किसान, लोमड़ी, हंस, अनाज पहेली: 6 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

जब मैं एक बच्चा था, मैंने एक किताब उठाई जो मेरे पिता थे, जिसे द साइंटिफिक अमेरिकन बुक ऑफ प्रोजेक्ट्स फॉर द एमेच्योर साइंटिस्ट कहा जाता था। मेरे पास अभी भी किताब है, और मेरी समझ यह है कि इन दिनों तक यह एक कठिन किताब है। लेकिन अब आप इसे ऑनलाइन पढ़ सकते हैं। इस पुस्तक ने मुझे बहुत सी चीजों से परिचित कराने का काम किया लेकिन जिस अध्याय ने मेरी रुचि को बढ़ाया, वह था गणितीय मशीनों पर। यह बहुत अच्छी बात हो सकती है जिसने मुझे सॉफ्टवेयर विकास के अपने अंतिम करियर में स्थापित किया।

इस अध्याय में उस समय के सर्किट का उपयोग करके पहेली सुलझाने वाली मशीनों का विवरण दिया गया है … जो आधुनिक एकीकृत सर्किट या यहां तक कि ट्रांजिस्टर (रिले का उपयोग करके) से पहले की थी। लेकिन कुछ ऐसी ही अवधारणाएँ थीं, जो तर्क उपकरणों की थीं, जो अनिवार्य रूप से वही हैं जो आधुनिक कंप्यूटर आज भी उपयोग करते हैं।

इन दिनों, आप आसानी से और सस्ते में पूरे कंप्यूटर सिस्टम को कुछ डॉलर में प्राप्त कर सकते हैं, और बस अपनी पहेली या गेम को प्रोग्राम कर सकते हैं। लेकिन आप अपनी पहेली के लिए अनुकूलित हार्डवेयर बनाने के लिए, कंप्यूटर से बने लॉजिक गेट्स का उपयोग करके निचले स्तर पर भी बहुत कुछ कर सकते हैं। हालांकि यह व्यावहारिक या आदर्श नहीं हो सकता है, यह आपको यह सीखने देता है कि कंप्यूटर वास्तव में कैसे काम करते हैं। यह भी एक तरह का मज़ा है।

चरण 1: आवश्यक सामग्री

आप इसे पूरी तरह से टिंकरकाड सर्किट में बना सकते हैं, और पहेली के वास्तविक कामकाज का अनुकरण कर सकते हैं।

यदि आप इसे भौतिक रूप से बनाना चाहते हैं, तो आपको इसकी आवश्यकता होगी:

4 टॉगल या स्लाइड स्विच।

1 पुश बटन (क्षणिक)

2 छोटे ब्रेडबोर्ड।

9 एलईडी।

9 1K प्रतिरोधक।

1 7475 क्वाड लैच चिप

2 7408 क्वाड एंड गेट्स

1 7432 क्वाड या गेट

1 बैटरी पैक जिसमें 3 AA या AAA सेल हों।

जम्पर तारों का सेट।

74xx श्रृंखला के चिप्स के लिए, आप इनमें से किसी भी भिन्नता का उपयोग कर सकते हैं। IE, 74xx संस्करण मूल TTL हैं, लेकिन आप 74LSxx संस्करण (कम बिजली उपयोग), या 74HCxx (यहां तक कि कम शक्ति वाले cmos संस्करण) आदि का भी उपयोग कर सकते हैं। बस याद रखें कि 74xx और 74LSxx संस्करणों को संभालना आसान है, लेकिन अन्य सभी विविधताएं संवेदनशील स्थैतिक बिजली हैं।

चरण 2: बूलियन तर्क

बूलियन तर्क डरावना लग सकता है लेकिन यह वास्तव में बहुत आसान है। बूलियन का सीधा सा मतलब है कि आप केवल 1s और 0s, या True और False के साथ काम कर रहे हैं। या इलेक्ट्रॉनिक्स में, + और -। इसका तर्क हिस्सा बहुत कुछ "अगर यह है तो वह" तक उबाल जाता है। सबसे बुनियादी तर्क संचालन केवल ये तीन चीजें हैं: और, या और नहीं। इन्हें द्वार कहा जाता है, क्योंकि वे अनिवार्य रूप से एक सर्किट के माध्यम से बिजली के प्रवाह के लिए शाब्दिक द्वार के रूप में कार्य करते हैं।

AND गेट निम्नानुसार काम करता है। इसमें दो इनपुट और एक आउटपुट होता है। दो इनपुट 1 या 0 हो सकते हैं, और आउटपुट 1 या 0 है। AND गेट के लिए, यदि दोनों इनपुट 1 हैं, तो आउटपुट 1 है। अन्यथा, यह 0 आउटपुट करता है।

