Rozwój bazy komponentów elektronicznych

W 1898 r. W ilustrowanym tygodniku The Journal of New Discoveries and Inventions opublikowano artykuł zatytułowany Home-Based Wireless Wiring Experiments. Nadajnik został wykonany na cewce Rumkorfa, a odbiornik był bardzo podobny do A.S. Popova. Za pomocą opisanego odbiornika i nadajnika można było nadawać sygnał z odległości do 25 m, co było ogromnym osiągnięciem.

Już w 1924 r. Ukazał się pierwszy numer amatorskiego magazynu radiowego. W połowie 1930 r. Czasopismo zostało przemianowane na „Radio Front” i pod tą nazwą było publikowane do lipca 1941 r. W latach II wojny światowej czasopismo oczywiście nie było publikowane. Pierwszy powojenny numer czasopisma został opublikowany w styczniu 1946 r. Od tego styczniowego numeru czasopismo zaczęło nazywać się Radio. Jego okładka jest pokazana na rysunku.

Najbardziej uderzającą rzeczą w tym problemie jest to, że po obwodach odbiorników detektorów zapewnione jest kolorowe oznaczenie rezystorów, tak jak jest dzisiaj! To prawda, że ​​mówi również, że jest to nowy amerykański znak. W Rosji rezystory „pasiaste” pojawiły się dopiero pod koniec XX wieku, a nawet wtedy w importowanych magnetofonach i telewizorach. Ale „naszym” udało się stworzyć półprzewodniki oznaczone kolorami: starając się o potrzeby przemysłu obronnego, sklasyfikowali wszystko do tego stopnia, że ​​po prostu niemożliwe było zrozumienie, jaki to był tranzystor lub dioda. To kolorowe oznaczenie zaczęło być w pełni publikowane dopiero w chwili obecnej, tylko krajowe tranzystory praktycznie przestały być używane.

Ryc. 1. Okładka pierwszego numeru magazynu Radio

Na początku magazyn opisywał konstrukcję odbiorników lampowych, nadajników i wzmacniacze audio. Od pierwszych numerów magazyn Radio publikował dane referencyjne dotyczące lamp elektronicznych i innych komponentów radiowych. Zdecydowano również o pytaniach, od czego rozpocząć amatorskie eksperymenty radiowe: od studiowania teorii lub od natychmiastowego podniesienia lutownicy?

Baza amatorskich elementów radiowych

Ciekawy fakt historyczny: kiedy jeszcze tego nie było lutownica elektryczna, wtedy na ratunek przybyła zwykła pięciogłówkowa moneta. W pewien sposób została naostrzona i przywiązana do żelaznego drutu drewnianą rączką. Ogrzewana w płomieniu lampy alkoholowej moneta całkowicie poradziła sobie z funkcją lutownicy. Oczywiście takie porady wydają się po prostu śmieszne, ale tak było!

Dzięki nowoczesnej podstawie elementu, która jest stale aktualizowana o nowe mikroukłady i tranzystory, po prostu nie ma nic wspólnego z taką „lutownicą”, ponieważ w niektórych przypadkach konieczne jest użycie mikroskopu do naprawy sprzętu elektronicznego. Tak więc podstawa elementarna decyduje nie tylko o konstrukcji urządzeń elektronicznych, ale także o tym, jakie narzędzia te urządzenia będą montowane lub naprawiane.

Po prostu i jasno rozwój bazy elementów można prześledzić na różnych generacjach komputerów, zgodnie ze współczesną terminologią komputerową. Od prawie czterdziestu lat rosnący rynek komputerów osobistych, jako lokomotyw, ciągnie za sobą technologię krzemową, co powoduje pojawienie się coraz większej liczby komponentów elektronicznych.

Komputery elektromechaniczne

Jeszcze przed stworzeniem komputerów używano elektromechanicznych urządzeń komputerowych - zakładki. Pierwszy tabulator został wynaleziony w 1890 roku przez Hermanna Hopperita w USA, aby obliczyć wyniki spisu powszechnego. Informacje wprowadzono za pomocą kart dziurkowanych, a wyniki przetwarzania zostały wydane w formie wydruków na papierze.

Tabulatory były głównym wyposażeniem stanowisk liczenia maszyn - MSS. W ZSRR MSS przetrwał do lat siedemdziesiątych XX wieku, przynajmniej jako część dużych przedsiębiorstw państwowych. Głównym celem MCK była lista płac.Stamtąd pojawiły się arkusze osadnicze, które nadal są nazywane „korzeniami”.

Wygląd „nowoczesnego” tabulatora pokazano na rysunku (kwadrat po prawej stronie to program roboczy wpisany drutami na panelu krosowniczym). Waga takiej technologii komputerowej osiągnęła 600 kg.

Ryc. 2. Tab

„Program” pokazano na poniższym rysunku. Kolorowe druty łączyły gniazda, które po drugiej stronie panelu textolite kończyły się stykami do podłączenia do tabulatora.

