De ontwikkeling van de elektronische componentenbasis

In 1898 werd in het geïllustreerde weekblad The Journal of Newest Discoveries and Inventions een artikel gepubliceerd met de titel Home-Based Wireless Wiring Experiments. De zender werd gemaakt op een Rumkorf-spoel en de ontvanger leek in feite erg op A.S. Popova. Met behulp van de beschreven ontvanger en zender was het mogelijk om een ​​signaal uit te zenden op een afstand van 25 m, wat voor die tijd een enorme prestatie was.

Al in 1924 werd het eerste nummer van het radioamateurmagazine gepubliceerd. Medio 1930 werd het tijdschrift omgedoopt tot "Radio Front" en onder deze naam werd het gepubliceerd tot juli 1941. Tijdens de jaren van de Tweede Wereldoorlog werd het tijdschrift natuurlijk niet gepubliceerd. Het eerste naoorlogse nummer van het tijdschrift werd uitgebracht in januari 1946. Vanaf dit januari-nummer werd het tijdschrift bekend als Radio. De dekking ervan wordt getoond in de figuur.

Het meest opvallende aan deze kwestie is dat na de circuits van de detectorontvangers, de kleurmarkering van de weerstanden wordt gegeven, zoals het vandaag is! Toegegeven, het zegt ook dat dit een nieuwe Amerikaanse markering is. In Rusland verschenen 'gestreepte' weerstanden pas aan het einde van de twintigste eeuw, en zelfs toen in geïmporteerde radio-bandrecorders en televisies. Maar "die van ons" slaagden in kleurgecodeerde halfgeleiders: proberend voor de behoeften van de defensie-industrie, classificeerden ze alles zodanig dat het gewoon onmogelijk werd om te begrijpen wat voor soort transistor of diode het was. Deze kleurmarkering werd pas op dit moment volledig gepubliceerd, alleen binnenlandse transistors zijn praktisch niet meer gebruikt.

Fig. 1. Cover van het eerste nummer van Radio magazine

Aanvankelijk beschreef het tijdschrift het ontwerp van buisontvangers, zenders en audio versterkers. Vanaf de eerste uitgaven publiceerde Radio Magazine referentiegegevens voor elektronische buizen en andere radiocomponenten. Er werden ook vragen gesteld over waar te beginnen met amateurradio-experimenten: van het bestuderen van de theorie of het meteen oppakken van een soldeerbout?

De amateur radio element basis

Een interessant historisch feit: toen het nog niet was elektrische soldeerbout, toen kwam de gebruikelijke vijf-copeck-munt te hulp. Het werd op een bepaalde manier geslepen en met een houten handvat aan een ijzerdraad geklonken. Wordt verwarmd in de vlam van een alcohollamp, ging de munt volledig om met de functie van een soldeerbout. Nu lijkt zo'n advies natuurlijk gewoon belachelijk, maar dat was het wel!

Met een moderne elementbasis, die voortdurend wordt bijgewerkt met nieuwe microschakelingen en transistoren, heeft er simpelweg niets te maken met een dergelijke "soldeerbout", omdat het in sommige gevallen nodig is om een ​​microscoop te gebruiken om elektronische apparatuur te repareren. De elementaire basis bepaalt dus niet alleen het ontwerp van elektronische apparaten, maar ook welk gereedschap deze apparaten zullen worden geassembleerd of gerepareerd.

Heel eenvoudig en duidelijk kan de ontwikkeling van de elementbasis worden getraceerd op verschillende generaties computers, volgens moderne computerterminologie. Al bijna veertig jaar sleept de groeiende markt voor personal computers als locomotief siliciumtechnologie mee, waardoor steeds meer elektronische componenten verschijnen.

Elektromechanische computers

Zelfs vóór de oprichting van computers werden elektromechanische computerapparatuur gebruikt - tabulators. De eerste tabulator werd in 1890 uitgevonden door Hermann Hopperit in de VS om de resultaten van een volkstelling te berekenen. Informatie werd ingevoerd met behulp van ponskaarten en de verwerkingsresultaten werden uitgegeven in de vorm van afdrukken op papier.

Tabulators waren de belangrijkste uitrusting van machinetelstations - MSS. In de USSR overleefde MSS tot de jaren zeventig van de twintigste eeuw, tenminste als onderdeel van grote staatsbedrijven. Het hoofddoel van het MCC was de loonlijst.Van daaruit verschenen nederzettingenbladen, die nog steeds 'wortels' worden genoemd.

Het uiterlijk van de "moderne" tabulator wordt weergegeven in de afbeelding (het vierkant aan de rechterkant is het werkprogramma dat wordt getypt door draden op het patchpaneel). Het gewicht van dergelijke computertechnologie bereikte 600 kg.

Fig. 2. Tab

Het "programma" wordt getoond in de volgende afbeelding. Gekleurde draden verbonden de contactdozen, die aan de andere kant van het textolite-paneel eindigden met contacten voor verbinding met de tabulator.

