Развитие на базата на електронни компоненти

През 1898 г. в илюстрованото седмично списание „Журнал на най-новите открития и изобретения“ е публикувана статия, озаглавена „Домашното устройство на експериментите с безжично окабеляване“. Предавателят е направен на рулона Рукорф, а приемникът всъщност е много подобен на A.S. Попова. Използвайки описания приемник и предавател, беше възможно да се предаде сигнал на разстояние до 25 м, което за онова време беше огромно постижение.

Още през 1924 г. излиза първият брой на списанието за радиолюбители. В средата на 1930 г. списанието е преименувано на „Радио фронт“ и под това име се издава до юли 1941 г. През годините на Втората световна война списанието, разбира се, не се издава. Първият следвоенния брой на списанието излиза през януари 1946 г. Именно от този януарски брой списанието става известно като Радио. Корицата му е показана на фигурата.

Най-поразителното при този въпрос е, че след веригите на детекторните приемници се дава цветната маркировка на резисторите, както е днес! Вярно, също така се казва, че това е нова американска маркировка. В Русия „раирани“ резистори се появяват едва в края на ХХ век и дори тогава вътре в вноса на радио касетофони и телевизори. Но "нашите" успяха да получат цветни полупроводници: опитвайки се за нуждите на отбранителната промишленост, те класифицираха всичко до такава степен, че стана просто невъзможно да се разбере какъв вид транзистор или диод е той. Тази цветна маркировка започна да се публикува напълно само понастоящем, само местните транзистори на практика са престанали да се използват.

Фиг. 1. Корица на първия брой на списание Radio

В началото списанието описва дизайна на тръбни приемници, предаватели и аудио усилватели, Още от първите издания списание Radio публикува референтни данни за електронни тръби и други радио компоненти. Въпросите също се решаваха откъде да започнат любителски радио експерименти: от изучаване на теорията или веднага да вземете поялник?

Аматьорската база за радиоелементи

Интересен исторически факт: кога още не беше електрически поялник, тогава обичайната монета от пет копейки дойде на помощ. Той беше заточен по определен начин и нит на желязна тел с дървена дръжка. Нагрявайки се в пламъка на алкохолна лампа, монетата напълно се справи с функцията на поялник. Сега, разбира се, такъв съвет изглежда просто нелеп, но беше!

С модерна елементна база, която постоянно се обновява с нови микросхеми и транзистори, просто няма нищо общо с такъв „поялник“, защото в някои случаи е необходимо да се използва микроскоп за ремонт на електронно оборудване. По този начин елементарната основа определя не само дизайна на електронните устройства, но и какви инструменти ще бъдат сглобени или ремонтирани тези устройства.

Съвсем просто и ясно, развитието на елементната база може да се проследи на различни поколения компютри, според съвременната компютърна терминология. Почти четиридесет години нарастващият пазар на лични компютри като локомотив дърпа силиконовата технология заедно с нея, което причинява появата на все повече и повече електронни компоненти.

Електромеханични компютри

Още преди създаването на компютрите са използвани електромеханични изчислителни устройства - табулатори, Първият табулатор е изобретен още през 1890 г. от Херман Хоперит в САЩ, за да се изчислят резултатите от преброяването. Информацията се въвежда с помощта на перфокарти, а резултатите от обработката се издават под формата на разпечатки на хартия.

Табулаторите бяха основното оборудване на станциите за броене на машини - MSS. В СССР MSS оцелява до седемдесетте години на ХХ век, поне като част от големите държавни предприятия. Основната цел на МКЦ беше заплащането.Именно оттам се появиха селищни листове, които все още се наричат ​​„корени“.

Външният вид на „модерния“ табулатор е показан на фигурата (квадратът от дясната страна е работната програма, набрана от проводници на пач панела). Теглото на такава компютърна технология достигна 600 кг.

Фиг. 2. Раздел

„Програмата“ е показана на следната фигура. Цветните проводници свързваха гнездата, които от другата страна на панела текстолит завършваха с контакти за връзка с табулатора.

