एक कार्डबोर्ड चार-बिट कार्डबोर्ड कैलकुलेटर की उपस्थिति। शीर्ष पर आधा योजक और कैलकुलेटर के मध्य और निचले हिस्से में तीन योजक स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं।

एक बार, इलेक्ट्रॉनिक्स के आविष्कार से पहले, लोगों ने तात्कालिक सामग्रियों से यांत्रिक कंप्यूटर बनाए। ऐसी मशीन का सबसे प्रसिद्ध और जटिल उदाहरण एंटीकाइथेरा तंत्र है - कम से कम 30 गियर का एक जटिल उपकरण आकाशीय पिंडों की गति की गणना करने के लिए उपयोग किया गया था और 42 खगोलीय घटनाओं की तारीख का पता लगाना संभव बनाया।

आजकल, मैकेनिकल कंप्यूटर (कैलकुलेटर) गीक्स के लिए मनोरंजन का एक उद्देश्य है और एक अजीब शो की व्यवस्था करने का अवसर है। उदाहरण के लिए, 10,000 डोमिनोज़ टाइल्स के कंप्यूटर की तरह, जो चार-अंकीय बाइनरी संख्याओं को जोड़ता है और पाँच-अंकीय दो-बिट सूची बनाता है।इस कैलकुलेटर और वास्तुकला का गणितीय सिद्धांत )। इस तरह के प्रदर्शन से बच्चों को बेहतर ढंग से समझने में मदद मिलती है कि प्रोग्रामिंग कार्य में बिट लॉजिक ऑपरेशन और लॉजिक गेट्स कैसे व्यवस्थित किए जाते हैं। और सामान्य तौर पर, तात्कालिक सामग्रियों से अपने हाथों से एक छोटा कंप्यूटर बनाना बहुत दिलचस्प है, खासकर यदि आप इसे अपने बच्चे के साथ करते हैं।

10,000 डोमिनोज़ टाइल्स के कंप्यूटर में लॉजिकल एंड ऑपरेशन।

मैकेनिकल कैलकुलेटर के निर्माण के लिए, लेगो कंस्ट्रक्टर उत्कृष्ट है। आप YouTube पर ऐसे कैलकुलेटरों के कई उदाहरण पा सकते हैं ।

लेगो कंप्यूटर कैलकुलेटर

लेगो कंस्ट्रक्टर से डोमिनोज़ और मैकेनिकल कैलकुलेटर से बने कंप्यूटर के उदाहरण से प्रेरित होकर, उपनाम लैपिनोज़ के तहत सी ++ प्रोग्रामर ने अपनी छोटी बहनों के साथ मिलकर बहन के स्कूल विज्ञान परियोजनाओं में से एक के लिए घर पर कुछ समान बनाने का फैसला किया। उन्होंने कल्पना की और एक पूरी तरह कार्यात्मक चार-बिट लॉजिक कैलकुलेटर (लॉजिक कार्डबार्ड गेट्स इनडिप्रेडिबल कैलकुलेटर) को लागू किया । इस कंप्यूटर का उत्पादन करने के लिए, कार्डबोर्ड और गोंद के अलावा कुछ भी आवश्यक नहीं है, और यह बिजली पर काम नहीं करता है, लेकिन गेंदों और पृथ्वी के गुरुत्वाकर्षण पर। कैलकुलेटर अधिकतम 30 के साथ 0 से 15 तक संख्या जोड़ सकता है।

लेगो डोमिनोज़ टाइल्स और लेगो ईंटों के विपरीत, इस कैलकुलेटर के निर्माण में किसी भी कारखाने के घटकों का उपयोग नहीं किया गया था। कैलकुलेटर के सभी तत्वों को कार्डबोर्ड से खरोंच से चिपकाया जाता है, जो डिवाइस की तस्वीरों से अच्छी तरह से समझा जाता है। इस अर्थ में, इस उपकरण को अद्वितीय माना जा सकता है।

परियोजना का लक्ष्य

द्विआधारी संख्याओं को जोड़ने के तरीके का दृश्य प्रतिनिधित्व। एक छात्र को शिक्षण कैसे दशमलव से द्विआधारी और वापस अनुवाद करना है। बिट लॉजिक ऑपरेशन और बेसिक लॉजिक सर्किट का अध्ययन।

कैलक्यूलेटर उपस्थिति

जैसा कि आप कैलकुलेटर की तस्वीर में देख सकते हैं, ऊपरी हिस्से में डेटा दर्ज करने के लिए एक ज़ोन है। सभी तार्किक संचालन को पूरा करने के बाद, गेंदें ऑपरेशन के परिणाम को दिखाती हैं।

डेटा प्रविष्टि गेंदों द्वारा किया जाता है। गेंद है - 1, गेंद नहीं है - 0. दाईं ओर की बिट संख्या की सबसे छोटी बिट है। काम शुरू करने से पहले, कैलकुलेटर के कुछ हिस्सों को उनकी मूल स्थिति में लाया जाना चाहिए। प्रारंभिक मूल्यों को निर्दिष्ट करने के बाद, कार्डबोर्ड की पट्टी को पीछे धकेल दिया जाता है, जो शुरुआती स्थिति में गेंदों को रखता है - और इसके अलावा प्रक्रिया शुरू होती है।