OR गेट के लिए इसमें दो इनपुट और एक आउटपुट भी होता है। यदि एक या दूसरा इनपुट 1 है, तो आउटपुट 1 है।

अंतिम गेट नॉट गेट है, और इसमें केवल एक इनपुट और एक आउटपुट होता है। यदि इनपुट 1 है, तो आउटपुट 0 है। यदि इनपुट 0 है, तो यह 1 आउटपुट करता है।

OR और AND गेट में 2 से अधिक इनपुट भी हो सकते हैं। सरलीकरण के लिए, उन्हें एक गेट में जाने वाली 2 या अधिक लाइनों के साथ दिखाया जा सकता है, लेकिन वास्तव में, एक 3 इनपुट गेट सिर्फ दो 2 इनपुट गेट हैं जिनमें से एक दूसरे में फीडिंग करता है।

अब आप वह सब कुछ जानते हैं जो आपको कंप्यूटर बनाने के लिए जानना आवश्यक है। यहां तक कि सबसे आधुनिक कंप्यूटर भी इन तीन चीजों का उपयोग करते हैं, हालांकि वे लाखों का उपयोग कर सकते हैं।

तो चलिए एक पहेली बनाते हैं।

चरण 3: किसान, लोमड़ी, हंस और अनाज पहेली

किताब में पहली बात किसान, लोमड़ी, हंस और अनाज की क्लासिक पहेली बनाने के लिए एक तर्क सर्किट है। यह पहेली सैकड़ों वर्षों से विभिन्न रूपों में विद्यमान है। यह कुछ ही नियमों के साथ तर्क की एक बुनियादी पहेली है। पहेली इस प्रकार है।

एक किसान के पास एक लोमड़ी, एक हंस और कुछ अनाज है। वह एक नदी के पास आता है जिसे उसे पार करना चाहिए, और एक नाव है, लेकिन वह उसे और एक समय में एक ही चीज को पकड़ सकती है।

वह लोमड़ी को हंस के साथ नहीं छोड़ सकता, क्योंकि लोमड़ी हंस को खा जाएगी। लोमड़ियाँ यही करती हैं, यह उनका स्वभाव है।

वह हंस को अनाज के साथ नहीं छोड़ सकता, क्योंकि हंस उसे खा जाएगा।

वह उन तीनों को नदी के उस पार सुरक्षित कैसे पहुंचा सकता है?

इस पहेली को बनाने के लिए हमें कुछ चीजों की जरूरत है। सबसे पहले, चार स्विच के साथ शुरू करें, प्रत्येक किसान, लोमड़ी, हंस और अनाज के लिए एक। इस तरह हम सेट करेंगे जो नाव पर जाता है।

दूसरे, हमें यह याद रखने के लिए पहेली की आवश्यकता है कि कदम दर कदम सब कुछ कहाँ है।

फिर हमें यह बताने के लिए एक बटन चाहिए कि नाव को कब चलाना है।

अंत में, हमें नियमों को लागू करने के लिए कुछ तर्क की आवश्यकता है।

चरण 4: मेमोरी

इस पहेली में वस्तुओं के स्थानों को याद रखने के लिए, हम मूल सर्किट में प्रयुक्त रिले की तुलना में कुछ अधिक उन्नत का उपयोग करेंगे। जब यह पुस्तक लिखी गई थी, तब ट्रांजिस्टर नहीं थे, लेकिन उनके पास रिले थे। इन रिले को इस तरह से तार-तार किया गया था कि जब आप एक बटन दबाते हैं, तो वे बंद हो जाते हैं और तब तक बंद रहते हैं जब तक आप दूसरी तरफ बटन को धक्का नहीं देते।

आज हम एक सामान्य और सस्ते हिस्से का उपयोग करेंगे जिसे 4 बिट लैच कहा जाता है। कंप्यूटर लॉजिक में एक 'बिट' केवल एक 1 या 0 को संदर्भित करता है। यह अंक के समान ही है। इस इंटीग्रेटेड सर्किट (या "IC" या "चिप") में 4 लॉजिक घटक होते हैं जिन्हें फ्लिप फ्लॉप के रूप में जाना जाता है। एक फ्लिप फ्लॉप केवल दो गेट कॉन्फ़िगर किया गया है ताकि जब आप इसे इनपुट के रूप में 1 या 0 देते हैं, तो यह 1 या 0 आउटपुट करेगा और फिर 'अटक' रहेगा। इसलिए नाम फ्लिप / फ्लॉप। यह 1 से 0 तक फ़्लिप होगा या 0 से 1 तक फ़्लॉप होगा (या यह दूसरी तरफ है?) और फिर वहीं रहेगा। यह मूल रूप से वही काम करता है जो पुराने सर्किट में चार रिले करता है।