Fig. 3. Patch-tabpaneel

In 1939 ontwikkelde IBM in opdracht van het leger de computer van Mark 1. De elementaire basis bestond uit elektromechanische relais. Ze voltooide de toevoeging van twee getallen in 0,3 seconden en de vermenigvuldiging in 3. Mark 1 was bedoeld om ballistische tabellen te berekenen. Computermark 1 bevatte ongeveer 750 duizend delen, waarvan de verbinding 800 km draden vereiste. De afmetingen: hoogte 2,5 m, lengte 17 m.

Generaties van computers en elementbasis

De eerste generatie computers is gebouwd op elektronische buizen. Dus in 1943 werd in Groot-Brittannië de Colossus-computer gemaakt. Toegegeven, het was zeer gespecialiseerd, het was bedoeld om Duitse codes te ontcijferen door verschillende opties op te sommen. Het apparaat bevatte 2000 lampen, terwijl de snelheid 500 tekens per seconde was.

De eerste universele buiscomputer is ENIAC, in opdracht van het leger in 1946 in de Verenigde Staten gemaakt. De afmetingen van deze computer zijn zeer indrukwekkend: 25 m lang en bijna 6 m hoog. De machine bevatte 17.000 elektronenbuizen en voerde ongeveer 300 vermenigvuldigingen per seconde uit, wat veel meer is dan de Mark 1-relaismachine. Het stroomverbruik was ongeveer 150 kW. Met behulp van computerberekeningen bewees de ENIAC de theoretische mogelijkheid om een ​​waterstofbom te maken.

In de Sovjetunie werd in de periode van 1948 ... 1952 ook de ontwikkeling van buiscomputers uitgevoerd, zoals in de Verenigde Staten, die voornamelijk door het leger werden gebruikt. Een van de beste door de Sovjet-Unie gemaakte buiscomputers moet worden herkend als de BESM-serie machines (grote elektronische rekenmachine). In totaal werden zes BESM-1 ... BESM-2 (buis) BESM-3 ... BESM-6 modellen al vervaardigd met transistoren. Op het moment van creatie was elk model in deze serie de beste ter wereld in de klasse van universele computers.

De tweede generatie computers 1955 - 1970

De elementaire basis van de tweede generatie waren transistoren en halfgeleiderdiodes. In vergelijking met buiscomputers waren transistorcomputers kleiner en was het stroomverbruik ook veel lager. De prestaties van computers van de tweede generatie bereikten tot een half miljoen bewerkingen per seconde, externe opslagapparaten op magnetische media verschenen - magnetische banden en magnetische drums, algoritmische talen en besturingssystemen werden gecreëerd.

De derde generatie computers 1965 - 1980

Voor de derde generatie werden microcircuits met een kleine en gemiddelde mate van integratie gebruikt als elementbasis - tot enkele tientallen halfgeleiderelementen zaten in één behuizing. Allereerst waren ze microschakelingen van de K155-, K133-serie. De snelheid van dergelijke computers bereikte 1 miljoen bewerkingen per seconde, monochrome alfanumerieke videoterminals verschenen (teletypes en speciale typemachines werden gebruikt in machines van de tweede generatie).

Verdere ontwikkeling van de elementbasis leidde tot de oprichting van microcircuits met een grote (LSI) en ultragrote (VLSI) integratie. In één geval van dergelijke microschakelingen bevat het honderden elementen. Deze microschakelingen in de USSR werden vertegenwoordigd door de K580-serie.

Vierde generatie computer 1980 - heden

Deze generatie is geboren dankzij de oprichting door Intel van een microprocessor in 1971, die gewoon revolutionair was. De Intel 4004-chip met een kristalgrootte van 3,2 * 4,2 mm, bevatte 2300 transistoren en had een klokfrequentie van 108 KHz. De rekenkracht was gelijk aan die van de ENIAC-computer. Op basis van dit apparaat is een nieuw type computer-microcomputer gecreëerd.De eerste personal computers (pc's) werden in 1976 uitgebracht door Apple, maar in 1980 nam IBM het voortouw door zijn eigen IBM-pc te maken, waarvan de architectuur de internationale standaard is geworden voor professionele pc's. De huidige Core i7-processors van de tweede generatie bevatten meer dan een miljard transistorstructuren.

Fig. 4. Menkroprouessor intel

microcontrollers

Een verhaal over de ontwikkeling van de elektronische componenten van radio-elektronica zou onvolledig zijn, zo niet te vermelden microcontrollers zo populair nu in amateur radio-ontwerpen. Volgens oude terminologie werden ze single-chip microcomputers genoemd.

Een microprocessor, programmageheugen en RAM, invoer / uitvoerpoorten worden gecombineerd in één multi-pins behuizing. Om de tijdsintervallen te berekenen, hebben microcontrollers timers, veel modellen hebben analoge ingangen, waardoor u het zonder externe ADC-apparaten kunt doen. Controllers met een PWM-module (PWM) worden gebruikt in circuits van inverterlasmachines en verstelbare aandrijvingen van asynchrone elektromotoren. Er zijn zelfs controllers met een ingebouwd radiokanaal, waardoor een draadloze verbinding mogelijk is.