उदाहरण के लिए, यह ऑपरेशन 7 + 5 (0111 + 0101) के लिए गेंदों की प्रारंभिक स्थिति है।

कैलकुलेटर डिवाइस

कार्डबोर्ड कैलकुलेटर का तार्किक संचालन इसी तरह से किया जाता है, जैसा कि पूर्वोक्त डोमिनो कंप्यूटर में होता है ।

सभी तार्किक परिचालनों के लिए योजनाबद्ध तर्क द्वार चित्र में दिखाए गए हैं।

यही है, लॉजिकल गेट "AND" (AND) का अर्थ है कि जब इनपुट पर 0 गेंदें प्राप्त होती हैं, तो आउटपुट पर 0 प्राप्त होता है। इनपुट पर 1 गेंद मिलने पर, आउटपुट पर 0 प्राप्त होता है। प्रवेश द्वार पर 2 गेंदों की प्राप्ति पर, 1 आउटपुट पर प्राप्त किया जाता है।

1 इनपुट पर, आउटपुट पर 2 आउटपुट

पर, 1 आउटपुट पर

XOR लॉजिक गेट थोड़ा अधिक जटिल है। इस मामले में, यदि एक गेंद आती है, तो उसे पास होना चाहिए। और अगर दो गेंदें आती हैं, तो उन्हें एक-दूसरे को रद्द करना होगा, अर्थात् आउटपुट 0. होगा। लेखक दिखाता है कि यह कैसे करना है, एक संकीर्ण गर्दन के साथ कार्डबोर्ड के लंबवत लटके हुए टुकड़े के माध्यम से। यदि एक ही समय में दो गेंदें आती हैं, तो वे एक-दूसरे को अवरुद्ध करते हैं - और इस तरह प्रभावी रूप से तार्किक एक्सओआर ऑपरेशन को लागू करते हैं।

XOR लॉजिक गेट

सिस्टम को ऑप्टिमाइज़ करने के लिए और AND और XOR लॉजिक गेट्स के द्रव्यमान को ब्लॉक नहीं करने के लिए, लेखक ने एक अर्ध-प्रवर्तक लागू किया- एक कॉम्बिनेशन लॉजिक सर्किट जिसमें दो इनपुट और दो आउटपुट होते हैं। अर्ध-योजक आपको ए + बी की राशि की गणना करने की अनुमति देता है, जिसके परिणामस्वरूप दो बिट्स एस और सी होते हैं, जहां एस योग 2 बी का बिट होता है, और सी कैरी बिट होता है। हमारे कार्डबोर्ड निर्माण में, इसका मतलब है कि अगर हमारे पास प्रवेश द्वार पर 1 गेंद है, तो यह सी से बाहर निकलने के लिए जाता है, और अगर प्रवेश द्वार पर 2 गेंदें हैं, तो 1 गेंद एस से बाहर निकलती है, और दूसरी कहीं नहीं मिलती है।

प्रोग्रामर एक आधा योजक के लिए काफी सरल और प्रभावी योजना के साथ आया था। इसमें, प्रवेश द्वार पर 1 गेंद शांति से अपना रास्ता जारी रखती है, बैरियर को मोड़ती है, और छेद सी में गुजरती है। लेकिन अगर दो गेंदें प्रवेश करती हैं, तो दूसरी गेंद अब बैरियर से नहीं गुजर सकती है, पहली गेंद पर पलट गई - और एक नए रास्ते को मोड़ते हुए छेद में गिरती है। यह एक अर्ध-योजक है।

अर्ध-योजक के प्रवेश द्वार पर एक गेंद

आधे योजक के प्रवेश द्वार पर दो गेंदें

अंत में योजक एक वास्तविक कृति है। आमतौर पर यह दो अर्ध-योजक और एक तार्किक गेट "OR" से बना होता है, लेकिन लेखक ने एक और डिज़ाइन लागू किया है, जो वास्तव में अर्ध-योजक का एक छोटा संशोधन है।

प्रवेश द्वार पर एक गेंद - पथ पर एक गेंद 1

प्रवेश द्वार पर दो गेंदें - पथ 2

पर एक गेंद प्रवेश द्वार पर तीन गेंदें - 1 पथ पर एक गेंद, और दूसरी पथ 2 पर

पूरे कैलकुलेटर में पूरी तरह से एक आधा योजक और तीन योजक होते हैं।

यदि गेंदें सही गति से गिरती हैं तो कैलकुलेटर सही गणना परिणाम देता है, न बहुत तेज और न ही बहुत धीमा और एक दूसरे से उछलता नहीं है। तर्क स्वयं निर्दोष है, लेकिन व्यवहार में, कैलकुलेटर कभी-कभी छोटी गाड़ी है।

चार-बिट कार्डबोर्ड और बॉल कैलकुलेटर

परियोजना का लक्ष्य

कैलक्यूलेटर उपस्थिति

कैलकुलेटर डिवाइस

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