Компьютер нь зөвхөн хүчдэлийг сигнал гэж авч үзнэ. Өөрөөр компьютерт сигнал гэдгийг хүчдэлийн төвшин гэж ойлгоно. Программ нь тодорхой үр дүнд хүрэх зорилготой бичигдсэн заавар. Программыг кодолж тоон дараалал болгон хувиргаад интеграл чипийг шарж түүнд хадгалснаар чип программыг гүйцэтгэгч болно.
Ямар нэгэн мэдээллийг хүлээн аваад түүнийгээ цахилгаан сигнал болгон хувиргадаг төхөөрөмжийг сенсор буюу мэдрэгч гэнэ. Цаашид сенсор эсвэл мэдрэгч гэж алинаар нь нэрлэсэн ч энэ нь мэдээллийг хүлээн аваад цахилгаан сигнал болгон хувиргаж буй элемент гэж ойлгоно. Жишээ нь орчны температурын тухай мэдээллийг хүлээн аваад түүнийг цахилгаан сигнал болгон хувиргаж байвал энэ нь температурын сенсор буюу температурын мэдрэгч юм.
Тиймээс компьютерын сигнал гэдэгт хугацаанаас хамаарч хүчдэл яаж өөрчлөгдөж буйг ойлгоно. Цахилгаан сигнал нь аналог буюу хүчдэл нь тасралтгүй өөрчлөгддөг, тоон буюу хүчдэл нь ердөө 2 төвшинтэй тасралттай өөрчлөгддөг гэж 2 янз байна.
Ихэнх мэдрэгч аналог сигналыг гаргана. Жишээ нь орчны температурын утга нь тасралтгүй өөрчлөгддөг тул температурын мэдрэгч нь аналог сигналыг гаргадаг. Мөн хөдөлгүүрийн хурд, түлшний зарцуулалт зэргийг мэдэрдэг ихэнх сенсорууд аналог сигнал гаргана. Учир нь мэдээлэл нь ихэнхдээ тасралтгүй хэлбэртэй байдаг. Аналог гэдэг нь analogue буюу адилхан, ижилхэн гэсэн утгатай үг бөгөөд энэ нь уг сигнал нь мэдээлэлтэйгээ адилхан, ижилхэн гэсэн утгатай. Жишээ нь орчны температур нь тасралтгүй өөрчлөгддөг тул температурын сенсор нь үүнийг дуурайж тасралтгүй өөрчлөгддөг аналог сигналыг гаргадаг.
Зурагт аналог болон тоон сигналын ялгааг харуулав.
Тоон сигнал нь low/high гэсэн 2 төвшинтэй байх бөгөөд тоон сигналыг энгийн свич буюу унтраалга ашиглан доорх зурагт өгсөн хэлхээгээр гарган авч болно. Тоон сигнал нь low/high гэсэн 2 төвшинтэй учраас түүнийг унтраалга буюу свичийн ON/OFF гэж ч ойлгож болно. Хэрэв унтраалга салгаастай бол резистороор гүйдэл гүйхгүй учраас резисторын 2 талын потенциал тэнцүү байна. Иймээс вольтметр 5 В гэсэн утгыг заана. Харин унтраалга залгаастай үед резисторын хөл газартай холбогдох тул вольтметрийн заалт тэг болно. Ингэж унтраалгыг залгаж салгах замаар тоон сигнал гаргаад үүнийгээ компьютерт өгвөл компьютер энэ сигналыг тоон сигнал гэж ойлгоно.
Тоон сигналд тоон утга олгож болно. Тоон сигнал нь хүчдэлийн 2 төвшинтэй бөгөөд түүний их төвшин буюу high-д 1, бага төвшин буюу low-д 0 гэсэн утга оноох юм бол тоон дараалал үүснэ. Үүнийг бинар тоолол гэнэ. Бинар гэдэг нь зөвхөн 0 ба 1 гэсэн утга авдаг 2-тын тооллын системийг нэрлэдэг нэр болно.
Транзистор нь компьютерын суурь, бааз элемент болно. Суурь элемент гэдэг нь компьютерыг бүтээж буй гол үндсэн элемент гэсэн утгатай. Транзистор нь үндсэндээ 2 горимоор ажилладаг. Нэг нь свичийн горимоор буюу ON/OFF гэсэн горимоор, нөгөөх нь өсгөгчийн горимоор ажилладаг. Свичийн горимоор ажиллаж буй транзисторыг компьютерт ашиглана. Энэ нь транзистор хэрчилтийн төлөвт буюу гүйдэл огт дамжуулахгүй байх, эсвэл ханалтын төлөвт буюу гүйдлийг ханасан утгын хэмжээгээр дамжуулж байх 2 төлөвт ээлжилж ажилладаг гэсэн үг юм. Энэ үед транзистор яг свич шиг ажилладаг тул хэрчилт болон ханалтын төлөвт ээлжилж ажилладаг транзисторыг свичийн горимд ажиллаж байна хэмээн үзнэ.
Компьютер нь тоон сигналыг тодорхой төвшнөөс дээш хүчдэлтэй бол 1 доош бол 0 гэсэн 2 утга оноож тоон сигналыг дата болгон хувиргаж ойлгоно. Доорх зурагт тоон сигналыг хэрхэн тоон дата буюу болгон хувиргаж буйг харуулав.