De eerste microcontroller van de MCS-48-familie van Intel 8048 werd uitgebracht in 1976. Het had 27 I / O-lijnen, een acht-bits timer, gegevensgeheugen en programmageheugen, en natuurlijk een microprocessor. Momenteel zijn deze microcontrollers geschiedenis geworden.

Zie dit onderwerp: Microcontroller-programmering voor beginners

8051 controllers

In 1980 werd de Intel 8051-familie (MCS-51) geboren. De architectuur van deze familie bleek zo succesvol te zijn dat de microcontrollers van deze familie nog steeds worden gebruikt. Natuurlijk hebben in deze periode verschillende bedrijven (ongeveer een dozijn) veel modellen van deze familie ontwikkeld. Een interessant feit: het microprocessor-instructiesysteem is sinds de oprichting nooit veranderd, wat de ontwikkeling van nieuwe modellen van microcontrollers niet heeft verhinderd. Na verloop van tijd maakt de MCS-51 plaats voor nieuwere families.

Een van deze werd Microchip PIC-microcontrollers. Hun populariteit werd in de eerste plaats veroorzaakt door goedkope, snelle en handige poorten. Daarom zijn MK PIC's de beste geworden wanneer u een goedkoop en vrij eenvoudig besturingssysteem wilt maken.

De enorme populariteit van microcontrollers onder hammen wordt niet alleen veroorzaakt door de lage prijs van deze microschakelingen, maar ook door het feit dat het voldoende is om eenvoudig een ander programma naar de MK te schrijven om een ​​nieuw apparaat te maken. Dan kunt u zelfs zonder iets in het circuit te veranderen, bijvoorbeeld een klok of een meerkanaals timer maken van een frequentiemeter.

Vijfde generatie computer

De strijd om de oprichting ervan tussen de bedrijven begon eigenlijk in 1981. De vijfde generatie computers zou eruit moeten zien als een menselijk brein dat door spraak wordt bestuurd. Het creëren van dergelijke kunstmatige intelligentie vereist de ontwikkeling van volledig verschillende technologieën, volledig verschillende technische oplossingen en de oprichting van een volledig nieuwe elementaire basis. Japan heeft in dit verband enorme inspanningen geleverd, maar het resultaat is nog niet bereikt. De VS willen ook niet achterblijven bij Japan - IBM doet ook onderzoek op dit gebied. Maar speciale prestaties zijn ook nog niet zichtbaar.

Fig. 5. Moderne microprocessor

Consumentenelektronica

Zoals hierboven al vermeld, is de snelgroeiende, zich ontwikkelende pc-markt de locomotief geworden voor de ontwikkeling van elektronica. Hierdoor lijken moderne huishoudelijke apparaten op een gespecialiseerde computer. Tv's, thuisbioscopen, dvd-spelers hebben zulke operationele parameters dat het twintig jaar geleden gewoon onmogelijk voor te stellen was.

Zelfs wasmachines, koelkasten, eenvoudig Nieuwjaarslinger bestuurd door microcontrollers. Modern speelgoed voor zingen en praten van kinderen gemaakt in China, ook met microcontroller-bediening.Trouwens, een opvallend feit: in de jaren zestig van de twintigste eeuw konden de Chinezen niet eens de productie van detectorontvangers lanceren en nu wordt bijna alle elektronica in China gemaakt.

In de industrie is ook elk modern technologisch procesbesturingsapparaat, zelfs niet erg complex, gebaseerd op microcontrollers en heeft het in de regel een interface voor aansluiting op een pc. Een dergelijke interface is bijvoorbeeld elektronische elektriciteitsmeterswaarmee u ze in automatische meetsystemen kunt gebruiken.

De betrouwbaarheid van moderne elektronische componenten is vrij hoog. Desondanks is het niet ongewoon dat elektronische apparatuur onbruikbaar wordt of moet worden gerepareerd. de storing van elektronische huishoudapparatuur het is niet altijd mogelijk om het defecte apparaat naar een gespecialiseerde werkplaats te brengen, het is gewoon niet overal waar ze zijn. Dan komen radioamateurs te hulp en repareren apparatuur in hun thuiswerkplaatsen.

De kwalificaties van dergelijke huismeesters zijn in de regel zeer hoog, omdat een zeer breed scala aan elektronische apparatuur wordt gerepareerd: van eenvoudige deurbellen tot satelliettelevisiesystemen. De organisatie en organisatie van dergelijke workshops thuis zal in het volgende artikel worden besproken.

Boris Aladyshkin 

Zie ook op onze website:

De geschiedenis van het maken en ontwikkelen van microcontrollers, hun belangrijkste typen, kenmerken en verschillen

Radioamateurworkshop - gereedschappen, materialen en meetinstrumenten voor het werk