Η ανάπτυξη της βάσης ηλεκτρονικών εξαρτημάτων

Το 1898, στο εικονογραφημένο εβδομαδιαίο περιοδικό The Journal of Newest Discoveries and Inventions, δημοσιεύθηκε ένα άρθρο με τίτλο Η συσκευή οικιακών πειραμάτων ασύρματης καλωδίωσης. Ο πομπός κατασκευάστηκε σε πηνίο Rumkorf, και ο δέκτης, στην πραγματικότητα, ήταν πολύ παρόμοιος με τον A.S. Popova. Χρησιμοποιώντας τον περιγραφόμενο δέκτη και πομπό, ήταν δυνατόν να μεταδοθεί ένα σήμα σε απόσταση έως και 25 μ., Η οποία για εκείνη την εποχή ήταν ένα τεράστιο επίτευγμα.

Ήδη το 1924 δημοσιεύθηκε το πρώτο τεύχος του ραδιοερασιτεχνικού περιοδικού. Στα μέσα του 1930, το περιοδικό μετονομάστηκε σε "Radio Front" και με αυτό το όνομα δημοσιεύθηκε μέχρι τον Ιούλιο του 1941. Κατά τα χρόνια του Β 'Παγκοσμίου Πολέμου, το περιοδικό, φυσικά, δεν δημοσιεύθηκε. Το πρώτο μεταπολεμικό τεύχος του περιοδικού δημοσιεύθηκε τον Ιανουάριο του 1946. Από το τεύχος του Ιανουαρίου κυκλοφόρησε το περιοδικό Radio. Το κάλυμμα του φαίνεται στο σχήμα.

Το πιο εντυπωσιακό πράγμα για αυτό το ζήτημα είναι ότι μετά τα κυκλώματα των δεκτών ανιχνευτών παρέχεται η χρωματική σήμανση των αντιστάσεων, όπως συμβαίνει σήμερα! Αλήθεια, λέει επίσης ότι πρόκειται για μια νέα αμερικανική σήμανση. Στη Ρωσία, οι "ριγέ" αντιστάσεις εμφανίστηκαν μόνο στα τέλη του εικοστού αιώνα, και έπειτα στο εσωτερικό των εισαγόμενων συσκευών καταγραφής ραδιοφώνου και τηλεοράσεων. Αλλά το "δικό μας" πέτυχε σε ημιαγωγούς με έγχρωμη κωδικοποίηση: προσπαθώντας για τις ανάγκες της αμυντικής βιομηχανίας, ταξινόμησαν τα πάντα σε τέτοιο βαθμό ώστε κατέστη απλώς αδύνατο να καταλάβουμε τι είδους τρανζίστορ ή δίοδος ήταν. Αυτή η έγχρωμη σήμανση άρχισε να δημοσιεύεται πλήρως μόνο σήμερα, μόνο τα εγχώρια τρανζίστορ έχουν σχεδόν παύσει να χρησιμοποιούνται.

Το Σχ. 1. Εξώφυλλο του πρώτου τεύχους του περιοδικού Radio

Αρχικά, το περιοδικό περιέγραψε το σχεδιασμό δεκτών σωλήνων, πομπών και ενισχυτές ήχου. Από τα πρώτα τεύχη, το περιοδικό Radio δημοσίευσε δεδομένα αναφοράς για τους ηλεκτρονικούς σωλήνες και άλλα ραδιοσυσκευάσματα. Ζητήθηκαν επίσης ερωτήσεις σχετικά με το πού να ξεκινήσουν τα ερασιτεχνικά ραδιοφωνικά πειράματα: από τη μελέτη της θεωρίας ή από την άμεση ανάληψη ενός συγκολλητικού σιδήρου;