Бинар датанд 0 эсвэл 1-ийг 1 бит гэж нэрлэнэ. Бинар тоололд датаг баруун талаас нь эхлэн тоолж бүлэглэж 8 битийг нийлүүлээд 1 үг буюу 1 байт гэнэ. Жишээ нь зурагт үзүүлсэн бинар дата нь 10011010 гэсэн бинар утга агуулна.
Бинар утгыг кодлох хэд хэдэн аргууд бий. Эдгээрээс түгээмэл хэрэглэгддэг нь бинар утганд 10-тын тооллын системийн тоо утга оноох явдал юм. Жишээ нь доорх хүснэгтэд 4 битийн хэмжээтэй бинар датанд хэрхэн 10-тын тооллын системийн тоон утга оноож буй дүрмийг танилцуулав.
Энэ дүрмээр 10011010 гэсэн бинар датаг 10-тын тоолол уруу шилжүүлэх юм бол 1*128 + 0*64 + 0*32 + 1*16 + 1*8 + 0*4 + 1*2 + 0*1 = 128 + 16 + 8 + 2 = 154 гэсэн утгыг илэрхийлнэ. Энэ нь хэрэв температурыг илэрхийлж байвал температур 1 хэмээр нэмэгдэж 155 болоход бинар утга нь 100110111 болж өөрчлөгдөнө.
Жич: температурыг хэмждэг 2 үндсэн нэгж бий. Энэ нь Фарангейт (F) болон Цельси (С) болно. Жишээ нь Цельсийн 0 хэм нь Фарангейтээр ойролцоогоор 32-той тэнцэнэ. Ус ойролцоогоор Цельсийн 100 хэмд буцалдаг бол энэ нь Фарангейтээр 212 байна. Усны хөлдөх болон буцлах температурыг хэмжихэд Цельсийг ашиглах нь тохиромжтой ч хүмүүс бодит тохиолдолд усны температурыг биш харин агаарын температурыг хэмждэг. Тэгвэл агаарын температурыг хэмжихэд Фарангейтийн хэмжээсийг илүү тохиромжтой гэж үзэх хандлага бий. Учир нь Фарангейтийн 0 температур нь Цельсийн -18 градус орчмыг заадаг. Энд жишээнд авагдсан 154 F нь ойролцоогоор 67 С болно.
Бидний ашиглаж буй компьютер нь клок удирдлагатай болно. Клок нь тодорхой давтамжтай сигнал гаргадаг кристалл осциллятор болно. Ингээд сигналыг тодорхой давтамжтай цагийн бүсүүдэд хувааж тухайн бүсэд тоон сигнал маань логик 1 гэсэн утгатай байна уу эсвэл логик 0 гэсэн утгатай байна уу хэмээн утга онооно. Ингэж утга оноохдоо хэд хэдэн аргыг ашигладаг бөгөөд ихэнхдээ клокын эхлэл эсвэл төгсгөл дээр сигналын төвшин ямар байгаагаар утгыг авдаг. Зөвхөн оролтын дата клокоор удирдагдах төдийгүй микропроцессор нь программыг тодорхой зааврын дагуу биелүүлэхдээ клокыг мөн удирдлага болгох ба заавар биелүүлэх алхмыг клок тогтоож өгнө. Эцэст нь гаралтад гарч буй датанд ч тоон утга оногдуулж ойлгохдоо клокыг ашиглана. Иймээс компьютер нь бүхэлдээ нэг клокоор бүх дараалал удирдагдаж нэгэн зэрэг буюу синхрон явагдана.
Компьютер нь сенсороос ирсэн сигналыг урьдчилсан өсгөгчөөр өсгөх болон тоон сигнал болгон хувиргах шаардлага заримдаа гардаг. Зарим сенсороос гарах сигнал маш бага хүчдэлтэй байдаг. Мөн зарим сенсороос гарах сигнал маш бага гүйдэлтэй байна. Ийм үед урьдчилсан өсгөгчийг ашиглан сигналыг хүчдэл болон гүйдлийг буюу чадлыг ихэсгэдэг. Ингээд микропроцессор уруу дамжуулах сигналыг тоон сигнал болгон хувиргахдаа Аналог Тоон хувиргуурыг ашиглаж аналог сигналыг тоон сигнал болгон хувиргана.
Компьютер сенсороос сигнал авч тоног төхөөрөмжийг удирдахаа оролт/гаралтын интерфейсийг ашиглана. Интерфейс нь сигналын янз бүрийн хэлбэлзлээс компьютерыг хамгаалах болон сигналыг микропроцессор буюу өгөгдөл боловсруулахад тохиромжтой хэлбэрт оруулж хувиргах, микропроцессорын боловсруулсан үр дүнг тоног төхөөрөмжийг удирдахад тохиромжтой сигнал болгон хувиргах үүргийг гүйцэтгэнэ.
Сенсороос ирсэн аналог сигналыг өгөгдөл боловсруулах нэгж болох микропроцессор уруу дамжуулахдаа оролтын интерфейс нь аналог тоон хувиргуурыг ашиглана. Энэ нь аналог сигналыг тоон сигнал болгон хувиргаснаар түүнийг тоон дараалалд оруулдаг. Харин өгөгдөл боловсруулах нэгж болох микропроцессорын боловсруулж гарсан дата буюу үр дүнг тоног төхөөрөмжийг удирдахад тохиромжтой сигнал болгон хувиргахдаа тоон аналог хувиргуурыг ашиглана. Энэ нь тоон цуваа буюу тоон дата хэлбэрийн сигналыг аналог сигнал болгон хувиргадаг болно.
