تطوير قاعدة المكونات الإلكترونية

في عام 1898 ، في المجلة الأسبوعية الموضحة The Journal of أحدث الاكتشافات والاختراعات ، تم نشر مقال بعنوان تجارب منزلية لاسلكية على الأسلاك. تم تصنيع جهاز الإرسال على ملف Rumkorf ، وكان جهاز الاستقبال ، في الواقع ، يشبه إلى حد بعيد A.S. بوبوفا. باستخدام جهاز الاستقبال والارسال الموصوفين ، كان من الممكن إرسال إشارة على مسافة تصل إلى 25 مترًا ، وكان ذلك في ذلك الوقت إنجازًا كبيرًا.

بالفعل في عام 1924 ، تم نشر العدد الأول من مجلة هواة الراديو. في منتصف عام 1930 ، تم تغيير اسم المجلة إلى "Radio Front" وتحت هذا الاسم تم نشرها حتى يوليو 1941. خلال سنوات الحرب العالمية الثانية ، لم تنشر المجلة بالطبع. تم إصدار العدد الأول من المجلة في فترة ما بعد الحرب في يناير 1946. ومن هذا العدد من يناير أصبحت المجلة معروفة باسم الراديو. يظهر غلافه في الشكل.

إن أكثر ما يلفت النظر حول هذه المسألة هو أنه بعد دوائر مستقبلات الكاشف ، تُعطى علامة اللون للمقاومات ، كما هي اليوم! صحيح ، إنه يقول أيضًا أن هذه علامة أمريكية جديدة. في روسيا ، ظهرت مقاومات "مخططة" فقط في نهاية القرن العشرين ، وحتى داخل مسجلات وأجهزة الراديو المستوردة. لكن "بلدنا" نجح في أشباه الموصلات الملونة بالألوان: في محاولة لتلبية احتياجات صناعة الدفاع ، قاموا بتصنيف كل شيء إلى حد أصبح من المستحيل ببساطة فهم نوع الترانزستور أو الصمام الثنائي. بدأ نشر علامة اللون هذه بشكل كامل فقط في الوقت الحالي ، حيث لم يعد من الممكن استخدام الترانزستورات المحلية.

التين. 1. غلاف العدد الأول من مجلة راديو

في البداية ، وصفت المجلة تصميم مستقبلات الأنبوب ، وأجهزة الإرسال ، و مكبرات الصوت. من العدد الأول ، نشرت مجلة Radio بيانات مرجعية للأنابيب الإلكترونية ومكونات الراديو الأخرى. كما تم البت في الأسئلة حول من أين تبدأ تجارب الهواة على الراديو: من دراسة النظرية ، أو التقاط مكواة لحام على الفور؟

قاعدة عنصر راديو الهواة

حقيقة تاريخية مثيرة للاهتمام: عندما لم يكن بعد حام الحديد الكهربائية، ثم جاءت عملة copeck المعتادة لإنقاذ. لقد شحذت بطريقة معينة ووضعت على سلك حديدي بمقبض خشبي. بعد تسخينها في شعلة مصباح الكحول ، تعاملت العملة تمامًا مع وظيفة مكواة لحام. الآن ، بالطبع ، تبدو هذه النصيحة سخيفة ، لكنها كانت!

مع وجود قاعدة حديثة للعناصر ، والتي يتم تحديثها باستمرار باستخدام الدوائر الدقيقة الجديدة والترانزستورات ، لا يوجد شيء بسيط يتعلق بـ "الحديد الملحوم" ، لأنه في بعض الحالات يكون من الضروري استخدام المجهر لإصلاح المعدات الإلكترونية. وبالتالي ، لا تحدد القاعدة الأولية فقط تصميم الأجهزة الإلكترونية ، ولكن أيضًا الأدوات التي سيتم تجميعها أو إصلاحها.

بكل بساطة ووضوح ، يمكن تتبع تطوير قاعدة العناصر على أجيال مختلفة من أجهزة الكمبيوتر ، وفقًا لمصطلحات الكمبيوتر الحديثة. على مدار أربعين عامًا تقريبًا ، كان السوق المتنامي لأجهزة الكمبيوتر الشخصية كقاطرة يجر تكنولوجيا السيليكون معها ، مما تسبب في ظهور مكونات إلكترونية أكثر فأكثر.