Η βάση του ερασιτεχνικού ραδιοσυστήματος

Ένα ενδιαφέρον ιστορικό γεγονός: όταν δεν ήταν ακόμα ηλεκτρικό συγκολλητικό σίδερο, τότε το συνήθη κέρμα πέντε copeck ήρθε στη διάσωση. Ήταν ακονισμένη με ένα ορισμένο τρόπο και ταιριάζει σε ένα σιδερένιο σύρμα με μια ξύλινη λαβή. Όταν θερμαίνεται στη φλόγα ενός λαμπτήρα αλκοόλης, το νόμισμα αντιμετώπισε πλήρως τη λειτουργία ενός συγκολλητικού σιδήρου. Τώρα, βέβαια, τέτοια συμβουλή φαίνεται απλά γελοία, αλλά ήταν!

Με μια σύγχρονη βάση στοιχείων, η οποία ενημερώνεται συνεχώς με νέα μικροκυκλώματα και τρανζίστορ, δεν υπάρχει τίποτα να κάνει με ένα τέτοιο "συγκολλητικό σίδερο", διότι σε ορισμένες περιπτώσεις είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθεί μικροσκόπιο για την επισκευή ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Έτσι, η στοιχειακή βάση καθορίζει όχι μόνο το σχεδιασμό ηλεκτρονικών συσκευών αλλά και τα εργαλεία που θα συναρμολογηθούν ή θα επισκευαστούν.

Πολύ απλά και ξεκάθαρα, η ανάπτυξη της βάσης στοιχείων μπορεί να εντοπιστεί σε διάφορες γενιές υπολογιστών, σύμφωνα με τη σύγχρονη ορολογία πληροφορικής. Για σχεδόν σαράντα χρόνια, η αναπτυσσόμενη αγορά προσωπικών υπολογιστών, ως μηχανής, έχει σπρώξει πίσω από την τεχνολογία πυριτίου, η οποία προκαλεί την εμφάνιση όλο και περισσότερων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων.

Ηλεκτρομηχανικοί υπολογιστές

Ακόμη και πριν από τη δημιουργία υπολογιστών χρησιμοποιήθηκαν ηλεκτρομηχανικές υπολογιστικές συσκευές - καρτέλες. Ο πρώτος πίνακας εφευρέθηκε το 1890 από τον Hermann Hopperit στις ΗΠΑ, για να υπολογίσει τα αποτελέσματα μιας απογραφής. Οι πληροφορίες εισήχθησαν με κάρτες διάτρησης και τα αποτελέσματα επεξεργασίας εκδόθηκαν με τη μορφή εκτυπώσεων σε χαρτί.

Οι πίνακες ήταν ο κύριος εξοπλισμός των σταθμών μέτρησης μηχανών - MSS. Στην ΕΣΣΔ, το MSS επέζησε στη δεκαετία του 70 του εικοστού αιώνα, τουλάχιστον ως μέρος μεγάλων κρατικών επιχειρήσεων. Ο κύριος στόχος του MCC ήταν η μισθοδοσία.Από εκεί εμφανίστηκαν τα φύλλα των οικισμών, τα οποία εξακολουθούν να ονομάζονται "ρίζες".

Η εμφάνιση του "σύγχρονου" πίνακα εμφανίζεται στο σχήμα (το τετράγωνο από τη δεξιά πλευρά είναι το πρόγραμμα εργασίας που πληκτρολογήσατε με σύρματα στον πίνακα patch). Το βάρος αυτής της τεχνολογίας υπολογιστών έφθασε τα 600 κιλά.

Το Σχ. 2. Καρτέλα

Το "πρόγραμμα" εμφανίζεται στο παρακάτω σχήμα. Χρωματισμένα σύρματα συνδέουν τις υποδοχές, οι οποίες στην άλλη πλευρά του πάνελ τετολίτη έληξαν με επαφές για σύνδεση με τον πίνακα.

