Справка

Основы

Уже знакомы с логическими вентилями? Пройдите входную диагностику: 28 вопросов и 3 практических задания (~10–15 минут). По её итогам открываются уровни с 1-го по 30-й (без отметки о прохождении) — можно стартовать сразу со сложного. Диагностику можно пересдавать: порог может только повыситься. Учтите: диагностика не отмечает уровни пройденными — для сертификатов нужны реальные прохождения.

Новичку в предмете поможет хаб «Схемотехника»: что это за предмет, из чего состоит схема, чем он отличается от программирования и что читать дальше. Начните с него, а потом — с первого уровня.

Педагогам и любознательным — разбор методики курса: за какой механикой стоит какой приём, от спиральной программы до формирующего оценивания.

Вступления

Перед девятнадцатью ключевыми уровнями открывается интерактивное вступление: короткий опыт на мини-схеме («щёлкайте выключателями и заметьте, когда горит лампа»), формулировка правила, проверка правила на новой схеме и пример из настоящей техники. Провалить вступление нельзя: неверный ответ превращается в подсказку. Вступление закрывается крестиком в любой момент — игра запомнит, что тема уже показана, и больше не станет открывать её сама.

Если вы прошли входную диагностику и она подтвердила знание темы, соответствующее вступление пропускается автоматически. Все темы в тексте (без интерактива) собраны в хабе «Вступления»:

• И-НЕ (NAND) — уровень 2
• Вентиль И — уровень 3
• ИЛИ из И и НЕ — уровень 4
• Композиция вентилей — уровень 5
• Двоичный счёт — уровень 6
• Двоичное сложение — уровень 7
• Шина и 8-битное слово — уровень 8
• Мультиплексор: стрелка для сигнала — уровень 9
• Обратная связь — память — уровень 10
• Такт и D-триггер — уровень 11
• Регистр — байт из триггеров — уровень 12
• Число-команда — уровень 13
• АЛУ и код операции — уровень 14
• Счётчик команд — уровень 16
• Дешифратор — уровень 17
• Программа как данные — уровень 18
• Отрицательные числа — уровень 25
• Константы в памяти — уровень 28
• Параллельность строк кода — уровень 30
• Инстанцирование модулей — уровень 34
• Generate-цикл — уровень 37

Визуализация сигналов

Провода на холсте меняют цвет в зависимости от того, какой сигнал по ним идёт:

• Оранжевый — активный битовый сигнал (логическая 1)
• Серый — неактивный сигнал (логический 0)
• Синий — активная 8-битная шина (значение > 0); тёмно-синий — неактивная (значение 0)

По активным проводам бегут точки потока — небольшие кружки, движущиеся вдоль линии. Они показывают направление передачи сигнала: от выхода одного элемента ко входу другого.

Входные узлы (Input / Bus Input) можно переключать прямо на холсте, не запуская тест. Кликните по кружку «0» на входе — он сменится на «1», сигнал мгновенно пробежит по всей цепи, и цвета всех проводов обновятся. Это полезно для отладки: можно вручную «подёргать» входы и посмотреть, как реагирует схема, не дожидаясь полной проверки.

Подсветка ошибок

При нажатии ▶ (Запустить тест) схема проверяется по таблице истинности. Если в какой-то строке ожидаемое значение на выходе не совпадает с фактическим:

• Провод, ведущий к ошибочному выходу, окрашивается в красный и получает яркое свечение
• Сама выходная нода подсвечивается красным с внешним кольцом

Подсветка ошибок сохраняется до тех пор, пока вы не измените схему (добавите/удалите элемент или соединение) или не запустите тест заново. При успешном прохождении всех тестов подсветка автоматически снимается.

Карточка элемента

Двойной клик по компоненту на холсте открывает поповер-карточку рядом с узлом: описание, категория и таблица истинности. Это удобный справочник: не нужно искать документацию — вся информация о вентиле перед вами. Тот же результат даёт выбор компонента в поиске — карточка откроется сама.

В карточке есть ссылка «Читать статью в библиотеке →» — подробный разбор компонента откроется в новой вкладке. Исключение — дисплей: у него двойной клик переключает формат числа (dec/bin/hex). На телефоне карточка элемента открывается вкладкой «Инфо» в нижней панели.

Таблица истинности

Над таблицей истинности отображается временная диаграмма сигналов. Колонки разделены пунктирными линиями — каждый такт отдельно.

Наведите мышь на строку в нижней таблице — на диаграмме подсветится соответствующий столбец. Наведите мышь на столбец диаграммы — подсветится строка в таблице. Это помогает сопоставлять ожидаемые и фактические значения с временными отрезками. Подробнее о временной диаграмме →

Тестовые векторы

Каждая строка таблицы истинности — это тестовый вектор: набор значений на входах и ожидаемых значений на выходах. При нажатии ▶ (Запустить тест) симулятор применяет входы из текущей строки, прогоняет сигналы через всю схему и сравнивает фактические выходы с ожидаемыми.

• Комбинационные уровни — все векторы проверяются независимо: для каждой строки схема сбрасывается, подаются входы, вычисляются выходы. Порядок строк не важен.
• Последовательные уровни (с тактовым сигналом) — векторы применяются последовательно, один за другим, без сброса состояния между ними. Схема «помнит» предыдущие шаги — как настоящая цифровая схема с памятью. Строка со специальным полем inClock обозначает фронт тактового сигнала: именно в этот момент триггеры и регистры захватывают входные данные.
• Verilog-уровни — те же принципы, но проверка идёт через Verilog-симулятор. Для последовательных схем временная диаграмма визуализирует историю изменения сигналов: входы, выходы и внутренние провода.

