Zrozumiec Assembler9

54 Zrozumieć Asembler

2.2 Przełączniki, tranzystory i pamięć

Pamiętasz przełączniki w £LF-ie? Pomyśl o tym. Wchodzisz do pokoju, przełączasz przełącznik i zapala się światło. Światło pali się cały czas. Kiedy wychodzisz z pokoju znowu przełączasz przełącznik i światło gaśnie. Gaśnie i pozostaje zgaszone. Jednym słowem, przełącznik światła pamięta Twoją ostatnią komendę do chwili, aż podasz mu nową - jest bardzo prostym elementem pamiętającym.

Przełączniki światła są urządzeniami bardziej mechanicznymi niż elektrycznymi, co wcale nie umniejsza ich znaczenia jako pamięci. W rzeczywistości praprzodek wszystkich komputerów (maszyna Bab-bage’a z XIX wieku) był całkowicie urządzeniem mechanicznym.

Bez względu na to czy te przełączniki są mechaniczne, elektryczne czy, też hydrauliczne, to co się w nich liczy, zawiera się w słowach: włączony bądź wyłączony, w górę czy w dół, płynie lub nie płynie. To co nazywamy pamięcią, jest zespołem takich przełączników, który pozostanie w' odpowiedniej sekwencji tak długo, aż ktoś (człowiek lub mechanizm) będzie mógł je odczytać i zrozumieć.

Pamięć składa się z pojemników przechowujących zmienny stan zgodnie z nadanym wzorem_r do momentu aż wzór zostanie zmieniony z zewnątrz.

2.2.1 Przełączniki tranzystorowe

Przełączniki w prawdziwym komputerze muszą być odpowiednio małe i szybkie, tak żeby wykorzystując niewielką energię można było przechowywać duże ilości informacji. Takie wymaganie spełniają na przykład przełączniki tranzystorowe. Nie będę tu oczywiście opisywał sposobu działania tranzystorów, bo zajęłoby to osobną (i to grubą) książkę. Potraktujmy tranzystor jako rodzaj elektronicznej „czarnej skrzynki”, która ma wejście i wyjście. Na rysunku 2.1 przedstawiony jest przełącznik tranzystorowy. Po doprowadzeniu prądu do styku 1 prąd zaczyna płynąć między stykami 2 i 3. Po przerwaniu dopływu prądu do styku 1 następuje również przerwanie dopływu prądu przez styki 2 i 3.

Najstarsze komputery faktycznie zbudowane były z tranzystorów łączonych między sobą przewodami. Dzisiejsze układy scalone, niewiele większe od całych tranzystorów sprzed kilkunastu lat, zawierają w sobie setki czy setki tysięcy tranzystorów. Nie wnikając w szczegóły budowy, kostka układu scalonego pamięci zawiera w sobie komórki pamięci odpowiadające funkcjonalnie tej czarnej skrzyneczce z rysunku 2.1. Każda z tysięcy komórek w układzie scalonym pracuje tak, że po dostarczeniu napięcia na linię wejściową, a następnie po włączeniu takiego samego napięcia na linii wyboru, na linii wyjściowej pojawi się napięcie i będzie dalej trwało do momentu, kiedy zostanie wyłączone albo napięcie zasilające całą kostkę, albo też napięcie na linii wyboru.

Przyłożenie napięcia na wejście tranzystora umożliwia przepływ prądu na wyjściu

Przełącznik tranzystorowy

Wybór

Komórka pamięci

Rysunek 2.1. Przełączniki tranzystorowe i komórki pamięci