Το Σχ. 3. Πινακίδα καρτέλας ετικέτας

Το 1939, στις Ηνωμένες Πολιτείες, με εντολή του στρατού, η IBM ανέπτυξε τον υπολογιστή Mark 1. Η βασική της βάση ήταν ηλεκτρομηχανικά ρελέ. Ολοκλήρωσε την προσθήκη δύο αριθμών σε 0,3 δευτερόλεπτα και ο πολλαπλασιασμός σε 3. Το Mark 1 σχεδιάστηκε για να υπολογίζει τους πίνακες βαλλιστικών. Το Computer Mark 1 περιείχε περίπου 750 χιλιάδες μέρη, η σύνδεση των οποίων απαιτούσε 800 χιλιόμετρα καλωδίων. Οι διαστάσεις του: ύψος 2,5 μ. Μήκος 17 μ.

Γενιές υπολογιστών και βάση στοιχείων

Η πρώτη γενιά υπολογιστών κατασκευάστηκε σε ηλεκτρονικούς σωλήνες. Έτσι, στο Ηνωμένο Βασίλειο το 1943, δημιουργήθηκε ο υπολογιστής Colossus. Είναι αλήθεια ότι ήταν εξαιρετικά εξειδικευμένη, με σκοπό να αποκρυπτογραφήσει τους γερμανικούς κώδικες με την απαρίθμηση διαφορετικών επιλογών. Η συσκευή περιείχε 2000 λάμπες, ενώ η ταχύτητα ήταν 500 χαρακτήρες ανά δευτερόλεπτο.

Ο πρώτος υπολογιστής γενικού σωλήνα είναι ο ENIAC, που δημιουργήθηκε το 1946 στις Ηνωμένες Πολιτείες με εντολή του στρατού. Οι διαστάσεις αυτού του υπολογιστή είναι πολύ εντυπωσιακές: 25 μ. Μήκος και σχεδόν 6 μ. Ύψος. Το μηχάνημα περιείχε 17.000 σωληνάρια ηλεκτρονίων και πραγματοποίησε περίπου 300 πολλαπλασιαστικές λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο, κάτι πολύ μεγαλύτερο από το μηχάνημα ρελαί Mark 1. Η κατανάλωση ισχύος ήταν περίπου 150 kW. Χρησιμοποιώντας υπολογιστές υπολογιστών, η ENIAC απέδειξε τη θεωρητική πιθανότητα δημιουργίας βόμβας υδρογόνου.

Στη Σοβιετική Ένωση κατά την περίοδο από το 1948 ... 1952, η ανάπτυξη των ηλεκτρονικών υπολογιστών με σωλήνες διεξήχθη επίσης, όπως και στις Ηνωμένες Πολιτείες, που χρησιμοποιείται κυρίως από τους στρατιωτικούς. Ένας από τους καλύτερους υπολογιστές με σωλήνες από τη Σοβιετική Ένωση θα πρέπει να αναγνωρίζεται ως μηχανές σειράς BESM (μεγάλη ηλεκτρονική υπολογιστική μηχανή). Συνολικά, έξι μοντέλα BESM-1 ... BESM-2 (σωλήνα) BESM-3 ... BESM-6 κατασκευάστηκαν ήδη με τρανζίστορ. Την εποχή της δημιουργίας, κάθε μοντέλο αυτής της σειράς ήταν το καλύτερο στον κόσμο στην κατηγορία των καθολικών υπολογιστών.

Η δεύτερη γενιά υπολογιστών 1955 - 1970

Η στοιχειακή βάση της δεύτερης γενιάς ήταν τρανζίστορ και διόδους ημιαγωγών. Σε σύγκριση με τους υπολογιστές σωλήνων, οι υπολογιστές με τρανζίστορ ήταν μικρότεροι, η κατανάλωση ενέργειας ήταν επίσης πολύ χαμηλότερη. Η απόδοση των υπολογιστών δεύτερης γενιάς έφθασε έως και μισό εκατομμύριο λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο, εμφανίστηκαν συσκευές εξωτερικής μνήμης σε μαγνητικά μέσα - δημιουργήθηκαν μαγνητικές ταινίες και μαγνητικά τύμπανα, αλγοριθμικές γλώσσες και λειτουργικά συστήματα.

