Utvecklingen av basen för elektroniska komponenter

1898, i den illustrerade veckotidsskriftet Journal of Newest Discoveries and Inventions, publicerades en artikel med titeln Home-Based Wireless Wiring Experimental. Sändaren tillverkades på en Rumkorf-spole, och mottagaren var faktiskt mycket lik A.S. Popova. Med hjälp av den beskrivna mottagaren och sändaren var det möjligt att sända en signal på ett avstånd av upp till 25 m, vilket för den tiden var en enorm prestation.

Redan 1924 publicerades det första numret av radioamatörsmagasinet. I mitten av 1930 döptes tidningen till "Radio Front" och under detta namn publicerades den till juli 1941. Under andra världskrigets tid publicerades tidningen naturligtvis inte. Det första efterkrigstidningen av tidningen publicerades i januari 1946. Det var från januari-numret som tidningen började kallas Radio. Skyddet visas på figuren.

Det mest slående med denna fråga är att efter detektormottagarnas kretsar ges motståndets färgmarkering, som den är idag! Det är sant att det också är en ny amerikansk märkning. I Ryssland, "randiga" motstånd dök upp först i slutet av det tjugonde århundradet, och även då inuti importerade radiobandspelare och -tv. Men "vårt" lyckades med färgkodade halvledare: försöker försvarsindustrins behov, de klassificerade allt i en sådan utsträckning att det helt enkelt blev omöjligt att förstå vilken typ av transistor eller diod det var. Denna färgmarkering började publiceras fullt ut bara för närvarande, endast inhemska transistorer har praktiskt taget upphört att användas.

Fig. 1. Omslag till det första numret av Radiotidningen

För första gången beskrev magasinet utformningen av rörmottagare, sändare och ljudförstärkare. Från de allra första numren publicerade Radiomagasinet referensdata för elektroniska rör och andra radiokomponenter. Frågor beslutades också om var man ska börja amatörradioexperiment: från att studera teorin eller omedelbart plocka upp ett lödkolv?

Amatörradioelementbasen

Ett intressant historiskt faktum: när det ännu inte var det elektriskt lödkolv, så kom det vanliga myntet med fem kopier till undsättning. Hon skärpades på ett visst sätt och nitades till en järntråd med ett trähandtag. När han värms upp i en alkohollampa låter hanterade myntet fullständigt med lödkolvets funktion. Nu verkar naturligtvis sådana råd helt enkelt löjliga, men det var det!

Med den moderna elementbasen, som ständigt uppdateras med nya mikrokretsar och transistorer, har det helt enkelt inget att göra med ett sådant "lödkolv", eftersom det i vissa fall är nödvändigt att använda ett mikroskop för att reparera elektronisk utrustning. Således bestämmer elementbasen inte bara konstruktionen av elektroniska enheter, utan också vilka verktyg dessa enheter kommer att monteras eller repareras.

Ganska enkelt och tydligt kan utvecklingen av elementbasen spåras på olika generationer av datorer, enligt modern datorterminologi. I nästan fyrtio år har den växande marknaden för persondatorer, som lok, dragit kiseltekniken bakom sig självt, vilket gör att fler och fler elektroniska komponenter ser ut.

Elektromekaniska datorer

Redan före skapandet av datorer användes elektromekaniska datorenheter - tabulatorer. Den första tabulatorn uppfanns redan 1890 av Hermann Hopperit i USA för att beräkna resultaten av en folkräkning. Information matades in med stanskort och bearbetningsresultaten utfärdades i form av utskrifter på papper.

Tabulatorer var den viktigaste utrustningen för maskinräknestationer - MCC. I Sovjetunionen överlevde MSS till sjuttiotalet av det tjugonde århundradet, åtminstone som en del av stora statliga företag. MCC: s huvudmål var lönelön.Det var därifrån som bosättningsark dök upp, som fortfarande kallas ”rötter”.

Utseendet på den "moderna" tabulatorn visas i figuren (fyrkanten från höger sida är arbetsprogrammet som skrivs av ledningar på patchpanelen). Vikten av sådan datorteknologi nådde 600 kg.

Fig. 2. Tab

"Programmet" visas i följande figur. Färgade kablar anslutade uttagen, som på andra sidan av textolitpanelen slutade med kontakter för anslutning till tabulatorn.

