Александр Харс - Я познаю мир. Компьютеры и интернет

Два же состояния в электрических цепях могут быть выполнены весьма просто и различными методами. Это может быть и релейная схема, и ламповая, и транзисторная... Последнее время подобные схемы стали выполнять по несколько десятков тысяч одним махом – так появились интегральные схемы. Более подробно обо всех этих технологических тонкостях мы поговорим в следующей главе. А пока давайте разберемся в логике работы таких электрических ключей.

В их основе лежит логическое исчисление, созданное еще в 50–е годы XIX столетия английским математиком Джорджем Булем. Согласно разработанным им правилам, каждому из высказываний приписывают одно из двух возможных значений: «истинно» или «ложно». Кроме того, имеются три связки: «И», «ИЛИ» и «НЕ». Их достаточно, чтобы строить описания нашего мира, скажем, такого типа: «Сегодня я пойду играть в футбол, ЕСЛИ по телевизору не будут показывать мультиков И будет подходящая погода».

Аналогично обстоит дело со связкой «ИЛИ» для высказываний, например, такого рода: «В нашей команде будет хороший вратарь, ЕСЛИ придут играть Витя ИЛИ Вова». Конечно, на футбольное поле могут прийти и оба, и связка «ИЛИ» принимает во внимание и такую возможность. И наконец, проиллюстрируем возможности связки «НЕ»: «Мы, конечно, начнем играть сразу, ЕСЛИ поле НЕ будет занято другими командами».

Схема , поясняющая действие электронных логических ключей

Все эти высказывания можно без особого труда реализовать с помощью электронных схем. Для этого договоримся интерпретировать истинное высказывание как положение «включено» или «1» и соответственно ложное высказывание будет интерпретироваться как «выключено» или «О».

В таком случае высказывание «И» соответствует двум ключам, соединенным последовательно. На приведенной схеме лампочка загорится, ЕСЛИ будет включен ключ А, и ключ В.

Связка «ИЛИ» соответствует параллельному включению тех же ключей. Здесь лампочка загорится лишь в том случае, если включен или ключ А, или ключ В, или оба вместе.

Наконец, связку «НЕ» можно реализовать, создав контакт для ключа таким образом, что его нормальное положение будет при замкнутой цепи и горящей лампочке. И как только на схему будет подан сигнал, аналогичный тому, который в предыдущих случаях приводит к замыканию цепи, в данном случае цепь будет размыкаться.

Используя подобные схемы, программистам удается заставить ЭВМ вести вычисления и даже рассуждения, опираясь на формальную логику, вполне привычную нам с вами. Как все это реализовалось на практике, мы с вами сейчас и поговорим.

«Ну и вопрос, – скажете вы. – Это же все знают. Надо взять яйца, поставить сковородку на огонь, положить на нее масла... И вообще, какое отношение имеет яичница к теме нашего разговора?»

Сама яичница, может быть, и никакого. А вот процесс ее приготовления – самое непосредственное. Взгляните на схему. Видите, столь простая кулинарная операция при полном перечислении возможных вариантов представляет собой довольно длинное и разветвленное описание последовательности действий. То есть, говоря профессиональным языком, перед вами блок–схема программы приготовления яичницы. Именно такая программа понадобилась бы, если бы вы поручили эту операцию некому роботу–повару под управлением ЭВМ.

Электронная же вычислительная машина, о которой мы ведем речь в этой книге, согласно широко распространенному определению представляет собой «универсальное программируемое устройство для автоматической обработки информации». Возможно, вы с этим определением уже знакомились на уроках информатики в школе. Но, как говорится, повторение мать учения. Не вредно, наверное, по–вторить его еще раз, растолковав для верности два определения.

«Универсальное» означает, что машина способна решать широкий круг задач в зависимости от конкретной необходимости. Понятие «программируемое» как раз подсказывает нам путь к осуществлению такой универсальности – нужно всякий раз подсказывать машине, что именно она будет делать. То есть составить для нее программу действий.

Алгоритм программы поджаривания яичницы

В принципе все мы умеем программировать как свою, так и чужую работу. Понаблюдайте, к примеру, хотя бы за работой шофера, меняющего пробитое колесо. Быть может, сам того не осознавая, он осуществляет свои действия по строго разработанной, последовательной программе. Если вы возьметесь записать действия шофера в качестве инструкции для другого, неопытного водителя, то у вас получится примерно следующее:

1. Поставьте машину на ручной тормоз.

2. Достаньте из багажника домкрат, гаечный ключ.

3. Снимите колпак с пробитого колеса.

4. Ослабьте болты крепления.

5. Поднимите машину на домкрате.

6. Выверните болты, крепящие колесо.

7. Снимите колесо.

8. Достаньте «запаску».

9. Поставьте запасное колесо на место пробитого.

10. Заверните болты.

11. Опустите домкрат.

12. Затяните болты до отказа.

13. Наденьте колпак.

14. Положите домкрат, пробитое колесо и гаечный ключ в багажник.

15. Все, багажник захлопнут, можно ехать дальше.

Собственно говоря, примерно такие же программы составляют и программисты. Только работают по ним не люди, а машины. Чтобы составить такую программу, нужны всего–навсего два качества: во–первых, программист должен cебе хорошо представлять суть описываемого процесса и, во–вторых, быть предельно внимательным, чтобы не пропустить какой–либо частности, не перепутать последовательность операций.

«Всего–то и дел!» – возможно, скажете вы. Действительно, всего–то... Но это не так мало, как может показаться на первый взгляд. Не верите? Вот вам тогда пару вопросов «на засыпку»: как вы думаете, почему болты нужно ослабить до того, как вы поставите машину на домкрат? Почему с ними нужно работать в два приема? Давайте выкрутим их сразу...

Вот тут и скрываются те тонкости, которые знает каждый шофер, но которые не всегда доступны стороннему наблюдателю. Если не ослабить сильно затянутые болты сразу, то потом будет очень нелегко отвернуть их, когда колесо будет поддомкрачено и сможет свободно вращаться. С другой стороны, если вы открутите все болты сразу до конца, есть риск, что при постановке домкрата открученное колесо попросту свалится вам на ноги. И хорошо, если при этом вас еще не придавит сама машина...