Фиг. 3. Панел на таб панел

През 1939 г. в САЩ по заповед на военните IBM разработва компютъра Mark 1. Елементарната му база са електромеханичните релета. Тя завърши добавянето на две числа за 0,3 секунди и умножението в 3. Марк 1 е предназначен за изчисляване на балистични таблици. Computer Mark 1 съдържаше около 750 хиляди части, за свързването на които бяха необходими 800 км проводници. Размерите му: височина 2,5 м, дължина 17 м.

Поколения компютри и елементи от елементи

Първото поколение компютри е построено на електронни тръби. Така във Великобритания през 1943 г. е създаден компютърът Colossus. Наистина, тя беше тясно специализирана, целта й беше да дешифрира немски кодове чрез изброяване на различни опции. Устройството съдържаше 2000 лампи, докато скоростта беше 500 знака в секунда.

Първият универсален тръбен компютър е ENIAC, създаден през 1946 г. в САЩ по поръчка на военните. Размерите на този компютър са много впечатляващи: 25 м дължина и почти 6 м височина. Машината съдържаше 17 000 електронни тръби и изпълняваше около 300 операции на умножение в секунда, което е много повече от релейната машина Mark 1. Консумацията на мощност беше около 150 kW. Използвайки компютърни изчисления, ENIAC доказа теоретичната възможност за създаване на водородна бомба.

В Съветския съюз в периода от 1948 г. до 1952 г. се провежда и разработването на тръбни компютри, както в САЩ, използвани главно от военните. Един от най-добрите съветски тръбни компютри трябва да бъде признат като машини от серията BESM (голяма електронна изчислителна машина). Общо шест модела BESM-1 ... BESM-2 (тръба) BESM-3 ... BESM-6 вече са произведени с транзистори. По време на създаването всеки модел от тази серия беше най-добрият в света в класа на универсалните компютри.

Второто поколение компютри 1955 - 1970г

Елементарната основа на второто поколение бяха транзистори и полупроводникови диоди. В сравнение с тръбните компютри транзисторните компютри бяха по-малки, консумацията на енергия също беше много по-ниска. Производителността на компютри от второ поколение достигна до половин милион операции в секунда, появиха се външни устройства за съхранение на магнитни носители - създадени са магнитни ленти и магнитни барабани, алгоритмични езици и операционни системи.

Третото поколение компютри 1965 - 1980

За третото поколение микросхемите с малка и средна степен на интеграция са използвани като елементна база - до няколко десетки полупроводникови елементи се съдържат в един корпус. На първо място бяха микросхеми от серията K155, K133, Скоростта на такива компютри достигна 1 милион операции в секунда, появиха се монохромни буквено-цифрови видео терминали (в машините от второ поколение се използват телетипи и специални пишещи машини).

По-нататъшното развитие на елементната база доведе до създаването на микросхеми с голяма (LSI) и супер голяма (VLSI) интеграция. В един случай на такива микросхеми съдържа няколкостотин елемента. Тези микросхеми в СССР бяха представени от серията K580.

Компютър от четвърто поколение 1980 - настояще

Това поколение се роди благодарение на създаването от Intel на микропроцесор през 1971 г., който беше просто революционен. Чипът Intel 4004 с размер на кристала 3,2 * 4,2 мм, съдържа 2300 транзистора и има тактова честота 108 KHz. Неговата изчислителна мощност беше еквивалентна на компютъра ENIAC. На базата на това устройство е създаден нов тип компютърен микрокомпютър.Първите персонални компютри (персонални компютри) бяха пуснати през 1976 г. от Apple, но през 1980 г. IBM пое ръководството, като създаде собствен IBM PC, чиято архитектура се превърна в международен стандарт за професионални компютри. Настоящото второ поколение процесори Core i7 на Intel съдържа над милиард транзисторни структури.

Фиг. 4. Миkroproфessor intel

микроконтролери

Една история за развитието на електронните компоненти на радиоелектрониката би била непълна, ако не говорим микроконтролери толкова популярна сега в любителските дизайни на радиото. Според старата терминология те са били наричани едночипови микрокомпютри.