आप केवल दो गेटों के साथ एक साधारण फ्लिप फ्लॉप बना सकते हैं, लेकिन इस कुंडी में एक अतिरिक्त सुविधा है (कुछ और गेटों की आवश्यकता है)। इनपुट बदलने के साथ आउटपुट में तुरंत बदलाव होने के बजाय, इसमें एक और इनपुट होता है जो इनपुट को सक्षम या अक्षम करता है। आम तौर पर, यह अक्षम रहता है। इससे आप नाव को दूसरी तरफ 'भेजने' की कोशिश करने से पहले दो स्विच (किसान और एक अन्य) सेट कर सकते हैं। हमारा सर्किट पहले से ही पुराने से ज्यादा स्मार्ट है।

अब हमारे पास पहेली में सभी सिद्धांतों के स्थान निर्धारित करने और याद रखने की क्षमता है।

यहाँ हमारा अब तक का सर्किट है: 4 बिट कुंडी

चरण 5: नियम तर्क

नियमों को लागू करने के लिए और यह इंगित करने के लिए कि कोई समस्या है, हम कुछ बूलियन लॉजिक गेट्स का उपयोग उन बाधाओं को लागू करने के लिए करेंगे जिनकी हमें आवश्यकता है।

हमें यह निर्धारित करने के लिए चार परीक्षणों की आवश्यकता होगी कि क्या कोई समस्या है - यदि इनमें से कोई एक सत्य है, तो चेतावनी संकेत जलाएं।

1. अगर अनाज और हंस नदी के उस पार हों तो किसान नहीं।

2. अगर लोमड़ी और हंस नदी के उस पार हों और किसान नहीं।

3. यदि किसान नदी पार करे और उसके साथ कोई लोमड़ी और कोई हंस न हो।

4. यदि किसान नदी पार करे और उसके साथ कोई अनाज और हंस न हो।

ध्यान दें कि जिस तरह से मैंने इसका उपयोग उस तर्क से बिल्कुल मेल खाने के लिए किया है, जो कि AND गेट हैं, जो कुंडी से सामान्य या उल्टे आउटपुट के साथ हैं, उल्टे वाले "नहीं" या "नहीं" की तरह काम करते हैं।

चूंकि उनमें से कोई भी सत्य हो सकता है, जिससे समस्या उत्पन्न होती है, वे सभी एक OR गेट में प्रवेश करते हैं।

4 बिट लैच सहित पूर्ण तर्क, स्क्रीन शॉट में दिखाया गया है। यह लॉजिकली नामक प्रोग्राम से है। यह प्रोग्राम तर्क के प्रवाह को दिखाने के लिए उत्कृष्ट है क्योंकि आप स्विच में हेरफेर करते हैं, नीले रंग में '1' मान वाले कनेक्शन को हाइलाइट करते हैं। मैंने वह फ़ाइल संलग्न की है जिसे आप तार्किक रूप से लोड कर सकते हैं।

चरण 6: एक वास्तविक सर्किट का प्रोटोटाइप

अब हम एक वास्तविक कार्यशील परिपथ बना सकते हैं। Tinkercad सर्किट का उपयोग करके, हम हार्डवेयर के वास्तविक रूप और कार्यक्षमता के अनुकरण के साथ ऐसा कर सकते हैं।

टिंकरकाड ने 7475 4 बिट कुंडी में बनाया है, ताकि वह हिस्सा आसान हो। फाटकों के लिए, मैंने 4 के साथ दो चिप्स और प्रत्येक के द्वार (7408) का उपयोग करना चुना है। चार, 3 इनपुट और गेट बनाने के लिए हम दो और गेट का उपयोग करते हैं, जिसमें से एक का आउटपुट दूसरे के 1 इनपुट में जाता है। यह दूसरे पर 1 इनपुट छोड़ता है, और पहले पर 2 इनपुट, 3 इनपुट और गेट बनाता है। OR गेट के लिए भी मैं यही काम करता हूं। एक चार या गेट चिप दो या गेट का उपयोग करता है जिसमें आउटपुट तीसरे या गेट में जाते हैं। एक गेट अनुपयोगी रह गया है।

टिंकरर्कड सर्किट पर सिमुलेशन चलाएं