Ryc. 3. Panel zakładek krosowania

W 1939 r. W USA na zamówienie wojska IBM opracował komputer Mark 1. Jego podstawową bazą były przekaźniki elektromechaniczne. Ukończyła dodawanie dwóch liczb w 0,3 sekundy, a mnożenie w 3. Mark 1 został zaprojektowany do obliczania stołów balistycznych. Komputer Mark 1 zawierał około 750 tysięcy części, których połączenie wymagało 800 km przewodów. Jego wymiary: wysokość 2,5 m, długość 17 m.

Generacje komputerów i baza elementów

Pierwsza generacja komputerów została zbudowana na lampach elektronicznych. Tak więc w Wielkiej Brytanii w 1943 roku powstał komputer Colossus. To prawda, że ​​był wysoce wyspecjalizowany, jego celem było odszyfrowanie niemieckich kodów poprzez wyliczenie różnych opcji. Urządzenie zawierało 2000 lamp, a prędkość wynosiła 500 znaków na sekundę.

Pierwszym uniwersalnym komputerem z lampami jest ENIAC, stworzony w 1946 r. W Stanach Zjednoczonych na rozkaz wojska. Wymiary tego komputera są imponujące: 25 m długości i prawie 6 m wysokości. Maszyna zawierała 17 000 lamp elektronowych i wykonywała około 300 operacji mnożenia na sekundę, czyli znacznie więcej niż maszyna przekaźnikowa Mark 1. Zużycie energii wynosiło około 150 kW. Wykorzystując obliczenia komputerowe, ENIAC udowodnił teoretyczną możliwość stworzenia bomby wodorowej.

W Związku Radzieckim w latach 1948 ... 1952 opracowano także komputery lampowe, podobnie jak w Stanach Zjednoczonych, wykorzystywane głównie przez wojsko. Jeden z najlepszych radzieckich komputerów lampowych należy uznać za maszyny z serii BESM (duża elektroniczna maszyna licząca). W sumie sześć modeli BESM-1 ... BESM-2 (tuba) BESM-3 ... BESM-6 zostało już wyprodukowanych z tranzystorami. W momencie tworzenia każdy model z tej serii był najlepszy na świecie w klasie komputerów uniwersalnych.

Druga generacja komputerów 1955 - 1970

Podstawą elementarną drugiej generacji były tranzystory i diody półprzewodnikowe. W porównaniu z komputerami lampowymi komputery tranzystorowe były mniejsze, zużycie energii było również znacznie niższe. Wydajność komputerów drugiej generacji osiągnęła nawet pół miliona operacji na sekundę, pojawiły się zewnętrzne urządzenia pamięci na nośnikach magnetycznych - stworzono taśmy magnetyczne i bębny magnetyczne, języki algorytmiczne i systemy operacyjne.

Trzecia generacja komputerów 1965 - 1980

W trzeciej generacji mikroukłady o małym i średnim stopniu integracji były wykorzystywane jako podstawa elementu - do kilkudziesięciu elementów półprzewodnikowych znajdowało się w jednej obudowie. Przede wszystkim były mikroukłady z serii K155, K133. Prędkość takich komputerów osiągnęła 1 milion operacji na sekundę, pojawiły się monochromatyczne alfanumeryczne terminale wideo (w maszynach drugiej generacji zastosowano teletypy i specjalne maszyny do pisania).

Dalszy rozwój podstawy elementu doprowadził do stworzenia mikroukładów o dużej (LSI) i bardzo dużej (VLSI) integracji. W jednym przypadku takie mikroukłady zawierają kilkaset elementów. Te mikroukłady w ZSRR były reprezentowane przez serię K580.

Fourth Generation Computer 1980 - obecnie

Ta generacja narodziła się dzięki stworzeniu przez Intela mikroprocesora w 1971 roku, który był po prostu rewolucyjny. Układ Intel 4004 o wielkości kryształów 3,2 * 4,2 mm, zawierał 2300 tranzystorów i miał częstotliwość taktowania 108 KHz. Jego moc obliczeniowa była równoważna z komputerem ENIAC. Na podstawie tego urządzenia powstał nowy typ mikrokomputera komputerowego.Pierwsze komputery osobiste (PC) zostały wydane w 1976 r. Przez Apple, ale w 1980 r. IBM przejął inicjatywę, tworząc własny komputer IBM, którego architektura stała się międzynarodowym standardem dla profesjonalnych komputerów osobistych. Obecne procesory Intel Core i7 drugiej generacji zawierają ponad miliard struktur tranzystorowych.

Ryc. 4. M.icroprocessor intel

Mikrokontrolery

Opowieść o rozwoju elektronicznych elementów elektroniki radiowej byłaby niepełna, gdyby nie wspomnieć mikrokontrolery tak popularne teraz w amatorskich projektach radiowych. Według starej terminologii nazywano je mikrokomputerami jednoukładowymi.

Mikroprocesor, pamięć programu i pamięć o dostępie swobodnym, porty wejścia / wyjścia z informacjami są połączone w jednej obudowie z wieloma wyjściami. Aby obliczyć odstępy czasu, mikrokontrolery mają timery, wiele modeli ma wejścia analogowe, co pozwala obejść się bez zewnętrznych urządzeń ADC. Sterowniki z modułem PWM (PWM) są stosowane w obwodach spawarek inwertorowych i regulowanych napędach asynchronicznych silników elektrycznych. Istnieją nawet kontrolery z wbudowanym kanałem radiowym, który umożliwia połączenie bezprzewodowe.