أجهزة الكمبيوتر الكهروميكانيكية

حتى قبل إنشاء أجهزة الكمبيوتر ، تم استخدام أجهزة الحوسبة الكهروميكانيكية - منظموا الجداول. تم اختراع أول جهاز جدولة في عام 1890 بواسطة Hermann Hopperit في الولايات المتحدة الأمريكية ، لحساب نتائج التعداد. تم إدخال المعلومات باستخدام بطاقات المثقوبة ، وتم إصدار نتائج المعالجة في شكل مطبوعات على الورق.

كانت Tabulators المعدات الرئيسية لمحطات عد الآلات - MCC. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية ، نجا مرض التصلب العصبي المتعدد حتى السبعينات من القرن العشرين ، على الأقل كجزء من مؤسسات الدولة الكبيرة. كان الهدف الرئيسي لمركز عملائي هو جدول الرواتب.من هناك ظهرت أوراق التسوية التي لا تزال تسمى "الجذور".

يظهر الشكل في أداة الجدولة "الحديثة" في الشكل (المربع من الجانب الأيمن هو برنامج العمل الذي تكتبه الأسلاك على لوحة التصحيح). بلغ وزن هذه التكنولوجيا الكمبيوتر 600 كجم.

التين. 2. التبويب

يظهر "البرنامج" في الشكل التالي. تقوم الأسلاك الملونة بتوصيل المقابس ، والتي انتهت على الجانب الآخر من لوحة textolite بجهات اتصال للاتصال بجهاز الجدولة.

التين. 3. لوحة التبويب التصحيح

في عام 1939 ، في الولايات المتحدة الأمريكية ، وبأمر عسكري ، طورت شركة IBM جهاز الكمبيوتر Mark 1. وكانت قاعدتها الأولية هي المرحلات الكهروميكانيكية. أكملت إضافة رقمين في 0.3 ثانية ، والضرب في 3. تم تصميم Mark 1 لحساب الجداول الباليستية. احتوى الكمبيوتر مارك 1 على حوالي 750 ألف قطعة ، تطلب توصيلها 800 كيلومتر من الأسلاك. أبعادها: ارتفاع 2.5 متر ، طول 17 متر.

أجيال من أجهزة الكمبيوتر وقاعدة العنصر

تم بناء الجيل الأول من أجهزة الكمبيوتر على أنابيب إلكترونية. لذلك في المملكة المتحدة في عام 1943 ، تم إنشاء جهاز الكمبيوتر Colossus. صحيح ، لقد كانت متخصصة للغاية ، وكان الغرض منها هو فك الرموز الألمانية عن طريق تعداد الخيارات المختلفة. احتوى الجهاز على 2000 مصباح ، بينما كانت السرعة 500 حرف في الثانية.

أول كمبيوتر أنبوب عالمي هو ENIAC ، تم إنشاؤه في عام 1946 في الولايات المتحدة بأمر من الجيش. أبعاد هذا الكمبيوتر رائعة للغاية: طولها 25 مترًا وحوالي 6 أمتار. احتوت الآلة على 17000 أنبوب إلكترون ونفذت حوالي 300 عملية مضاعفة في الثانية ، وهو أكثر بكثير من جهاز ترحيل Mark 1. وكان استهلاك الطاقة حوالي 150 كيلو واط. باستخدام حسابات الكمبيوتر ، أثبتت ENIAC الإمكانية النظرية لإنشاء قنبلة هيدروجينية.

في الاتحاد السوفيتي في الفترة من عام 1948 ... 1952 ، تم تطوير أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية ، كما هو الحال في الولايات المتحدة ، والتي استخدمها الجيش بشكل أساسي. يجب التعرف على أحد أفضل أجهزة الكمبيوتر الأنبوبية السوفيتية كآلات سلسلة BESM (آلة حساب إلكترونية كبيرة). في المجموع ، تم تصنيع ستة BESM-1 ... BESM-2 (أنبوب) BESM-3 ... تم تصميم BESM-6 بالفعل مع الترانزستورات. في وقت الإنشاء ، كان كل نموذج في هذه السلسلة هو الأفضل في العالم في فئة أجهزة الكمبيوتر العالمية.

