Vor einigen Jahren hatte ich die Gelegenheit, fragende Jugendliche in die Entwicklung der Mikroelektronik zu locken. Und dann war es, wie im berühmten Sprichwort: "Die Klaue ist festgefahren - der Vogel ist ein Abgrund!" Ich konnte nicht aufhören. Ich möchte diese Erfahrung mit der Öffentlichkeit teilen, vielleicht möchten auch andere Elektronikingenieure so etwas arrangieren. Bessere Menschen sind ein besseres Leben.
Alles begann damit, dass wir uns fast versehentlich mit der Interregionalen Computerschule in Dubna bei Moskau darauf geeinigt hatten, für ihre Schüler so etwas wie einen Vortrag über das Design von Mikroprozessoren zu halten. Dieses Thema ist mir aus erster Hand bekannt, seit zwei Jahrzehnten koche ich darin. Ich hatte die Möglichkeit, in in- und ausländischen Unternehmen zu arbeiten. Warum nicht den Teenagern sagen, woraus die Arbeit der Ingenieure besteht, die die Einbauten der „Prots“ erfinden? Es gehört nicht zu den gleichen Nerds auf der Konferenz, zu sprechen - Sie können den Text einfach nicht vor den Kindern zerreißen. Wenn sie überhaupt nicht interessiert sind, dann interessieren sie sich nicht für ehrenhaftes graues Haar, strahlende kahle Stellen und aufgeblähte Wangen. Sie werden unverschämt gähnen und auf Stühlen zappeln, in der Hoffnung, so schnell wie möglich zu entkommen. Aber es gibt Pluspunkte - alle Arten von Freiheiten, Witzen, Ungenauigkeiten und Vereinfachungen werden keine Empörung hervorrufen und verlangen, den ketzerischen Sprecher zu verbrennen. Gemessen an der Anzahl der Fragen im Kommunikationsprozess war der erste Pfannkuchen im Allgemeinen nicht klumpig, es wurde interessant, weiterzumachen.
Und dann, nach einer ähnlichen Lektion mit Schülern und Lehrern, die bereits im Goto Camp war, entstand die Idee, Kindern die Möglichkeit zu geben, verschiedene „Ersatzteile“ für Verarbeiter auf einem Steckbrett zusammenzubauen und sie live zu fühlen. Glücklicherweise gab es unter den verschiedenen Programmierern eine Höhle der Robotik, in der es möglich war, Mikroschaltungen, Drähte, LEDs und Tasten zu beschaffen. Dieser Ansatz ist tausendmal besser als das Betrachten von Diagrammen und Diagrammen auf Papier. Um mit eigenen Augen zu sehen, wie die Nullen und Einsen in der Schaltung verlaufen, stecken Sie einen Finger in die Logikgatter - was für die Beherrschung des Materials zuverlässiger sein kann. Und dann programmieren sie ihre Mikrocontroller wie Black Boxes und stellen sich überhaupt nicht vor, was im Inneren raschelt. Und selbst FPGAs lösen das Problem der Visualisierung der Elektronik nicht. Nun, das Kind hat eine logische Funktion auf Verilog geschrieben. Nun, ich habe sie über den Programmierer heruntergeladen - das Ergebnis ist das gleiche, die gesamte Logik ist im Darm des Chips verborgen. Daher nur Tore. Besser noch, Transistoren.
Der Satz "loser Pilze", der zum Zeitpunkt der Einsicht im Lager verfügbar war, war nicht reichhaltig. Vor allem aber war er es. Auf dieser Grundlage war es notwendig, sich etwas auszudenken, das einladend blinken oder mit etwas summen konnte. Die Situation wurde durch die Tatsache kompliziert, dass ich eine theoretische Diskussion über Mikroprozessoren führte und 50 km vom Lager entfernt zu mir nach Hause ging. Das heißt, ich war hier und die Details waren da.
Daher musste einer der Lehrer Sitzungen der Fernsehelektronik arrangieren. Ich kam auf Pläne, zeichnete sie auf Löschpapier und schickte ihm Fotos. Und er versuchte, diese Keilschrift zu zerlegen, sie auf einem Steckbrett zusammenzubauen und einen ordnungsgemäßen Betrieb zu erreichen. Er beschrieb mir das Ergebnis in Antwortnachrichten, und ich versuchte, die Ursache der Probleme und Störungen zu ermitteln, um sie zu beseitigen. Überraschenderweise ist es uns am Ende gelungen, zwei Schemata zu besiegen: einen Adressdecoder und einen Multiplexer. Es war immer noch nicht klar, wie es den Kindern gefallen würde, aber es gab bereits etwas zu zeigen.
Im Camp wurde eine Umfrage organisiert, ob jemand teilnehmen wollte, nicht eine Vorlesung, sondern ein Seminar mit einem Labor über die Arbeit der Innenseiten digitaler Chips. Es gab ein Dutzend mutiger Fünfzehnjähriger, die keine Angst hatten, das Material zu verstehen, was übrigens normalerweise im dritten Jahr des Instituts erzählt wird. Es war sofort klar, dass die TTL, ESL und andere moosige Arten von Logik, mit denen Professoren das Gehirn zu Gelees abdichten, von der Präsentation ausgeschlossen werden sollten. Nur CMOS, nur Mainstream! Auf eigene Gefahr und Gefahr erläuterte er die Funktionsprinzipien von MOS-Transistoren in digitalen Schaltungen. Aber ohne die Physik von Halbleitern und anderen Schrecken.
