический элемент на транзисторах (если вообще) и отдельно сумматор на логических элементах. Точнее даже и не так: полусумматор, а сумматор из полусумматоров и элемента ИЛИ.

-- Пн сен 23, 2019 05:53:39 --

Информатика вполне могла бы взять на себя задачу вложить в головы, что сложные системы не поймёшь и не сделаешь без модульности и разделения уровней детализации. Тот же стек TCP/IP тому ужасный пример. Компьютеры — ещё один пример, даже не один пример.

[Munin]

eugrita в сообщении #1416826 писал(а):

Для информатики важно видимо раскрыть применение и принцип действия транзисторов в АЛУ и процессоре.

Вот опять, вы не разобрались, и чушь пишете.

-- 23.09.2019 04:19:49 --

eugrita в сообщении #1416826 писал(а):

на транзисторах работающих в ключевом режиме.

Вы вообще хоть немного понимаете слова, которые произносите? Или у вас словесная диарея?

[EUgeneUS]

Munin в сообщении #1416399 писал(а):

Оно имело смысл примерно до 80-х годов. Сейчас ими никто не пользуется, разумеется. Сейчас в ходу нумерация "по разрядности" (32, 64, старые 16 и 8), деление на CISC / RISC, упоминание числа ядер и SoC.

С первой частью - соглашусь. Со второй половины 70-х, когда стали доступны 6800 и i8080 - процессоры "в одном чипе". Это и было т.н. "четвертое поколение".
А вот со второй частью не соглашусь. Далее стали измерять "технологическим процессом" в микрометрах и нанометрах.

[Евгений Машеров]

eugrita в сообщении #1416826 писал(а):

сумматора на транзисторах работающих в ключевом режиме

А в ЭСЛ не в ключевом... На линейной ветви характеристики... И что характерно - с точки зрения программиста разницы нет. Разница в быстродействии и энергопотреблении существенная, а логика точно та же.

[wrest]

eugrita в сообщении #1416826 писал(а):

Ясно видимо одно. Нельзя серьезно говорить об архитектуре компьютеров, не разобравшись с элементной базой и с ее основой -транзисторами типами и принципами их действия, т.е. с физикой полупроводников.

Помойму "софт" и "железо" весьма независимые штуки, об этом например говорит широкое использование виртуализации.
В виртуальном компьютере нет никаких транзисторов...

eugrita в сообщении #1416826 писал(а):

Как интересно можно было бы проводить уроки информатики (как и для студентов на схемотехнике) Опустившись на уровень схемотехники, объяснения принципа действия например сумматора

Это, помойму, была бы совсем не информатика. Во всяком случае, в общеобразовательной школе (даже с каким-нибудь уклоном) "схемотехника" не нужна. А вот навыки использования (в том числе программирования) -- нужны.

[Евгений Машеров]

eugrita в сообщении #1416826 писал(а):

в АЛУ и процессоре.

Ну, если у Вас выделено АЛУ, значит, это часть процессора, наряду с УУ и сверхоперативной памятью. Или у Вас какой-то иной смысл аббревиатуры?

[Xey]

eugrita в сообщении #1416819 писал(а):

Все держится на том что бит=1 если транзистор открыт и 0 если заперт?

Транзистор может только усилить сигнал малой мощности, а вот триггер ( логический элемент из двух транзисторов, соединенных определенным образом) уже может хранить ноль или единицу.

wrest в сообщении #1416849 писал(а):

Во всяком случае, в общеобразовательной школе (даже с каким-нибудь уклоном) "схемотехника" не нужна. А вот навыки использования (в том числе программирования) -- нужны.

Интересно же, как работает компьютер, а это просто:

Из ячейки памяти с определенным адресом берется число, складывается с числом из ячейки другого адреса и результат сохраняется в ячейке с третьим адресом. И так повторяется много раз.
Последовательность операций и начальные значения ячеек задаются программой самого низкого уровня, а возможность хранения, сложения и тп обеспечивается "железом" т.е. логическими элементами, соединенными определенным образом.