Fig. 3. Lapppanelen

1939, i USA, på order av militären, utvecklade IBM datorn Mark 1. Dess elementära bas var elektromekaniska reläer. Hon slutförde tillägget av två siffror på 0,3 sekunder och multiplikationen i 3. Mark 1 var utformad för att beräkna ballistiska tabeller. Datormarkering 1 innehöll cirka 750 tusen delar, där anslutningen krävde 800 km ledningar. Dess mått: höjd 2,5 m, längd 17 m.

Generationer av datorer och elementbas

Den första generationen datorer byggdes på elektroniska rör. Så i Storbritannien 1943 skapades Colossus-datorn. Det var riktigt mycket specialiserat, syftet var att dechiffrera tyska koder genom att räkna upp olika alternativ. Enheten innehöll 2000 lampor, medan hastigheten var 500 tecken per sekund.

Den första universalrörsdatoren är ENIAC, skapad 1946 i USA på militärordning. Måtten på denna dator är mycket imponerande: 25 m lång och nästan 6 m hög. Maskinen innehöll 17 000 elektronrör och utförde cirka 300 multiplikationsoperationer per sekund, vilket är mycket mer än relämaskinen Mark 1. Strömförbrukningen var cirka 150 kW. Med hjälp av datorberäkningar bevisade ENIAC den teoretiska möjligheten att skapa en vätebomb.

I Sovjetunionen under perioden 1948 ... 1952 genomfördes också utvecklingen av rördatorer, som i USA, främst används av militären. En av de bästa sovjet-tillverkade rördatorerna bör erkännas som BESM-seriemaskinerna (stor elektronisk beräkningsmaskin). Totalt tillverkades sex BESM-1 ... BESM-2 (rör) BESM-3 ... BESM-6 modeller med transistorer. Vid skapandet var varje modell i den här serien den bästa i världen i klassen universella datorer.

Den andra generationen datorer 1955 - 1970

Den grundläggande basen för den andra generationen var transistorer och halvledardioder. Jämfört med rördatorer var transistordatorer mindre, strömförbrukningen var också mycket lägre. Prestanda för andra generationens datorer nådde upp till en halv miljon operationer per sekund, externa lagringsenheter på magnetiska media dök upp - magnetband och magnetiska trummor, algoritmiska språk och operativsystem skapades.

Den tredje generationen datorer 1965 - 1980

För den tredje generationen användes mikrokretsar med liten och medelhög integrationsgrad som en basbasis - upp till flera tiotals halvledarelement fanns i ett hölje. Först av allt var de det mikrokretsar i serien K155, K133. Hastigheten för sådana datorer nådde 1 miljon operationer per sekund, monokroma alfanumeriska videoterminaler dök upp (teletyper och specialskrivmaskiner användes i andra generationens maskiner).

Vidareutveckling av elementbasen ledde till skapandet av mikrokretsar med stor (LSI) och ultra-stor (VLSI) integration. I ett fall av sådana mikrokretsar innehåller flera hundra element. Dessa mikrokretsar i USSR representerades av K580-serien.

Fjärde generationens dator 1980 - nu

Denna generation föddes tack vare att Intel skapade en mikroprocessor 1971, som helt enkelt var revolutionerande. Intel 4004-chipet med en kristallstorlek av 3,2 * 4,2 mm, innehöll 2300 transistorer och hade en klockfrekvens på 108 KHz. Dess datorkraft motsvarade ENIAC-datorn. På grundval av denna enhet skapades en ny typ av datormikrodator.De första persondatorerna (PC) släpptes 1976 av Apple, men 1980 tog IBM ledningen genom att skapa en egen IBM PC, vars arkitektur har blivit den internationella standarden för professionella datorer. Intels nuvarande andra generationens Core i7-processorer innehåller över en miljard transistorkonstruktioner.

Fig. 4. Mochkroprouessor intel

mikrokontrollers

En historia om utvecklingen av radioelektronikens elektroniska komponenter skulle vara ofullständig om inte att säga mikrokontrollers så populär nu inom amatörradiodesign. Enligt gammal terminologi kallades de mikrochiprar med en chip.

En mikroprocessor, programminne och RAM-, ingångs- / utgångsportar kombineras i ett flerstiftfodral. För att beräkna tidsintervall har mikrokontroller tidtagare, många modeller har analoga ingångar, vilket gör att du kan göra utan externa ADC-enheter. Styrenheter med en PWM-modul (PWM) används i kretsar för svetsmaskiner för växelriktare och justerbara frekvensomriktare för asynkrona elektriska motorer. Det finns även styrenheter med en inbyggd radiokanal, som möjliggör trådlös anslutning.

