Dijital elektronik ya da sayısal elektronik, mantık kavramları üzerine inşa edilmiş tümleşik devrelerden oluşur. Serüveni diyotun icadı ile başlamıştır. Diyot bilindiği gibi tek yönlü akım geçiren elektronik devre elemanıdır. Diyot ile birlikte transistörler, gate entegreler ve bu entegrelerle kurulmuş daha karmaşık gate entegreleri ve en sonunda işlemci icad olmuş.
İşlemci olarak adlandırdığımız, transistörlerden oluşan, mantıksal kavramlar üzerine inşa edilmiş bu tümleşik devreler en temelde matematiksel hesaplamalar yapmak için kullanılmıştır. Bilgisayarların temel amacı budur fakat gelişen teknoloji bu sub-elektroniği çok farklı kontrol ve görsel uygulamalarında da kullandı. Böylece karşımıza insanların hayatlarını ve yaşam şekillerini değiştiren çok farklı bir dünya çıkıverdi.
Herkes lise-1 de matematik dersinde dayatılan “Ve”, “Veya”, “Ancak ve Ancak”, “İse” gibi kavramların ne demek olduğunu biliyordur. İşte bu kavramların elektroniğe uyarlanması ile bilgisayar icad oldu.
Yukarıda dijital elektronikte kullanılan mantıksal operatörler ve bu operatörlerin tümleşik devrelerini sembolize eden şemalar gösterilmiş.
Dijital elektronikte, mantıkta olduğu gibi iki çeşit bilgi vardır. “1” bilgisi ve “0” bilgisi. Genel olarak “1” bilgisi, voltajın 0 volttan farklı pozitif olduğu anlamına, “0” bilgisi ise voltajın 0 volt olduğu anlamına gelir. Bu bilgiler yan yana gelerek bir çok sinyal bilgilerini oluşturur. Aynı zamanda bu sinyaller, kodlanmış yazı bilgisi, renk bilgisi, ışık bilgisi gibi bir çok bilgiyi içerebilir. Bilgiler birbiri üzerine mantıksal operatörler vasıtası ile kodlanır veya bu kodları çözümlenir. Mesela herhangi bir mantıksal devrenin çıkışından ardı ardına “0-0-0-1-1-1” bilgisini aldığımda bu bilgi 10 tabanında “6” sayısını ifade ediyor olabilir. Çünkü “000111” aynı zamanda binary(ikilik) tabanda bir sayıdır. Bu “6” sayısı ise herhangi bir ışık miktarının kat sayısını bildiriyor olabilir. Bilgisayarlar, bu bilgileri kodlayarak veya bu kodlanmış bilgileri çözümleyerek işlem yaparlar.
Yukarıda diyot kullanılarak oluşturulmuş bir Ve(AND) operatörü gösterilmiş. Dikkat ederseniz voltaj kaynağının “+”ucu mantıksal-1, “-“ucu mantıksal-0 ucunu gösteriyor. Yani “0” volt mantıksal-0 bilgisi, 5 Volt ise mantıksal-1 bilgisidir. Devre analiz edildiğinde yukarıdaki tabloyu çıkartabilirsiniz. Ve bu entegre aynı şekilde transistör kullanılarak da yapılabilir.
Bilgisayarlar, bu mantıksal operatörleri yani mantıksal devreleri kullanılarak 4 işlemi gerçekleştir. Bu işlem tüm bilgisayarlarda binary(ikilik) tabanda gerçekleştirilir. Mesela alttaki devre ikilik tabanda tek basamak toplama işlemi yapabilen bir devredir;
S ucundaki çıkış toplam Cout ucundaki çıkış ise toplamanın sonucundaki eldelik bilgisidir. Atıyorum 0 ve 1 sayısını ikilik tabanda topladığımızda S ucunda bilgi “1” olur iken Cout ucundaki bilgi “0” olur.
Bu devrede iki tane Exculusive-Or operatör entegresi, iki tane AND operatör entegresi ve bir tane OR operatör entegresi kullanılmıştır. Excullusive-Or operatörü AND, NOT ve OR operatör entegreleri ile oluşturulur ve aşağıdaki gibidir. Ve buradan yola çıkarak “çıkarma” “çarpma” ve “bölme” işlemi yapan entegreler luşturulmuştur.,
Bu tek basamak toplama entegreleri birbirlerine bağlanarak çok basamak toplayabilen entegreler oluşturulur. Ve bunlar onluk tabana çevrilir. Bir tümleşik devre onluk tabanda ne kadar basamak sayıyı toplayabiliyorsa o basamak sayısı kadar bite sahiptir. Mesela kullandığımız bilgisayarlar 64 bittir. Yani bilgisayarımız 64 basamağa kadar işlem yapabilir fakat 65. basamakta over flow yani sayıda taşma olur ve 65 inci basamağı bilemez.
NASA veya ciddi hesaplama yapılan kurumlarda çok fazla bite sahip bilgisayarlar vardır. Bu bilgisayarlar normal bilgisayarlar gibi oyun oynatma veya video izletme konusunda çok kötülerdir ama matematiksel hesaplamalarda çok ince hesapları yapabilmemize olanak sağlarlar.
Bilgisayar işlemcileri, bu şekilde olan milyarlarca mantıksal operatör entegreleri barındırır. Ve bu mantıksal entegreler, input larından alınan bilgileri işler, output larına yönlendirir. Böylelikle karşımıza mantıksal işlem yapabilen bir suni beyin çıkmış olur. Bu suni beyini kodlayarak, istediğimiz işlemleri yaptırabiliriz ki buna da yapay zeka denir.