По-моему, программистов, работающих на таком уровне не много, а схемотехников, способных что-нибудь "спаять" из логических элементов, еще меньше.

[wrest]

Xey в сообщении #1416868 писал(а):

Из ячейки памяти с определенным адресом берется число, складывается с числом из ячейки другого адреса и результат сохраняется в ячейке с третьим адресом. И так повторяется много раз.
Последовательность операций и начальные значения ячеек задаются программой самого низкого уровня, а возможность хранения, сложения и тп обеспечивается "железом" т.е. логическими элементами, соединенными определенным образом.

Это слишком общие слова, обо всем и ниочем, и в несколько уроков это не втиснешь, кмк.

[Евгений Машеров]

Проблема в том, что науки "информатики" нет, есть учебная дисциплина "информатика". То есть нет положенных науке предмета и метода, зато есть "цели и задачи учебного процесса". Кстати, наука когда-то была, только не об этом. Информатикой с полвека назад и более звали поиск информации, и занимались библиотекари, архивисты и т.п. Перфокарты с краевой перфорацией (и продетые в нея спицы), микрофильмы и микрофиши, механизированные картотеки... Но с тех пор название украли и стали так звать школьную дисциплину. У науки есть определённый предмет и сформулированный метод, пусть они и меняются со временем. А "цели и задачи" определены плохо, а в данном случае особенно плохо и противоречиво.
Мне представляется по крайней мере три разные цели.
1. Минимальный навык обращения с компьютером. Включить, запустить программы, выполнить при помощи стандартных программ стандартные действия. Набрать текст в редакторе, посчитать данные в таблице, поискать в интернете...
2. Дать умение программировать. Не надеясь получить готового работника, но профориентировав и проведя отбор способных.
3. Не столь прикладная цель, скорее общеразвивающая - "новая латынь". В смысле нечто требующее внимания и труда и наглядно показывающее, что небольших ошибок не бывает.
И эти цели трудно совместимы. Но ни для одной из них знать о существовании транзисторов не нужно. Это любопытное "общее знание", как и "деление на поколения". Но для работы "владеющего ПК клерка" это не нужно. Как и для профессионального программиста. Разработчику электронной аппаратуры это надо знать, но не на школьном уровне. Если в учебном курсе это упоминается, что "транзисторы", что "поколения" - как "оживляж", как пауза между полноценной информацией допустимо. Но никак не на уровне "вы это знать обязаны!" и вопросов в тестах. Если автор курса выносит это на уровень "существенного знания" - он некомпетентен и заполняет объём курса мусором. Если учитель требует это отвечать "на оценку" - он не способен оценить знание и подменяет оценку знания оценкой зазубренного. Такие сведения могут быть "милой байкой", уровня анекдота о Великих, рассказываемого, когда видно, что ученики утомились и дремлют. Но не "существенным фактом науки". Может быть полезно упомянуть, рассказывая об инкапсуляции в ООП, заметить, что она проявляется и на уровне ниже программы. Операторы языка программирования, заключённые внутри класса, и недоступные помимо класса, на самом деле тоже "инкапсулируют" работу логических схем, а те - работу составляющих их транзисторов. Но это именно иллюстрация принципа иерархичности - "А этот глист страдал глистами, что мучались глистами сами", а не необходимая информация для программирования.
А что до диодов - есть они там. Даже в мемах отражено...

[Sender]

Евгений Машеров в сообщении #1416880 писал(а):

Проблема в том, что науки "информатики" нет, есть учебная дисциплина "информатика".

Просто эта область настолько разрослась, что одного слова уже недостаточно, чтобы охватить её целиком. Поэтому сейчас используют два: Computer science.

[Munin]

EUgeneUS в сообщении #1416834 писал(а):

С первой частью - соглашусь. А вот со второй частью не соглашусь.

А я вашего согласия и не спрашивал.

Xey в сообщении #1416868 писал(а):

Транзистор может только усилить сигнал малой мощности, а вот триггер ( логический элемент из двух транзисторов, соединенных определенным образом)

Ну зачем пытаться демонстрировать знания, которых нет?

