О проекте «Компьютер Ершова»

Почему «Компьютер Ершова»?

Название проекта отражает его главную цель — собственными руками, шаг за шагом, собрать полноценный работающий компьютер. Отдельные узлы и вентили, как детали конструктора, складываются в процессор, способный исполнять настоящие программы. Проект назван в честь академика Андрея Петровича Ершова — пионера отечественного программирования и создателя первой школьной программы по информатике.

Современный софт часто воспринимается как магия, за которой не видно физики и логики «железа». Цель симулятора — сделать архитектуру компьютера прозрачной и понятной любому, кто хочет заглянуть под капот вычислительной техники.

Ведь академик Андрей Петрович Ершов говорил: «Программирование — вторая грамотность». Наш курс развивает эту мысль: чтобы писать эффективный софт и понимать цифровой мир, полезно знать его «алфавит» — от кремниевых вентилей и триггеров до тактовых генераторов и регистров.

Чем курс отличается от других проектов?

Ближайшие продукты — NandGame, Turing Complete, Nand2Tetris, CircuitVerse, HDLBits — закрывают каждый свою часть задачи: головоломку из вентилей, игровую песочницу, университетский курс, моделирование схем или практику HDL. «Компьютер Ершова» объединяет эти подходы в один маршрут: от первого провода через логику, память и процессор к ассемблеру, Verilog и реальной плате FPGA, с автоматической проверкой каждого шага, теорией, даташитами и подсказками внутри.

Подробное сравнение с каждым продуктом, позиционирование и методический принцип курса — в статье «В чём уникальность „Компьютера Ершова"»; там же ссылки на развёрнутые сравнения с NandGame, Turing Complete и Nand2Tetris.

Как работает симулятор

«Компьютер Ершова» — это интерактивная образовательная среда, которая шаг за шагом проведёт вас от простейших базовых схем до сборки работающего 8-битного процессора.

  • Визуальное конструирование: Вы собираете схему из логических элементов (вентили И, ИЛИ, НЕ, мультиплексоры, триггеры) прямо на холсте в браузере, соединяя их проводами.
  • Мгновенная проверка: Встроенная система валидации автоматически сравнивает поведение вашей собранной схемы с целевой таблицей истинности текущего уровня.
  • Плавное усложнение: По мере прохождения уровней открываются новые, более сложные компоненты. Мелкие схемы упаковываются в чипы, а задачи усложняются вплоть до написания программ для собственного процессора на языке ассемблера.
  • Игровой подуровень: После обучающих уровней ученик попадает в «Транзисторный забег» — платформер, где пройденная логика отрабатывается в игровом мире: цепь от источника до двери собирается прямо во время забега. Игра служит обучающим и вовлекающим элементом практикума. Подробнее — на странице «Транзисторный забег: об игре».

Для кого этот проект

Проект спроектирован так, чтобы быть интуитивно понятным даже новичкам, но при этом достаточно глубоким для профильных задач:

  • Школьников, изучающих информатику и желающих выйти за рамки стандартного учебника.
  • Студентов начальных курсов технических специальностей (для практики по архитектуре ЭВМ и схемотехнике).
  • Всех энтузиастов, кому интересно разобраться, как компьютер работает на самом деле — на уровне единиц, нулей и транзисторов.

От автора: идея и создание

Создатель проекта, Дмитрий Калашников, окончил аспирантуру в Институте систем информатики им. А. П. Ершова СО РАН. В конце 2000-х он читал курс лекций по архитектуре ЭВМ в Высшем колледже информатики НГУ — и ему остро не хватало подобного тренажёра для студентов.

Идея тренажёра во многом вдохновлена университетской программой «Один студент — один чип» (One Student One Chip, сокр. YSYX), где каждый учащийся проходит путь от первых логических схем до собственного работающего процессора, а самые продвинутые — до выпуска реального чипа (tape-out).

В российской практике такого сквозного трека пока не хватает, и начинать стоит ещё в старших классах и на первых курсах. Когда школьник или студент сам собирает из логических элементов АЛУ, память и дешифратор команд, а затем запускает на этом коде игру — абстрактные схемы из учебников превращаются в осязаемый навык. Этим симулятором автор вносит свой вклад в развитие инженерного мышления и чтит память школы академика Ершова.

Дмитрий Калашников

«Компьютер Ершова» для учебных заведений

«Компьютер Ершова» — бесплатный браузерный практикум по схемотехнике и архитектуре ЭВМ: 47 уровней от вентиля NAND до 8-битного процессора, ассемблера, структурного Verilog и экспорта проекта для FPGA. Он подходит как практический модуль для школы (электив, факультатив, кружок, инженерный или ИТ-класс), СПО и первого курса вуза — подробнее на странице для учебных заведений.

Что доступно преподавателям уже сейчас:

  • Автоматическая проверка: схемы и программы проверяются по таблицам истинности, структурным и программным чекпойнтам — без ручной проверки сотен скриншотов.
  • Программа курса и методическая база: таймлайн всех 47 уровней с темой, сложностью, временем и измеримым результатом, 47 гайдов по уровням, даташиты компонентов, 46 статей и руководство по ассемблеру.
  • Кабинет преподавателя и классы: коды приглашений, прогресс и активность каждого ученика, аналитика группы и CSV-выгрузка ведомости. Ученики входят в класс по коду и нику — без email и пароля; прогресс синхронизируется между устройствами.
  • Концепт-чеки и ИИ-наставник: вопросы на понимание после уровней и наводящие подсказки от ИИ (доступность и квоты могут различаться).
  • Сертификаты о прохождении: по каждой части и полного курса, с публичной проверкой.

В разработке: задания с дедлайнами и управление доступом к уровням, шаблоны рабочих программ и фонд оценочных средств, английская версия кабинетов. Базовый доступ к симулятору и библиотеке останется бесплатным.

Материалы для преподавателя собраны в едином хабе — от быстрого старта за 30 минут до отчётности. Для внедрения курса доступны методическое руководство для преподавателей (философия курса, аппаратная платформа, инструменты отладки), методические карточки по опорным концептам из того же хаба (план занятия, вопросы для обсуждения, типичные ошибки, критерии оценки), питч-презентация для администрации школы (ценность, результаты, профориентация), конкурентный анализ проекта (сравнение с Nand2Tetris, Turing Complete, CircuitVerse и HDLBits) и техническое задание на лабораторную плату Ershov Board (pin-mapping, компоненты, Ershov Loader).

Для пилотного внедрения — запуск за 5 шагов на странице пилота; по вопросам подключения — контакты.

Контакты

По всем вопросам, предложениям о сотрудничестве и для запроса продвинутой версии для учебных заведений:

Если проект оказался полезным — можно поддержать его разработку.