Pierwszy mikrokontroler z rodziny MCS-48 Intel 8048 został wydany w 1976 roku. Miał 27 linii we / wy, ośmiobitowy zegar, pamięć danych i pamięć programów oraz, oczywiście, mikroprocesor. Obecnie te mikrokontrolery stały się historią.

Zobacz ten temat: Programowanie mikrokontrolera dla początkujących

8051 kontrolerów

W 1980 r. Narodziła się rodzina Intel 8051 (MCS-51). Architektura tej rodziny okazała się tak skuteczna, że ​​mikrokontrolery tej rodziny są nadal używane. Oczywiście w tym czasie różne firmy (około tuzina) opracowały wiele modeli tej rodziny. Ciekawy fakt: system instrukcji mikroprocesora nigdy się nie zmienił od samego początku, co nie przeszkodziło w opracowaniu nowych modeli mikrokontrolerów. Z czasem MCS-51 ustępuje miejsca nowszym rodzinom.

Jednym z nich stał się Mikrokontrolery PIC firmy Microchip. Ich popularność spowodowana była przede wszystkim niską ceną, dużą prędkością, wygodnymi portami. Dlatego MK PIC stały się najlepsze, gdy chcesz stworzyć niedrogi i dość prosty system sterowania.

Ogromna popularność mikrokontrolerów wśród szynek wynika nie tylko z niskiej ceny tych mikroukładów, ale także z faktu, że aby stworzyć nowe urządzenie, wystarczy napisać kolejny program do MK. Wtedy nawet bez zmiany czegokolwiek w obwodzie można na przykład zrobić zegar lub wielokanałowy zegar z miernika częstotliwości.

Komputer piątej generacji

W rzeczywistości walka o utworzenie między firmami rozpoczęła się w 1981 roku. Piąta generacja komputerów ma wyglądać jak ludzki mózg kontrolowany głosem. Stworzenie takiej sztucznej inteligencji będzie wymagało opracowania zupełnie różnych technologii, zupełnie różnych rozwiązań technicznych i stworzenia zupełnie nowej bazy elementarnej. Ogromne wysiłki w tym zakresie poczyniła Japonia, ale wynik nie został jeszcze osiągnięty. USA też nie chcą pozostać w tyle za Japonią - IBM prowadzi również badania w tej dziedzinie. Ale specjalne osiągnięcia również nie są jeszcze widoczne.

Ryc. 5. Nowoczesny mikroprocesor

Elektronika użytkowa

Jak już wspomniano powyżej, szybko rozwijający się, rozwijający się rynek komputerów osobistych stał się lokomotywą do rozwoju elektroniki. Dzięki temu nowoczesne urządzenia gospodarstwa domowego przypominają specjalistyczny komputer. Telewizory, kina domowe, odtwarzacze DVD mają takie parametry operacyjne, że dwadzieścia lat temu po prostu nie można było sobie wyobrazić.

Nawet pralki, lodówki, proste girlanda nowego roku kontrolowane przez mikrokontrolery. Nowoczesne zabawki dziecięce do śpiewania i mówienia, wyprodukowane w Chinach, również ze sterowaniem mikrokontrolerem.Nawiasem mówiąc, uderzający fakt: w latach sześćdziesiątych XX wieku Chińczycy nie mogli nawet zorganizować produkcji odbiorników detektorów, a teraz prawie cała elektronika jest produkowana w Chinach.

W przemyśle również każde nowoczesne urządzenie do sterowania procesem technologicznym, nawet niezbyt skomplikowane, oparte jest na mikrokontrolerach i z reguły ma interfejs do podłączenia do komputera. Taki interfejs to na przykład elektroniczne liczniki energii elektrycznejco pozwala na użycie ich w automatycznych systemach pomiarowych.

Niezawodność nowoczesnych elementów elektronicznych jest dość wysoka. Niemniej jednak nierzadko zdarza się, że sprzęt elektroniczny staje się bezużyteczny i wymaga naprawy. W przypadek awarii sprzętu elektronicznego gospodarstwa domowego zabranie wadliwego urządzenia do specjalistycznego warsztatu nie zawsze jest możliwe, po prostu nie wszędzie. Potem na ratunek przychodzą amatorzy radiowi, naprawiający sprzęt w domowych warsztatach.

Kwalifikacje takich domowych mistrzów z reguły są bardzo wysokie, ponieważ naprawiana jest bardzo szeroka gama sprzętu elektronicznego: od prostych dzwonków do systemów telewizji satelitarnej. Organizacja i organizacja takich warsztatów w domu zostaną omówione w następnym artykule.

Boris Aladyshkin 

Zobacz także na naszej stronie internetowej:

Historia tworzenia i rozwoju mikrokontrolerów, ich główne typy, cechy i różnice

Warsztat krótkofalarski - narzędzia, materiały i przyrządy pomiarowe do pracy