Микропроцесорът, програмната памет и паметта със случаен достъп, портовете за вход / изход на информация се комбинират в един случай с много изходи. За да изчислят интервалите от време, микроконтролерите имат таймери, много модели имат аналогови входове, което ви позволява да правите без външни устройства за ADC. Контролери с PWM модул (PWM) се използват в схеми на инверторни заваръчни машини и регулируеми задвижвания на асинхронни електродвигатели. Има дори контролери с вграден радио канал, който позволява безжична връзка.

Първият микроконтролер от семейството MCS-48 на Intel 8048 е пуснат през 1976 г. Той имаше 27 I / O линии, осем битов таймер, памет за данни и програмна памет и, разбира се, микропроцесор. В момента тези микроконтролери са се превърнали в история.

Вижте тази тема: Програмиране на микроконтролери за начинаещи

8051 контролери

През 1980 г. се ражда семейството Intel 8051 (MCS-51). Архитектурата на това семейство се оказа толкова успешна, че микроконтролерите на това семейство се използват и до днес. Разбира се, през това време различни фирми (около десетина) са разработили много модели от това семейство. Интересен факт: системата за инструкции за микропроцесори никога не се е променяла от създаването си, което не е попречило на разработването на нови модели микроконтролери. С течение на времето MCS-51 отстъпва място на по-новите семейства.

Един от тях стана Microchip PIC микроконтролери, Популярността им беше причинена на първо място от ниска цена, висока скорост, удобни пристанища. Следователно MK PIC стават най-добрите, когато искате да създадете евтина и сравнително проста система за управление.

Огромната популярност на микроконтролерите сред хамовете се причинява не само от ниската цена на тези микросхеми, но и от факта, че за създаването на ново устройство е достатъчно просто да напишете друга програма на МК. Тогава дори без да променяте нищо във веригата, можете например да направите часовник или многоканален таймер от честотен метър.

Компютър от пето поколение

Всъщност борбата за нейното създаване между фирмите започва през 1981 г. Предполага се, че петото поколение компютри приличат на човешки мозък, контролиран от глас. Създаването на такъв изкуствен интелект ще изисква разработването на напълно различни технологии, напълно различни технически решения и създаването на напълно нова елементарна база. Огромни усилия в това отношение положиха Япония, но резултатът все още не е постигнат. САЩ също не искат да изостават от Япония - IBM също провежда изследвания в тази област. Но все още не се виждат специални постижения.

Фиг. 5. Съвременен микропроцесор

Потребителска електроника

Както вече беше споменато по-горе, бързо развиващият се развиващ се пазар на компютри се превърна в локомотив за развитието на електрониката. Благодарение на това съвременните домакински уреди приличат на специализиран компютър. Телевизорите, домашните кина, DVD плейърите имат такива оперативни параметри, че преди двадесет години беше просто невъзможно да си представим.

Дори перални, хладилници, прости новогодишна гирлянда контролирани от микроконтролери. Модерни детски играчки за пеене и говорене, произведени в Китай, също с контрол на микроконтролера.Между другото, поразителен факт: още през шейсетте години на ХХ век китайците дори не можеха да уредят производството на детекторни приемници, а сега почти цялата електроника се произвежда в Китай.

В индустрията също всяко модерно устройство за контрол на технологичните процеси, дори не много сложно, се основава на микроконтролери и като правило има интерфейс за свързване към компютър. Такъв интерфейс са например електронни електромерикоето ви позволява да ги използвате в автоматични измервателни системи.

Надеждността на съвременните електронни компоненти е доста висока. Независимо от това, не е рядкост всяко електронно оборудване да стане неизползваемо и да се нуждае от ремонт. Най- случай на повреда на домакинското електронно оборудване не винаги е възможно да вземете дефектното устройство в специализиран сервиз, просто не е навсякъде. Тогава на помощ се прибират радиолюбители, ремонтиращи оборудване в домашните работилници.

Квалификацията на такива домашни майстори, като правило, е много висока, тъй като се ремонтира много широка гама от електронно оборудване: от обикновени звънци до системи за сателитна телевизия. Организацията и организацията на такива семинари у дома ще бъдат обсъдени в следващата статия.

Борис Аладишкин 

Вижте и на нашия уебсайт:

Историята на създаването и развитието на микроконтролерите, техните основни типове, характеристики и разлики

Радиолюбителска работилница - инструменти, материали и измервателни уреди за работа