الجيل الثاني من أجهزة الكمبيوتر 1955 - 1970

كانت القاعدة الأساسية للجيل الثاني هي الترانزستورات وثنائيات أشباه الموصلات. مقارنة بأجهزة الكمبيوتر الأنبوبية ، كانت أجهزة الترانزستور أصغر ، وكان استهلاك الطاقة أيضًا أقل من ذلك بكثير. وصل أداء أجهزة الكمبيوتر من الجيل الثاني إلى ما يصل إلى نصف مليون عملية في الثانية ، ظهرت أجهزة التخزين الخارجية على الوسائط المغناطيسية - تم إنشاء أشرطة مغناطيسية وبراميل مغناطيسية ولغات حسابية وأنظمة تشغيل.

الجيل الثالث من أجهزة الكمبيوتر 1965 - 1980

بالنسبة للجيل الثالث ، تم استخدام الدوائر الدقيقة ذات درجة التكامل الصغيرة والمتوسطة كقاعدة للعناصر - حيث تم احتواء عدة عشرات من عناصر أشباه الموصلات في غلاف واحد. بادئ ذي بدء ، كانوا الدوائر الصغيرة من سلسلة K155 ، K133. وصلت سرعة هذه الحواسيب إلى مليون عملية في الثانية ، ظهرت محطات الفيديو الأبجدية الرقمية أحادية اللون (استخدمت التلنتيبات والآلات الكاتبة الخاصة في آلات الجيل الثاني).

أدى التطوير الإضافي لقاعدة العناصر إلى إنشاء دوائر مصغرة لتكامل كبير (LSI) وتكامل كبير (VLSI). في حالة واحدة من هذه الدوائر الدقيقة تحتوي على عدة مئات من العناصر. ومثلت هذه الدوائر الصغيرة في الاتحاد السوفياتي من سلسلة K580.

الجيل الرابع للكمبيوتر 1980 - حتى الآن

وُلد هذا الجيل بفضل إنشاء Intel للمعالج الدقيق في عام 1971 ، والذي كان ببساطة ثوريًا. تحتوي شريحة Intel 4004 بحجم الكريستال 3.2 * 4.2 مم ، وتضم 2300 الترانزستورات وترددها على مدار الساعة من 108 كيلو هرتز. كانت قدرتها الحاسوبية تعادل جهاز كمبيوتر ENIAC. على أساس هذا الجهاز ، تم إنشاء نوع جديد من أجهزة الكمبيوتر الصغيرة.تم إصدار أول أجهزة الكمبيوتر الشخصية (أجهزة الكمبيوتر) في عام 1976 من قِبل Apple ، ولكن في عام 1980 ، احتلت شركة IBM الريادة من خلال إنشاء جهاز كمبيوتر شخصي خاص بها من IBM ، والذي أصبح هيكله المعيار الدولي لأجهزة الكمبيوتر الاحترافية. تحتوي معالجات Core i7 من الجيل الثاني الحالية من Intel على أكثر من مليار هيكل ترانزستور.

التين. 4. موkroproشجوهر إنتل

ميكروكنترولر

إن قصة تطوير المكونات الإلكترونية للإلكترونيات الراديوية ستكون غير مكتملة إن لم نذكر ميكروكنترولر شعبية جدا الآن في تصاميم راديو الهواة. وفقا للمصطلحات القديمة ، كانت تسمى الحواسيب الصغيرة أحادية الشريحة.

يتم دمج المعالج الدقيق وذاكرة البرنامج وذاكرة الوصول العشوائي ومنافذ الإدخال / الإخراج في علبة واحدة متعددة الأطراف. لحساب الفواصل الزمنية ، تحتوي المتحكمات الدقيقة على مؤقتات ، والعديد من الطرز بها مدخلات تناظرية ، مما يسمح لك بالاستغناء عن أجهزة ADC الخارجية. يتم استخدام وحدات التحكم مع وحدة PWM (PWM) في دوائر آلات لحام العاكس ومحركات قابلة للتعديل للمحركات الكهربائية غير المتزامنة. هناك حتى وحدات تحكم مع قناة راديو مدمجة ، والتي تسمح للاتصال اللاسلكي.