Η τρίτη γενιά υπολογιστών 1965 - 1980

Για την τρίτη γενιά χρησιμοποιήθηκαν μικροκυκλώματα μικρού και μεσαίου βαθμού ενσωμάτωσης ως στοιχειώδης βάση - έως και αρκετές δεκάδες στοιχείων ημιαγωγών περιέχονταν σε ένα περίβλημα. Πρώτα απ 'όλα, ήταν μικροκυκλώματα της σειράς K155, K133. Η ταχύτητα αυτών των υπολογιστών έφθασε σε 1 εκατομμύριο λειτουργίες ανά δευτερόλεπτο, εμφανίστηκαν μονοφωνικά αλφαριθμητικά βιντεοτελικά (τηλετυπήματα και ειδικές γραφομηχανές χρησιμοποιήθηκαν σε μηχανές δεύτερης γενιάς).

Η περαιτέρω ανάπτυξη της βάσης των στοιχείων οδήγησε στη δημιουργία μικροκυκλωμάτων μεγάλης (LSI) και υπερβολικά μεγάλης ολοκλήρωσης (VLSI). Σε μια περίπτωση τέτοιων μικροκυκλωμάτων περιέχει μερικές εκατοντάδες στοιχεία. Αυτά τα μικροκυκλώματα στην ΕΣΣΔ εκπροσωπήθηκαν από τη σειρά K580.

Ηλεκτρονικός υπολογιστής τέταρτης γενιάς 1980 - Παρούσα

Αυτή η γενιά γεννήθηκε χάρη στη δημιουργία από το Intel ενός μικροεπεξεργαστή το 1971, που ήταν απλά επαναστατική. Το τσιπ Intel 4004 με μέγεθος κρυστάλλου 3.2 * 4.2 mm, περιείχε 2300 τρανζίστορ και είχε συχνότητα ρολογιού 108 KHz. Η υπολογιστική του ισχύς ήταν ισοδύναμη με τον υπολογιστή ENIAC. Βάσει αυτής της συσκευής δημιουργήθηκε ένας νέος τύπος μικρο-υπολογιστή υπολογιστή.Οι πρώτοι προσωπικοί υπολογιστές (PCs) κυκλοφόρησαν το 1976 από την Apple, αλλά το 1980 η IBM ανέλαβε τη δουλειά της δημιουργώντας το δικό της IBM PC, της οποίας η αρχιτεκτονική έχει γίνει διεθνές πρότυπο για επαγγελματίες υπολογιστές. Οι τρέχοντες επεξεργαστές Core i7 της δεύτερης γενιάς της Intel περιέχουν πάνω από ένα δισεκατομμύριο δομές τρανζίστορ.

Το Σχ. 4. Μκαικαλλιέργειαγessor intel

Μικροελεγκτές

Μια ιστορία για την ανάπτυξη των ηλεκτρονικών εξαρτημάτων των ηλεκτρονικών ραδιόφωνων θα ήταν ελλιπής αν δεν το αναφέραμε μικροελεγκτές τόσο δημοφιλής τώρα σε σχέδια ερασιτεχνικού ραδιοφώνου. Σύμφωνα με την παλαιά ορολογία, αυτοί ονομάζονταν μικροϋπολογιστές με ένα τσιπ.

Ο μικροεπεξεργαστής, η μνήμη προγράμματος και η μνήμη τυχαίας προσπέλασης, θύρες εισόδου / εξόδου πληροφοριών συνδυάζονται σε μία περίπτωση πολλαπλών εξόδων. Για να υπολογίσετε τα χρονικά διαστήματα, οι μικροελεγκτές έχουν χρονοδιακόπτες, πολλά μοντέλα έχουν αναλογικές εισόδους, πράγμα που σας επιτρέπει να κάνετε χωρίς εξωτερικές συσκευές ADC. Οι ελεγκτές με μονάδα PWM (PWM) χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα μηχανών συγκόλλησης αντιστροφέων και ρυθμιζόμενων κινήσεων ασύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων. Υπάρχουν ακόμα και ελεγκτές με ενσωματωμένο ραδιοφωνικό σταθμό, ο οποίος επιτρέπει την ασύρματη σύνδεση.

