2+2’yi hesaplamak oldukça basit değil mi? İnsanlar aritmetik işlemler
yaparken aslında bir sayı doğrusu hayal ederler ve onun üzerinden işlem
yaparlar. Bu sayede beynimiz matematiksel işlemleri gerçekleştirebilir. Bu
doğrultuda sayı doğrusunu hayal edebilme yetisine sahip olmayan, sadece devre
kartlarından oluşan bir hesap makinesi nasıl olur da insan beyninin bile hesaplayamadığı
işlemleri yapabilir?
Öncelikle toplama en temel işlemdir ve mantıksal olarak toplama işlemi
yapıldığında diğer tüm işlemler de yapılabilir. İlk olarak, hesaplamaya
başlamak için 2 tuşuna dokunduğumuzda, üstteki parça alttaki düğmeye dokunur ve
bu da 2 girdisi için devreyi tamamlar. Pilden gelen elektrik, devre boyunca
transistörlere akar. Transistörler; bir çeşit anahtar olarak düşünülebilir,
ancak transistörler gelen elektrik akımına göre açılıp kapanırlar. Transistörler
için kapalı durum 0, açık konum ise 1’dir yani transistörler binary sayılarını
kullanırlar. 2 sayısı (bu hesaplama için girdiğiniz) elektronları iki
transistöre göndererek birini açıp diğerini kapatır. 2’nin binary karşılığı bu
nedenle 10’dır. Daha sonra toplama işlemi için basarsanız. Altındaki kauçuk,
iki kabloyu birbirine değdirerek, elektriğin ilk girişin ("2")
depolanacağı, toplama işlevinin gerçekleştirileceği ve hesap makinesinin yeni
bir giriş için hazır olacağı şeklinde hazırlanmasına neden olur. Daha sonra
tekrar “2”ye bastığınızda transistörler onu az önce olduğu gibi binary
sayılarına dönüştüreceklerdir. Son olarak, "=" düğmesine bastınız. Bundan
sonra hesap makinesi işlemi gerçekleştirmek için tüm girişlere sahiptir. Alınan
10 ve 10 değerleri belirtilen toplama işlemi doğrultusunda çıktıya
dönüştürülmelidir.
Hesap makineleri girilen bilgileri mantık kapıları yardımıyla çıktılara
dönüştürür. Mantık kapıları birkaç çeşitten oluşur ve farklı işlemler farklı
mantık kapılarını gerektirir, bunlar; “and”, “or”, “not”, “xor” şeklinde
sıralanabilir. Birlikte kullanılan mantık kapıları transistörlerden gelen
verileri kullanarak gerekli işlemi yaparlar.
AND geçidi: Eğer sadece kapıya
gelen her iki sinyal de 1 ise 1 verir. Ancak 1 ve 0 veya iki 0 alırsa, 0
gönderir.
OR, kapısında girişlerin
herhangi birinde 1 bulunuyor ise sonuç 1 olarak çıkar, ayrıca XOR kapısı sadece
girenler 1 ve 0 ‘dan oluşuyor ise 1 çıktı verir. NOT kapısı ise gelen verinin
tam tersini çıktı verir.
Transistörlerdeki verilerin işlenmesi için mantık kapıları kullanılır. Bu
sayıları toplamanın basit bir işlemi bile karmaşık bir mantık kapıları dizisi
gerektirir, ancak sürecin özü şu şekildedir: 1'ler AND geçidine gönderilir. Çıktı
1 olarak alınır. 1'ler ekstra bir XOR kapısına gönderilir. Her iki veri de 1 olduğundan
dolayı, XOR geçidi 0 çıktısını verir. İlk başta elde edilen 0'lar (10’dan gelen)
ayrıca AND ve XOR kapılarına iletilir ve her ikisi de 0 olarak çıktı verir. Normal
toplamada, 0'ların AND geçidinden gelen çıktısı, 1'lerin XOR geçidinden gelen
çıktısı ile birleştirilir: 0 ve 0, bir OR geçidi aracılığıyla gönderilir ve
sonuçta 0 olur.
Son çıkış verileri 1, 0
ve 0'dır. Bu değer yani 100 ise binary sisteminde 4'e karşılık gelir.
İşlemde kullanılanlara ilave olarak yer alan mantık kapıları; standart bir hesap
makinesinde, ekranda sayıların oluşmasını sağlar.
Tüm bu hesaplamalar milisaniyeler içerisinde gerçekleşir,
hatta o kadar hızlıdır ki sanki anında gerçekleşmiş gibi gözükür. Daha karmaşık
ve zor işlemler daha fazla mantık kapısı gerektirdiğinden daha uzun sürer ancak
yine de oldukça hızlıdır.
Kaynak: https://www.explainthatstuff.com/calculators.html
Yorumlar
Yorum Gönder