تم إصدار أول متحكم لعائلة MCS-48 من Intel 8048 في عام 1976. كان يحتوي على 27 سطرًا للإدخال / الإخراج ، وجهاز ضبط الوقت بثمانية بتات ، وذاكرة البيانات وذاكرة البرنامج ، وبالطبع معالج دقيق. حاليا ، أصبحت هذه ميكروكنترولر التاريخ.

انظر هذا الموضوع: متحكم البرمجة للمبتدئين

8051 تحكم

في عام 1980 ، ولدت عائلة إنتل 8051 (MCS-51). تحولت بنية هذه العائلة إلى نجاح كبير لدرجة أن المتحكمات الدقيقة لهذه العائلة لا تزال تستخدم حتى اليوم. بالطبع ، خلال هذا الوقت ، طورت العديد من الشركات (حوالي عشرة) العديد من النماذج لهذه العائلة. حقيقة مثيرة للاهتمام: نظام تعليم المعالج الدقيق لم يتغير منذ إنشائه ، وهو ما لم يمنع تطوير نماذج جديدة من ميكروكنترولر. بمرور الوقت ، يمنح MCS-51 الطريق للعائلات الأحدث.

واحد من هؤلاء أصبح رقاقة PIC ميكروكنترولر. كان سبب شعبيتها ، أولاً وقبل كل شيء ، انخفاض السعر والسرعة العالية والمنافذ المريحة. لذلك ، أصبحت MK PICs الأفضل عندما تريد إنشاء نظام تحكم غير مكلف وبسيط إلى حد ما.

إن الشعبية الضخمة للميكروكنترولر بين لحم الخنزير لا ينتج فقط عن السعر المنخفض لهذه الدوائر الصغيرة ، ولكن أيضًا بسبب حقيقة أنه لإنشاء جهاز جديد ، يكفي فقط كتابة برنامج آخر إلى MK. ثم حتى بدون تغيير أي شيء في الدائرة ، يمكنك ، على سبيل المثال ، إنشاء ساعة أو مؤقت متعدد القنوات من عداد التردد.

كمبيوتر الجيل الخامس

في الواقع ، بدأ الكفاح من أجل إنشائها بين الشركات في عام 1981. من المفترض أن يبدو الجيل الخامس من أجهزة الكمبيوتر وكأنه دماغ بشري يتحكم فيه الصوت. سيتطلب إنشاء مثل هذه الذكاء الاصطناعي تطوير تقنيات مختلفة تمامًا ، وحلول تقنية مختلفة تمامًا ، وإنشاء قاعدة أولية جديدة تمامًا. بذلت اليابان جهودًا ضخمة في هذا الصدد ، لكن النتيجة لم تتحقق بعد. الولايات المتحدة لا تريد أن تتخلف عن اليابان أيضًا - تجري IBM أيضًا أبحاثًا في هذا المجال. لكن الانجازات الخاصة ليست واضحة بعد.

التين. 5. المعالجات الحديثة

الالكترونيات الاستهلاكية

كما ذكر أعلاه ، أصبح سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصي المتنامي سريع النمو هو قاطرة تطوير الإلكترونيات. بفضل هذا ، تشبه الأجهزة المنزلية الحديثة جهاز كمبيوتر متخصص. تحتوي أجهزة التلفزيون والسينما المنزلية ومشغلات أقراص DVD على معايير تشغيلية ، حيث كان من المستحيل تخيلها قبل عشرين عامًا.

حتى الغسالات والثلاجات وبسيطة إكليل السنة الجديدة التي تسيطر عليها ميكروكنترولر. لعب الأطفال الحديث والغناء الحديث المصنوعة في الصين ، وكذلك مع التحكم متحكم.بالمناسبة ، حقيقة مذهلة: في الستينيات من القرن العشرين ، لم يستطع الصينيون حتى إطلاق إنتاج مستقبلات الكاشف ، والآن يتم تصنيع جميع الإلكترونيات تقريبًا في الصين.