Ο πρώτος μικροελεγκτής της οικογένειας MCS-48 της Intel 8048 κυκλοφόρησε το 1976. Είχε 27 γραμμές I / O, χρονόμετρο οκτώ δυαδικών ψηφίων, μνήμη δεδομένων και μνήμη προγράμματος και φυσικά ένα μικροεπεξεργαστή. Επί του παρόντος, αυτοί οι μικροελεγκτές έχουν γίνει ιστορία.

Δείτε αυτό το θέμα: Προγραμματισμός μικροελεγκτών για αρχάριους

8051

Το 1980, γεννήθηκε η οικογένεια Intel 8051 (MCS-51). Η αρχιτεκτονική αυτής της οικογένειας αποδείχθηκε τόσο επιτυχημένη ώστε οι μικροελεγκτές αυτής της οικογένειας εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σήμερα. Φυσικά, κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, διάφορες επιχειρήσεις (περίπου δώδεκα) έχουν αναπτύξει πολλά μοντέλα αυτής της οικογένειας. Ένα ενδιαφέρον γεγονός: το σύστημα διδασκαλίας μικροεπεξεργαστών δεν έχει αλλάξει ποτέ από την έναρξή του, γεγονός που δεν εμπόδισε την ανάπτυξη νέων μοντέλων μικροελεγκτών. Με την πάροδο του χρόνου, το MCS-51 δίνει τη θέση του στις νεότερες οικογένειες.

Ένα από αυτά έγινε Μικροελεγκτές PIC Microchip. Η δημοτικότητά τους προκλήθηκε, πρώτα απ 'όλα, από χαμηλές τιμές, ταχύτητες, βολικές θύρες. Επομένως, τα MK PIC έγιναν τα καλύτερα όταν θέλετε να δημιουργήσετε ένα φθηνό και σχετικά απλό σύστημα ελέγχου.

Η τεράστια δημοτικότητα των μικροελεγκτών μεταξύ των ζαμπόν προκαλείται όχι μόνο από τη χαμηλή τιμή αυτών των μικροκυκλωμάτων αλλά και από το γεγονός ότι για να δημιουργηθεί μια νέα συσκευή αρκεί να γράψουμε απλά ένα άλλο πρόγραμμα στο MK. Στη συνέχεια, ακόμα και χωρίς να αλλάξετε τίποτα στο κύκλωμα, μπορείτε, για παράδειγμα, να κάνετε ένα ρολόι ή ένα χρονόμετρο πολλαπλών καναλιών από έναν μετρητή συχνότητας.

Πέμπτη γενιά υπολογιστή

Στην πραγματικότητα, ο αγώνας για τη δημιουργία του μεταξύ των επιχειρήσεων ξεκίνησε το 1981. Η πέμπτη γενιά υπολογιστών υποτίθεται ότι μοιάζει με ανθρώπινο εγκέφαλο ελεγχόμενο από τη φωνή. Η δημιουργία τέτοιου είδους τεχνητής νοημοσύνης θα απαιτήσει την ανάπτυξη εντελώς διαφορετικών τεχνολογιών, εντελώς διαφορετικών τεχνικών λύσεων και τη δημιουργία μιας εντελώς νέας στοιχειακής βάσης. Τεράστιες προσπάθειες έχουν καταβληθεί από την Ιαπωνία, αλλά το αποτέλεσμα δεν έχει ακόμη επιτευχθεί. Οι ΗΠΑ δεν θέλουν να υστερούν ούτε στην Ιαπωνία - η IBM διεξάγει επίσης έρευνα στον τομέα αυτό. Αλλά και τα επιτεύγματα δεν είναι ακόμα ορατά.

