Chips
De huidige computers werken met chips:
Die zijn niet gemaakt van aardappel
of mais maar van silicium, een element dat o.a. voorkomt in zand. Daar hebben
we op aarde genoeg van.
Silicium
Silicium geleidt geen stroom maar als je het combineert met bepaalde
stoffen onstaat er een halfgeleider waarmee je bv. een diode kunt maken die
stroom de ene kant op wel geleidt en niet in de andere richting.
Halfgeleider
Met combinaties van verschillende typen halfgeleiders kun je transistoren
maken die stroom kunnen versterken of aan- en uitzetten, licht omzetten in
stroom of stroom omzetten in licht (LED's ofwel lichtgevende diodes).
Transistor
Een transistor
is het basis-element van een computer-chip. Een transistor kan stroom
versterken: de stroom die je aanbiedt aan de basis loopt versterkt
door de emitter en zodoende dus ook stroom aan- of uitzetten.
Met 1 transistor
kun je al een logisch element maken: een inverter die van een 1 een 0 maakt
en van een 0 een 1. Die 0 en 1 worden in de praktijk meestal voorgesteld
als een elektrische spanning waarbij bijvoorbeeld "0 Volt" een 0 voorstelt en
"5 Volt" een 1.
Hieronder het symbool van een NPN transistor, met aanduidingen van
basis, collector en emitter, maar dat hoef je niet te onthouden.
NAND en AND poort
Met twee transistoren kun je een NAND poort of een AND poort maken:
Dit is het symbool van een AND poort:
Die heeft 2 ingangswaarden die 0 of 1 kunnen zijn.
De uitgangswaarde is 1 is als beide ingangen 1 zijn en 0 in alle
andere gevallen:
| Ingang 1 | Ingang 2 | Uitgang |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Dit is het symbool van een NAND poort:
De uitgangswaarde is 0 is als beide ingangen 1 zijn en 1 in alle andere gevallen. Precies het omgekeerde van een AND poort dus. De 'N' staat voor NOT, ofwel: verander 0 in 1 en 1 in 0. In het symbool zie je dat aan het rondje.
| Ingang 1 | Ingang 2 | Uitgang |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Wat hebben we daaraan ? Nou... aan één NAND hebben we niet veel, maar door slimme combinaties te maken kun je in theorie een complete computer maken.
Op deze site vind je diverse voorbeelden die je kunt uitproberen.
Geheugen-element
Met 2 NAND poorten kun je een geheugen-element maken dat 1 bit kan
onthouden. En daarmee hebben we het meest elementaire voor een computer om
gegevens te manipuleren: geheugen.
En wat hebben we nou ?
Nou eerlijk gezegd... nog niet iets waar de meeste mensen erg enthousiast
van worden, maar omdat er tegenwoordig miljoenen transistoren op
één chip passen kunnen hiermee heel complexe systemen in een
kleine behuizing gemaakt
worden. En met een combinatie van deze chips kunnen we een computer bouwen.
Er komt nog heel wat bij kijken voor we met een paar miljard transistoren
van siliciumzand een game kunnen spelen, een rack vol synthesisers
op het podium besturen of chatten met iemand aan de andere kant van de
wereld, maar het begin is er.
Voor wie zelf gaat sleutelen
Bedenk dat diverse onderdelen van je computer zeer gevoelig zijn voor statische elektriciteit. Je hebt vast wel eens een schokje gekregen als je een deurklink vastpakt. Dat komt omdat je zelf elektrische lading hebt opgebouwd die dan via een ander voorwerp wordt afgevoerd.
Een hele kleine statische lading, veel kleiner dan je kunt voelen, is al genoeg om de kwetsbare chips van je computer te vernielen. Als je onderdelen uit de computer met je handen aanpakt zorg dan altijd dat je goed geaard bent, bijvoorbeeld door even een metalen deel van de verwarming aan te raken. En voor je eigen veiligheid: TREK EERST DE STEKKER UIT HET STOPCONTACT !!!