Mistä opetella raudan fyysistä rakennetta ja toimintalogiikkaa?

[poscos]

Eli minua kiinnostaisi opetella prossujen, näyttisten ja muistien fyysistä toimintapuolta. Logiikkaporteista jo tiedän, mutta kiinnostaisi oppia tarkemmin että missä järjestyksessä ne sinne komponentin sisään laitetaan ja miksi juuri sillä tavalla.

Linkatkaa ja vinkatkaa tähän hyviä aihepiiriin sopivia oppaita.

 

[CaseAce]

En nyt ihan saa kiinni mikä on lähtötaso tai koulutus, mutta aloitan perusteista. Lähtisin sellaisilla hakusanoilla liikkeelle kuin "digitaalitekniikan perusteet". Että miten niillä logiikkaporteilla tehdään pieniä ja yksinkertaisia toimivia kokonaisuuksia. Ja niistä taas yhdistelemällä isompia kokonaisuuksia, ja niistä taas... jne. Esim. joku avoimen yliopiston kurssi aiheesta voisi olla hyvä, jos sellaisia on.

Sitten jos mennään komponentin sisälle, niin on hyvä huomata että kaikki logiikkaportit voidaan rakentaa pelkästään NAND portteja käyttäen. (Tai pelkästään NOR porteista.) Eli siellä piirin sisällä ei tarvitse olla erikseen AND, OR, NOT jne portteja tai D-kiikkuja. Vaan pelkästään NAND portteja joilla voidaan toteuttaa nuo kaikki kiikkuja myöten.

Sitten jos mennään fyysiselle tasolle, niin etsi NAND-portin fyysinen rakenne transistoritasolla. Sitten miten se transistori rakennetaan eri aineista ja tasoista. Nyt ollaan jo sillä tasolla että logiikkaporttien sijaan on aineita ja kerroksia.

Sitten taas toiseen haaraan, eli kun logiikkaporteissa tieto esitetään aina ykkösinä ja nollina. Mutta reaalimaailmassa ykköstä vastaa tietty jännitetaso ja nollaa toinen. Eli ykkösien ja nollien sijaan on jännitetasoja. Yksinkertaistetuissa kuvissa jännite on kanttiaaltoa jossa ylhäällä on ykkönen ja alhaalla nolla. Näinhän se ei reaalimaailmassa mene, vaan jännite on analoginen, reunat pyöristyy ja voi olla erilaisia nyppyjä mukana. Sitten jos mennään gigahertsitaajuuksiin, niin kuvio alkaakin muistuttaa siniaaltoa, jossa puhutaan silmäkuvioista, jitteristä, jne. Ja edelleen vaikeutetaan kun mukaan tulee rf-taajuuksia, eli esim. emolevyllä olevassa linjassa ei ole koko linjan jännite ylhäällä tai alhaalla, vaan siellä etenee aaltoja, uusi "ykkönen" tai "nolla" on jo tulossa linjalle ennen kuin entinen on ehtinyt päätepisteeseen.

Sitten jos haluat päästä sille tasolle että tiedät miten nykyaikainen prosessori tai näytönohjain toimii, niin palataan 10v päästä asiaan. Ei ole tarkoitus masentaa, vaan että tämä on niin laaja kokonaisuus että valmiiksi ei tule ihan hetkessä.

Parasta aloittaa taas pienestä. Havainnollistamiseksi voi vaikka jossain vaiheessa ihan itse rakennella rakennussarjoista toimivia ledinvilkuttimia tai koodauslaitteita esim. että naputtelet nappeja tietyssä järjestyksessä niin ledi syttyy ja jos yksikin väärä niin se ei syty. Tai jotain sellaista. Siinä näkee sen pienen osan toimimisen. Ja pikku hiljaa siitä sitten eteenpäin. Rakennussarjan raja tulee äkkiä vastaan mutta tiedät miten se perusta toimii. Tästä jatkaisin FPGA-piireihin, niitä löytyy valmiiksi korteilla joissa on nappuloita näyttöjä jne. jo mukana. Niillä voit jo ohjelmoida samaisista porteista monimutkaisia kokonaisuuksia ja kokeilla niiden toimintaa käytännössä. Vaikka kello jossa ohjelmoitava herätys. Jos kiinnostus on vaikka miten prosessori toimii, niin voit rakentaa sellaisen itse piiritasolla. Taas ensin yksinkertainen muutaman komennon kokonaisuus on jo riittävän haastava. Ja siitä taas eteenpäin.

Tietämystä voi laajentaa sinne mikä itseä kiinnostaa, kaikkea ei tarvitse osata. Niissä muissa voi käyttää jo valmiiksi tehtyjä ratkaisuja. Esim. vaikka se FPGA:lla toteutettava prosessori.

Tässä vain vähän suuntaa ja pienen pieni pintaraapaisu siihen mitä kaikkea nykyaikaisten prossujen ja näyttisten takaa löytyy.

 

[poscos]

IT-alan kaksikin koulutusta löytyy. Ja olen lueskellut mm. "But How It Knows" ja "The Hidden Language of Computer Hardware and Software" nimisiä kirjoja. Tuo digitaalitekniikka oli se oikea sana ja sillä näyttää löytävän ainakin jotain materiaalia. Kyselen sitten lisää tarvittaessa

 

[hsalonen]

Jompikumpi noista meillä oli kirjana "Tietokoneen Arkkitehtuuri"-kurssilla, jota ei enää pidetä:

Computer Organization and Design MIPS Edition: The Hardware/Software Interface (The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design): Patterson, David A., Hennessy, John L.: 0884689822289: Amazon.com: Books

Computer Organization and Design MIPS Edition: The Hardware/Software Interface (The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design) [Patterson, David A., Hennessy, John L.] on Amazon.com. *FREE* shipping on qualifying offers. Computer Organization and Design MIPS Edition: The...

www.amazon.com

Computer Architecture: A Quantitative Approach (The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design): Hennessy, John L., Patterson, David A.: 9780128119051: Amazon.com: Books

Computer Architecture: A Quantitative Approach (The Morgan Kaufmann Series in Computer Architecture and Design) [Hennessy, John L., Patterson, David A.] on Amazon.com. *FREE* shipping on qualifying offers. Computer Architecture: A Quantitative Approach (The Morgan Kaufmann Series in Computer...

www.amazon.com

 

[finWeazel]

Eli minua kiinnostaisi opetella prossujen, näyttisten ja muistien fyysistä toimintapuolta. Logiikkaporteista jo tiedän, mutta kiinnostaisi oppia tarkemmin että missä järjestyksessä ne sinne komponentin sisään laitetaan ja miksi juuri sillä tavalla.

Linkatkaa ja vinkatkaa tähän hyviä aihepiiriin sopivia oppaita.

Ben Eaterin rakennusarja ja siitä säätää koneen kasaan. Jos on liian hankala niin seuraa youtube tutoriaaleja kasatessa.

 

[Desgorr]

Nostarch pressiltä löytynee myös vähän helppolukuisempia kirjoja aiheesta:

How Computers Really Work

Boost your computing prowess with How Computers Really Work, which deftly deconstructs hardware, software, and everything in between.

nostarch.com

Introduction to Computer Organization

A tutorial-style book that provides an introductory "look under the hood" of a modern computer.

nostarch.com

 

[siegbrau]

Lue tää kirja aluks - perusjuttuja