Το Σχ. 5. Σύγχρονος μικροεπεξεργαστής

Ηλεκτρονικά καταναλωτών

Όπως ήδη αναφέρθηκε παραπάνω, η ταχέως αναπτυσσόμενη, αναπτυσσόμενη αγορά Η / Υ έχει γίνει η ατμομηχανή για την ανάπτυξη ηλεκτρονικών. Χάρη σε αυτό, οι σύγχρονες οικιακές συσκευές μοιάζουν με εξειδικευμένο υπολογιστή. Οι τηλεοράσεις, οι οικιακοί κινηματογράφοι, οι συσκευές αναπαραγωγής DVD έχουν τέτοιες λειτουργικές παραμέτρους που πριν από είκοσι χρόνια ήταν απλά αδύνατο να φανταστεί κανείς.

Ακόμη και τα πλυντήρια, τα ψυγεία, απλά γιορτή του νέου έτους ελέγχονται από μικροελεγκτές. Σύγχρονα τραγουδιστικά και μιλώντας παιδικά παιχνίδια που κατασκευάζονται στην Κίνα, επίσης με έλεγχο μικροελεγκτή.Παρεμπιπτόντως, ένα εντυπωσιακό γεγονός: από την δεκαετία του εξήντα του εικοστού αιώνα, οι Κινέζοι δεν μπορούσαν καν να ξεκινήσουν την παραγωγή δεκτών ανιχνευτών, και τώρα σχεδόν όλα τα ηλεκτρονικά κατασκευάζονται στην Κίνα.

Στη βιομηχανία, οποιαδήποτε σύγχρονη συσκευή ελέγχου τεχνολογικών διαδικασιών, ακόμη και όχι πολύ περίπλοκη, βασίζεται σε μικροελεγκτές και, κατά κανόνα, διαθέτει διεπαφή για σύνδεση με υπολογιστή. Μια τέτοια διεπαφή είναι, για παράδειγμα, ηλεκτρονικούς μετρητές ηλεκτρικής ενέργειαςπου σας επιτρέπει να τα χρησιμοποιήσετε σε αυτόματα συστήματα μέτρησης.

Η αξιοπιστία των σύγχρονων ηλεκτρονικών εξαρτημάτων είναι αρκετά υψηλή. Παρόλα αυτά, δεν είναι ασυνήθιστο για κάθε ηλεκτρονικό εξοπλισμό να καταστεί άχρηστο και να χρειαστεί επισκευή. Στο περίπτωση καταστροφής του οικιακού ηλεκτρονικού εξοπλισμού δεν είναι πάντα εφικτό να πάρετε την ελαττωματική συσκευή σε ένα εξειδικευμένο συνεργείο, απλά δεν είναι παντού. Στη συνέχεια οι ραδιοερασιτέχνες έρχονται στη διάσωση, επισκευάζοντας τον εξοπλισμό στα εργαστήρια του σπιτιού τους.

Τα προσόντα τέτοιων εγχώριων πλοιάρχων είναι, κατά κανόνα, πολύ υψηλά, διότι επιδιορθώνεται ένα πολύ ευρύ φάσμα ηλεκτρονικού εξοπλισμού: από απλά κουδούνια έως συστήματα δορυφορικής τηλεόρασης. Η οργάνωση και οργάνωση τέτοιων εργαστηρίων στο σπίτι θα συζητηθεί στο επόμενο άρθρο.

Μπόρις Αλαντίσκιν 

Δείτε επίσης στην ιστοσελίδα μας:

Η ιστορία της δημιουργίας και ανάπτυξης μικροελεγκτών, οι κύριοι τύποι, τα χαρακτηριστικά και οι διαφορές τους

Εργαστήριο ραδιοερασιτεχνών - εργαλεία, υλικά και όργανα μέτρησης για εργασία