Транзистор может не только усилить сигнал малой мощности.
Из двух транзисторов собирается вентиль, причём простейший NOT (INV). Вентиль посложнее - это уже несколько транзисторов.
Для триггера используется несколько вентилей, от двух (то есть 8 транзисторов), до 10 и более (например, 38 транзисторов), в зависимости от типа триггера, и от схемы его реализации. Триггеры часто используются, поэтому могут быть разнообразным образом оптимизированы. Цифры я привёл для КМОП.

Отдельный разговор - ячейка памяти SRAM, она в КМОП занимает 6 транзисторов.

Xey в сообщении #1416868 писал(а):

Интересно же, как работает компьютер, а это просто: Из ячейки памяти с определенным адресом берется число, складывается с числом из ячейки другого адреса и результат сохраняется в ячейке с третьим адресом. И так повторяется много раз.

Правда, совсем забыто управление. А так, да, "просто".

-- 23.09.2019 15:03:26 --

wrest в сообщении #1416876 писал(а):

Это слишком общие слова, обо всем и ниочем

Это верно. На самом деле, процессор устроен иначе и сложнее.

Евгений Машеров в сообщении #1416880 писал(а):

Мне представляется по крайней мере три разные цели.
1. Минимальный навык обращения с компьютером. Включить, запустить программы, выполнить при помощи стандартных программ стандартные действия. Набрать текст в редакторе, посчитать данные в таблице, поискать в интернете...
2. Дать умение программировать. Не надеясь получить готового работника, но профориентировав и проведя отбор способных.
3. Не столь прикладная цель, скорее общеразвивающая - "новая латынь". В смысле нечто требующее внимания и труда и наглядно показывающее, что небольших ошибок не бывает.

1 - имела смысл в начале 90-х. Сейчас все школьники обращаются с компьютером не хуже учителя (а если учитель пожилой, то и лучше).
2 - слишком размыто. Но худо-бедно Excel и Pascal в школе преподают.
3 - бог вас проклянёт.
Забыта цель
4. Дать общую грамотность (не "латынь", а именно реально нужную грамотность) в сфере информации. Что такое бит, байт, килобайт, мегабайт. Как они связаны с буквой, пикселем и т. д. Что такое шифрование и электронная подпись. Что такое сеть, хаб, сервер, протокол.
Этого в школе почти не преподают, а что дают, то бестолково. Чего-то школьники нахватываются сами, но бессистемно и недостаточно.

Sender в сообщении #1416882 писал(а):

Просто эта область настолько разрослась, что одного слова уже недостаточно, чтобы охватить её целиком. Поэтому сейчас используют два: Computer science.

Computer science - это не совсем то.

[EUgeneUS]

(Оффтоп)

Munin в сообщении #1416883 писал(а):

А я вашего согласия и не спрашивал.

Вы моего согласия не спрашивали, когда свой пост писали.
А я Вашего.

[Евгений Машеров]

№4 это среднее между №1 и №2.
А "новая латынь", боюсь, нужна. Но без восстановления телесных наказаний работать не будет

(Оффтоп)

Одна из версий этимологии слова "ерунда" от "герундий", грамматическая форма, имеющаяся в латыни, но не в русском. За невызубренные слова гимназиста пороли - он не проявлял прилежания. Ошибки в грамматических формах прощали - "нет способностей". И пытающийся уразуметь герундий, за незнание которого пороть точно не станут - "занимался герундой".

[Munin]

Евгений Машеров в сообщении #1416888 писал(а):

А "новая латынь", боюсь, нужна.

К ней давно уже сведены все школьные предметы. И проблема в том, что на самом деле, нужно что-то ещё кроме этого. Нужно образование в школе, а не только дисциплина.

Евгений Машеров в сообщении #1416888 писал(а):

№4 это среднее между №1 и №2.

Ваши формулировки пунктов 1 и 2 настолько узки́, что нет, пункт 4 в них не помещается. Хотя может быть, вы пожелали бы их расширить. Тогда я не против.