قبل بضع سنوات ، أتيحت لي الفرصة لتجربة يدي لجذب الشباب الباحثين عن تطوير الإلكترونيات الدقيقة. ثم كان الأمر كذلك ، كما هو الحال في المثل الشهير: "إن المخلب مستنقع - الطائر هو راسب! لم أستطع التوقف. أريد أن أشارك هذه التجربة مع الجمهور ، وربما يريد مهندسون إلكترونيون آخرون أيضًا ترتيب شيء من هذا القبيل. أفضل الناس هي حياة أفضل.
بدأ كل شيء بحقيقة أننا اتفقنا تقريبًا مع مدرسة الكمبيوتر الأقاليمية في Dubna بالقرب من موسكو على عقد لطلابها ما يشبه محاضرة حول تصميم المعالجات الدقيقة. هذا الموضوع معروف لي مباشرة ، منذ عقدين كنت أطبخ فيه. كان لدي فرصة للعمل في كل من الشركات المحلية والأجنبية. حسنًا ، لماذا لا تخبر المراهقين عما يتكون عليه عمل المهندسين الذين يخترعون الأجزاء الداخلية لـ "prots". ليس من بين المهووسين في المؤتمر التحدث - فلن تتمكن ببساطة من تمزيق النص قبل الأطفال. إذا لم يكونوا مهتمين على الإطلاق ، فإنهم لا يهتمون بالشعر الرمادي الكريم وبقع الصلع الرائعة والخدود المنتفخة. سوف يتثاءبون ، بلا خجل ، ويلعبون على الكراسي على أمل الهروب في أسرع وقت ممكن. ولكن هناك إيجابيات - كل أنواع الحريات والنكات وعدم الدقة والتبسيط لن تسبب سخطًا ومطالب بحرق السماعة الزنديقية. بشكل عام ، إذا نظرنا إلى عدد الأسئلة في عملية الاتصال ، فإن الفطيرة الأولى لم تكن متكتلة ، فقد أصبح من المثير للاهتمام المضي قدمًا.
وبعد ذلك ، بعد درس مشابه مع تلاميذ المدارس والمعلمين ، الموجودين بالفعل في معسكر جوتو ، نشأت فكرة لإعطاء الأطفال فرصة لمحاولة تجميع مختلف "قطع الغيار" للمعالجات على اللوح وشعورهم بالعيش. لحسن الحظ ، كان بين عديد من المبرمجين عرين للروبوتات ، حيث كان من الممكن الحصول على الدوائر الدقيقة والأسلاك ومصابيح LED والأزرار. هذا النهج أفضل ألف مرة من النظر إلى المخططات والرسوم البيانية على الورق. لنرى بأعينك كيف تعمل الأصفار والأخرى داخل الدائرة ، ضع إصبعًا على البوابات المنطقية - والتي يمكن أن تكون أكثر موثوقية في إتقان المواد. وبعد ذلك يقومون ببرمجة ميكروكنترولر مثل الصناديق السوداء ، وليس على الإطلاق تخيل ما هو سرقة في الداخل. وحتى FPGAs لن يحل مشكلة جعل الالكترونيات البصرية. حسنًا ، كتب الطفل وظيفة منطقية على Verilog ، حسنًا ، قمت بتنزيلها من خلال المبرمج بداخلها - والنتيجة هي نفسها ، كل المنطق مخفي في أحشاء الرقاقة. لذلك ، فقط البوابات. الأفضل من ذلك ، الترانزستورات.
لم تكن مجموعة "الفطر الرخوة" المتوفرة في المخيم وقت البصيرة غنية. ولكن الأهم من ذلك - كان. كان من الضروري على هذا الأساس التوصل إلى شيء يمكن أن يضيء الأضواء أو يسمع بشيء. كان الوضع معقدًا بسبب حقيقة أنني أجريت مناقشة نظرية حول المعالجات الدقيقة وذهبت إلى منزلي على بعد 50 كم من المخيم. هذا هو ، كنت هنا ، وكانت التفاصيل هناك.
لذلك ، كان على أحد المعلمين ترتيب جلسات للإلكترونيات التلفزيونية. خرجت بمخططات ورسمتها على النشافين وأرسلت صوراً له. وحاول تفكيك هذه الكتابة المسمارية ، وتجميعها على اللوح وتحقيق التشغيل السليم. وصف النتيجة لي في رسائل الاستجابة ، وحاولت تحديد سبب المشاكل ومواطن الخلل من أجل القضاء عليها. من المثير للدهشة ، في النهاية ، تمكنا من هزيمة مخططين: وحدة فك ترميز عنوان ومضاعفة. لم يتضح بعد كيف سيرغب الأطفال في ذلك ، ولكن كان هناك بالفعل شيء لإظهارهم.
تم تنظيم دراسة استقصائية في المخيم إذا كان هناك أي شخص يريد الحضور ، وليس محاضرة ، ولكن حلقة دراسية مع مختبر حول عمل الدواخل الرقمية للرقائق. كان هناك أكثر من عشرة أطفال شجعان يبلغون من العمر خمسة عشر عامًا لم يكونوا خائفين من محاولة فهم المادة ، والتي ، بالمناسبة ، يتم إخبارها عادة في السنة الثالثة من المعهد. كان من الواضح على الفور أن TTL و ESL وأنواع أخرى من المنطق المطحلب التي يسوق بها الأساتذة الدماغ إلى الهلام يجب استبعادها من العرض التقديمي. CMOS فقط ، التيار الوحيد! على مسؤوليته الخاصة ومخاطره ، قام بتضمين توضيحات لمبادئ تشغيل الترانزستورات MOS في الدوائر الرقمية. ولكن بدون فيزياء أشباه الموصلات والأهوال الأخرى.