Hier ist ein lyrischer Exkurs zu denen, die die moderne Jugend wegen Faulheit und Dummheit beschimpfen. Lass sie nicht bellen, das ist was. Wir haben normale Jugend, hören nicht auf alte Nörgler, Jungs und Mädchen. Der Exkurs ist vorbei.
Kinder haben das Material so geschickt verstanden, dass sie nach Erklärungen und Beispielen mutig zu der Tafel gingen, die direkt auf dem Rasen unter freiem Himmel installiert war, und Ventile auf Transistorebene gemäß den Wahrheitstabellen zogen - es war wunderbar. Dann haben wir gemeinsam an diesen Gates einen Addierer, einen Decodierer und einen Multiplexer „erfunden“. Und danach - Tadam! - Der Lehrer und der gute Zauberer Alexei machten Modelle mit den Ergebnissen unserer Telearbeit mit ihm. Dies sorgte für Aufregung beim Publikum - Sie können mit den Händen berühren, was gerade auf die Tafel gezeichnet wurde, mit Filzstiften und Druckknöpfen, um das Schalten der LEDs an den Ausgängen zu beobachten. Die beste Nachbildung war: "Ahhh, jetzt verstehe ich, wohin fast alle Drähte aus dem Labor gingen!"
Danach stellten die Kinder viele Fragen zur Elektronik. Zum Glück hatte ich die Fähigkeiten, sie zu beantworten. Bis auf eines: "Und wo kann man lesen, was man erzählt hat?" Aber es gibt nirgendwo. Alte sowjetische Bücher, nach denen wir unsere Farbmusik und Radios verlötet haben, sind in Bezug auf „Zahlen“ veraltet. Institutsbriefe mit ihren Formeln werden jeden Wunsch, Elektronik zu studieren, zunichte machen. Es gibt ein wundervolles Harris-Buch, aber es gibt keine Experimente auf dem Steckbrett. Es gibt ausgezeichnete Sätze von Modellkomponenten, aber normalerweise gibt es keine detaillierte Erklärung, wie all diese Geräte funktionieren. Wieder musste ich mit dem Gefühl gehen, als hätte ich etwas nicht beendet.
Wie Sie wissen, jammern Sie nicht, wenn Sie mit dem, was Sie haben, nicht zufrieden sind, sondern tun Sie es selbst, wie Sie es für richtig halten. Ich musste mich hinsetzen, um einen pädagogischen und praktischen Kurs für vernünftige Schulkinder zu schreiben und zu veröffentlichen. Dazu war es natürlich notwendig, Teile, ein Steckbrett und Kabel zu kaufen und zu Hause mit der Arbeit zu beginnen. Plötzlich stellte sich heraus, dass es furchtbar aufregend war.
Zum Beispiel das Spiel "Wer ist schneller" auf zwei MOS-Transistoren:
Wir haben dieses Spiel dann mit einem Schüler der Mittelstufe auf einer Leiterplatte zusammengestellt, und es hat großes Interesse bei seinen Schulfreunden geweckt, die wochenlang rücksichtslos mit Knöpfen gerechnet und Smartphones beiseite gelegt haben. Wer sagt, dass Sie keine Kinder an den Ohren von den Telefonen ziehen? Nun, der Held aus Lötkolben und Kolophonium verlangte, sich etwas anderes auszudenken, damit Sie Ihre Kameraden schlagen konnten.
Und dies ist das XOR-Gatter (exklusives ODER) eines Dutzend Transistoren:
Dies ist jedoch ein D-Trigger, der vom Pegel ausgelöst wird (Trigger-Latch). Es erfüllt perfekt die Ideen zum Speichern und Speichern von Daten:
Nachdem Sie sich mit dem Betrieb aller Arten von Logikgattern auf Transistorebene befasst haben, können Sie zu Mikroschaltungen mit einem geringen Integrationsgrad der CD4000-Serie übergehen. Nach der Aufregung mit den Transistoren auf dem Steckbrett wird es keine Wunder und Magie in ihrer Arbeit geben. Zum Beispiel ein vollständiger Addierer:
Aber glauben Sie es nicht, das Layout des RAM. Er war natürlich elend - vier Register mit zwei Bits. Dies ist jedoch ein ehrlicher Speicher mit Adressdecodern, Bitbussen, Speicherzellen und anderen Knoten und Drähten, an deren jedem Punkt Sie die Sonde der logischen Sonde stechen und den Ablauf von Nullen und Einsen durch die leuchtenden und sterbenden LEDs sehen können, um die Datenlese- und Schreibprozesse im Detail zu analysieren .
Insgesamt umfasst die neue Version des Kurses für die Sommerschule drei Dutzend unterhaltsame und lehrreiche Schaltkreise, die nacheinander von einem Transistor zu einem Dutzend Mikroschaltkreisen den Kindern helfen, digitale Elektronik zu lernen, ohne überhaupt programmieren zu können.
Im Allgemeinen sind die heutigen Schüler einfach zu hart, um die Weisheit zu beherrschen, Computerhardware auf der untersten Ebene zu entwerfen. Es gibt dort nichts, was für einen forschenden Geist mit modernen Komponenten und Fähigkeiten unzugänglich ist. Es besteht die Hoffnung, dass es möglich sein wird, die Förderung mikroelektronischer Werte in der Bevölkerung auszuweiten und zu vertiefen.