في الصناعة ، يعتمد أيضًا أي جهاز حديث للتحكم في العمليات التكنولوجية ، حتى لو لم يكن معقدًا للغاية ، على وحدات تحكم دقيقة ، وكقاعدة عامة ، لديه واجهة للاتصال بجهاز الكمبيوتر. مثل هذه الواجهة ، على سبيل المثال ، عدادات الكهرباء الإلكترونيةالتي تسمح لك لاستخدامها في أنظمة القياس التلقائي.

موثوقية المكونات الإلكترونية الحديثة عالية جدا. ومع ذلك ، فليس من غير المألوف أن تصبح أي معدات إلكترونية غير صالحة للاستعمال وتحتاج إلى إصلاح. ال حالة انهيار المعدات الإلكترونية المنزلية ليس من الممكن دائمًا نقل الجهاز المعيب إلى ورشة عمل متخصصة ، وليس فقط في كل مكان. ثم يأتي هواة الراديو للإنقاذ ، وإصلاح المعدات في ورشهم المنزلية.

كقاعدة عامة ، تعد مؤهلات مثل هؤلاء الأساتذة في المنازل عالية جدًا ، حيث يتم إصلاح مجموعة كبيرة جدًا من المعدات الإلكترونية: من أجراس الأبواب البسيطة إلى أنظمة التلفزيون الفضائية. ستتم مناقشة تنظيم وتنظيم مثل هذه الورش في المنزل في المقالة التالية.

بوريس الأديشين 

انظر أيضا على موقعنا على الانترنت:

تاريخ إنشاء وتطوير ميكروكنترولر ، وأنواعها الرئيسية وميزاتها والاختلافات

ورشة هواة الراديو - الأدوات والمواد وأدوات القياس للعمل 

Comments

[#1 Gosha]

هذه المقالة مثيرة للاهتمام ، فمن الواضح أنه ليس من الواقعي استيعاب كل شيء ، لكنني أود أن أقرأ كثيرًا كيف استمر تطور الدوائر الكهروضوئية المختلفة في مجال الإلكترونيات (من أبسطها إلى أحدثها متعددة الوظائف). وهكذا ، لقد أحببت ذلك. هو مكتوب بشكل مثير جدا. لقد تعلمت الكثير لنفسي. شكرا لك

[#2]

المقالة مقاربة مثيرة للاهتمام لتطوير قاعدة البيانات الإلكترونية ، وقراءة باهتمام. أود أن أجادل بالقول إن سوق أجهزة الكمبيوتر هو العامل الرئيسي في تطوير المكونات الإلكترونية. على سبيل المثال ، بفضل الجيش ظهر الكمبيوتر الأول والإنترنت ، وبفضل الصناعيين ، ظهر مديرو الكمبيوتر. وقد تغير الوضع جذريًا مؤخرًا ، عندما أصبح الكمبيوتر متاحًا للجميع ، وفي عدة نسخ ، مما أدى إلى توسع حاد في هذا السوق.

[#3]

وأنا أتفق مع سيرجي بشأن العامل الرئيسي للتنمية. أعظم قوة دافعة لتطوير الإلكترونيات الدقيقة التي وردت بعد ... رحلة يوري غاغارين. لقد أدركت أمريكا ، التي تدرك تأخرها ، دفعة مالية ضخمة في تطوير الإلكترونيات الدقيقة. لم تكن النتيجة مجرد رحلة إلى قمر الناس ، بل كانت أيضًا ظهور دوائر صغيرة (أولاً للجيش) ، وظهور معالجات دقيقة ، وأجهزة كمبيوتر شخصية ، وجميع أنواع الأدوات من الهواتف المحمولة إلى أجهزة iPhone و iPads وما إلى ذلك. لا يمكننا حتى الآن اللحاق بالأميركيين. بشكل عام ، طار جورا على الكوكب وبدأ ...