إليكم استطباب غنائي لأولئك الذين يوبخون الشباب الحديث عن الكسل والغباء. دعهم لا يذهبون ، هذا ما. لدينا شباب عاديين ، لا تستمعي إلى صغار السن من الرجال والفتيات. الانهيار قد انتهى.
لقد استوعب الأطفال المواد بذكاء ، بعد التفسيرات والأمثلة ، خرجوا بجرأة إلى لوحة مثبتة مباشرة على العشب في الهواء الطلق ، ورسموا الصمامات على مستوى الترانزستور وفقًا لجداول الحقيقة - كانت رائعة. ثم معا على هذه البوابات "اخترعنا" أفعالا وفك تشفير ومضاعف. وبعد ذلك - التضامن! - قام المعلم والساحر الجيد أليكسي بعمل نماذج من نتائج الاتصال عن بُعد لدينا. تسبب هذا في بعض الإثارة بين الجمهور - يمكنك لمس يديك ما تم رسمه للتو على السبورة بأقلام رأس ورؤوس اضغط لمراقبة تبديل المصابيح في المخرجات. أفضل نسخة طبق الأصل كانت: "آه ، الآن أفهم أين ذهبت كل الأسلاك تقريبًا من المختبر!"
بعد ذلك ، طرح الأطفال الكثير من الأسئلة على الإلكترونيات. لحسن الحظ ، كان لدي المهارات اللازمة للرد عليها. باستثناء واحد: "وأين تقرأ عن ما قلته؟" ولكن لا يوجد مكان. الكتب السوفيتية القديمة ، التي طبقناها ملوّننا الموسيقى الملونة وأجهزة الراديو ، عفا عليها الزمن من حيث "الأرقام". رسائل المعهد مع الصيغ الخاصة بهم سوف تغلب على أي رغبة في دراسة الإلكترونيات. يوجد كتاب هاريس رائع ، لكن لا توجد تجارب على السبورة. هناك مجموعات ممتازة من مكونات نموذج بالحجم الطبيعي ، ولكن عادة لا يوجد تفسير مفصل لكيفية عمل جميع هذه الأجهزة. مرة أخرى اضطررت إلى المغادرة مع الشعور كما لو أنني لم أنتهي من شيء ما.
كما تعلم ، إذا لم تكن راضيًا عن ما لديك ، فلا تئن ، بل افعل ذلك بنفسك ، كما تراه مناسبًا. كان علي أن أجلس لكتابة ونشر دورة تعليمية وعملية لأطفال المدارس. للقيام بذلك ، بالطبع ، كان من الضروري شراء قطع الغيار واللوحة والأسلاك وبدء اللعب في المنزل. فجأة تحولت إلى أن تكون مثيرة بشكل رهيب.
على سبيل المثال ، اللعبة "من هو الأسرع" على اثنين من الترانزستورات MOS:
قمنا بعد ذلك بتجميع هذه اللعبة على لوحة دوائر مطبوعة مع طالب في المدرسة الثانوية ، وأثار اهتمامًا شديدًا بين أصدقائه في المدرسة ، الذين قضوا عدة أسابيع في حساب التهور على الأزرار ، ووضع الهواتف الذكية جانباً. من يقول أنك لن تسحب الأطفال من الهواتف عن طريق الأذنين؟ حسنًا ، طالب بطل اللحام والصنوبري بالتوصل إلى شيء آخر حتى تتمكن من ضرب رفاقك.
وهذه هي بوابة XOR (OR الحصرية) على عشرات الترانزستورات:
ولكن هذا هو D- الزناد ، الناجمة عن المستوى (الزناد مزلاج). إنه يلبي تمامًا أفكار تخزين البيانات وتخزينها:
بعد التعامل مع تشغيل جميع أنواع البوابات المنطقية على مستوى الترانزستور ، يمكنك الانتقال إلى الدوائر الصغيرة بدرجة صغيرة من تكامل سلسلة CD4000. لن يكون هناك معجزات وسحر في عملهم بعد الضجة مع الترانزستورات على اللوح. على سبيل المثال ، إعلان كامل:
ولكن ، لا أصدق ذلك ، تخطيط RAM. هو ، بالطبع ، بائس - أربع سجلات من جزأين. ولكن هذه هي ذاكرة صادقة مع وحدات فك ترميز العناوين وحافلات البت وخلايا الذاكرة والعقد والأسلاك الأخرى ، حيث يمكنك في كل مرحلة من مراحل اختبار مسبار المنطق ورؤية تشغيل الأصفار وتلك التي تعمل بها الأنوار الموجودة على مصابيح LED وإيقاف تشغيلها ، وتحليل عمليات قراءة البيانات وكتابتها بالتفصيل .
في المجموع ، تحتوي النسخة الجديدة من الدورة للمدرسة الصيفية على ثلاث عشرات من الدوائر التعليمية والترفيهية ، والتي تساعد بشكل متتابع من ترانزستور واحد إلى عشرات الدوائر الصغيرة على مساعدة الأطفال على تعلم الإلكترونيات الرقمية دون أن يكونوا قادرين على البرمجة.
بشكل عام ، طلاب المدارس الثانوية اليوم صعبون للغاية لإتقان حكمة تصميم أجهزة الكمبيوتر من أدنى مستوى. لا يوجد شيء لا يمكن الوصول إليه لعقل مستفسر بمكونات وقدرات حديثة. هناك أمل في أنه سيكون من الممكن توسيع وتعميق الترويج للقيم الإلكترونية الدقيقة بين السكان.