Den första mikrokontrollern från MCS-48-familjen från Intel 8048 släpptes 1976. Den hade 27 I / O-linjer, en åtta-bitars timer, dataminne och programminne och naturligtvis en mikroprocessor. För närvarande har dessa mikrokontroller blivit historia.

Se detta ämne: Mikrokontrollerprogrammering för nybörjare

8051 styrenheter

1980 föddes Intel 8051-familjen (MCS-51). Familjens arkitektur visade sig vara så framgångsrik att mikrokontrollerna i denna familj fortfarande används idag. Naturligtvis under denna tid har olika företag (cirka ett dussin) utvecklat många modeller av denna familj. Ett intressant faktum: mikroprocessorinstruktionssystemet har aldrig förändrats sedan starten, vilket inte hindrade utvecklingen av nya modeller av mikrokontroller. Med tiden ger MCS-51 plats för nyare familjer.

En av dessa blev Microchip PIC-mikrokontroller. Deras popularitet orsakades för det första av låga priser, hög hastighet, bekvämt hamnar. Därför blev MK PIC: er bäst när man vill skapa ett billigt och ganska enkelt kontrollsystem.

Mikrokontrollers enorma popularitet bland skinkor orsakas inte bara av det låga priset på dessa mikrokretsar, utan också av det faktum att för att skapa en ny enhet räcker det bara att skriva ett annat program till MK. Även utan att ändra något i kretsen kan du till exempel skapa en klocka eller en flerkanals timer från en frekvensmätare.

Femte generationens dator

I själva verket började kampen för att det skapades mellan företagen 1981. Den femte generationen datorer är tänkt att se ut som en mänsklig hjärna som styrs av röst. Skapandet av sådan artificiell intelligens kommer att kräva utveckling av helt annan teknik, helt olika tekniska lösningar och skapandet av en helt ny elementär bas. Japan har gjort stora ansträngningar i detta avseende, men resultatet har ännu inte uppnåtts. USA vill inte heller hålla sig bakom Japan - IBM bedriver också forskning på detta område. Men speciella prestationer är inte heller synliga ännu.

Fig. 5. Modern mikroprocessor

Konsumentelektronik

Som redan nämnts ovan har den snabbt växande, utvecklande PC-marknaden blivit loket för utveckling av elektronik. Tack vare detta liknar moderna hushållsapparater en specialiserad dator. TV, hemmabio, DVD-spelare har sådana operativa parametrar att för tjugo år sedan var det helt enkelt omöjligt att föreställa sig.

Även tvättmaskiner, kylskåp, enkel nyårs krans styrs av mikrokontroller. Moderna sjungande och pratande barnleksaker tillverkade i Kina, även med kontroll av mikrokontroller.Förresten, ett slående faktum: tillbaka på sextiotalet av 1900-talet kunde kineserna inte ens starta produktionen av detektormottagare, och nu tillverkas nästan all elektronik i Kina.

Inom industrin är också alla moderna tekniska processkontrollenheter, till och med inte särskilt komplicerade, baserade på mikrokontroller och har som regel ett gränssnitt för anslutning till en PC. Ett sådant gränssnitt är till exempel elektroniska elmätaresom låter dig använda dem i automatiska mätsystem.

Tillförlitligheten hos moderna elektroniska komponenter är ganska hög. Ändå är det inte ovanligt att elektronisk utrustning blir oanvändbar eller behöver repareras. den fall av hushållens elektronisk utrustning det är inte alltid möjligt att ta den felaktiga enheten till en specialiserad verkstad, det är bara inte överallt de är. Då kommer radioamatörer att rädda och reparera utrustning i sina hemverkstäder.

Kvalifikationerna för sådana husmästare är som regel mycket höga eftersom ett mycket brett utbud av elektronisk utrustning repareras: från enkla dörrklockor till satellit-TV-system. Organisationen och organisationen av sådana workshops hemma kommer att diskuteras i nästa artikel.

Boris Aladyshkin 

Se även på vår webbplats:

Historiken om skapandet och utvecklingen av mikrokontroller, deras huvudtyper, funktioner och skillnader

Radioamatörverkstad - verktyg, material och mätinstrument för arbete