Под таблицей отображается статус проверки: зелёный — все векторы пройдены; красный — есть расхождения. Для непройденных строк столбцы «Ожид» / «Факт» показывают, какие биты не совпали. Клик по строке с ошибкой раскрывает дамп всех внутренних сигналов — удобно для отладки.

Тактовый генератор

На уровнях с памятью и обратными связями (10–12, 16+) в правом доке появляется блок «Тактовый генератор». На «комбинационных» уровнях (13–15) тактовый генератор не нужен — блок скрывается. В режиме «Песочница» он доступен всегда. На телефоне блок живёт в шторке задания.

• ▶ / ⏸ — запустить / поставить на паузу автоматическое тактирование. Граф обновляется с заданной частотой.
• ⏭ — ручной шаг ровно на один такт. Удобно для отладки: видно, как меняется состояние после каждого шага.
• Hz — ползунок скорости: от 1 до 100 шагов в секунду. Чем выше, тем быстрее.
• Такты — счётчик выполненных тактов. На уровне 16 (процессор) это число выполненных инструкций.

Пошаговый режим (⏭) помогает понять, что делает схема: один щелчок — один такт. Автоматический режим (▶) нужен, чтобы проверить стабильность работы во времени.

На уровне 16 появляется панель ассемблера для программирования процессора. Подробнее об ассемблере →

Управление

• Кликните по элементу в палитре слева — он появится на холсте
• Перетащите элемент из палитры — он появится там, где вы его отпустили
• Перетаскивание от точки элемента — создать соединение
• Delete — удалить выделенный элемент
• Колёсико мыши — масштабирование
• [ ] (кнопка рядом с +/−) — вписать схему в холст
• Ctrl+Z / Ctrl+Shift+Z (Ctrl+Y) — отменить/вернуть изменение схемы
• F9 — запустить проверку схемы
• Ctrl+Shift+F — открыть поиск по компонентам и теории
• Ctrl+Shift+D — отладочный отчёт: логи, окружение и текущая схема/код (кнопка слева от переключателя языка)

Поиск по компонентам и теории

Нажмите Ctrl+Shift+F (Cmd+Shift+F на Mac) или кликните по полю «Поиск…» вверху левой палитры — откроется командная панель поиска в стиле Spotlight.

Начните вводить название компонента, статьи или уровня — панель мгновенно найдёт совпадения среди:

• Компонентов (даташитов) — NAND, Half Adder, регистры, АЛУ и другие
• Статей библиотеки — от «Введения в схемотехнику» до «Временных диаграмм»
• Гайдов по уровням — пошаговые руководства для всех 67 уровней

Перемещайтесь стрелками ↑↓, нажмите Enter чтобы открыть — компонент откроется в карточке-поповере, статья или гайд откроются в новой вкладке.

Подсказки

Нажмите кнопку в панели инструментов. Первая подсказка показывает путь к решению. Вторая вставляет решение на холст — эта ступень открывается по шагам: откройте гайд уровня («Подробное описание» в ленте задания над схемой), наберите 7 неудачных проверок подряд или проведите на уровне 10 минут. Повторное прохождение уровня открыто сразу. На некоторых уровнях вместо готовой схемы вставляется каркас — схема с несколькими недостающими проводами, которые вы замыкаете сами; такой каркас списывает половину штрафа.

Режимы

• Уровни — прохождение уровней по порядку с проверкой
• Песочница — свободное экспериментирование в двух вариантах: «Схема» (все открытые элементы) и «Verilog» (схемы из кода) — подробности в разделе «Песочница»

Карта компьютера

Пункт меню «Мой компьютер» открывает карту собранного: девять узлов машины — входы и выходы, логика, сумматор, АЛУ, память, тактирование, счётчик команд, дешифратор и процессор — и уровни, из которых каждый узел вырос. Кнопка «Уровень N/47» в шапке открывает ту же карту на вкладке «Уровни».

• Состояния узлов. Блок бывает закрыт, доступен, собирается, освоен, входит в состав компьютера или модернизируется. Метки «Вы здесь» и «Следующая цель» показывают текущий уровень и ближайший шаг.
• Карточка блока. Клик по узлу открывает строки «Что это» и «Зачем этот блок», его уровни и гайды, маршрут с оставшимся временем, кнопку перехода в песочницу с готовым рецептом, копирование ссылки на блок и «Показать в уровнях». Строка «Зачем» объясняет роль узла в машине и видна даже у закрытого блока.
• Путь сигнала. Кнопка «Показать путь» под строкой «Зачем» подсвечивает цепочку связей, по которой сигнал идёт через блок, и подписывает порядок узлов (например, «Дешифратор → АЛУ → Память»). Повторный клик или Esc выключают подсветку, карточка остаётся.
• Паспорт компьютера. Семь строк: разрядность, архитектура, объём ROM и RAM, система команд, тактирование и порты. Для несобранного узла вместо значения стоит «Ещё не собрано» и уровень, на котором он появится.
• Режим вида. Переключатель «База» / «Модернизация» показывает схему до и после части 2; выбор запоминается.
• Реплей сборки. Кнопка ▶ рядом с переключателем по шагам проигрывает сборку: блоки оживают в порядке курса, карточка каждого показывает, что уже готово, а полосы этапов растут с нуля. Повторный клик, Esc или клик по карте останавливают реплей.

Когда уровень закрывает блок или меняет этап, карта открывается сама; первый переход (1→2) исключение — карта появляется, начиная с закрытия блока «Логика». Кнопка «Дальше →» внизу ведёт на следующий уровень. Карта охватывает уровни 1–29: Verilog и работа с платой остаются за её пределами.

Ссылку на карту можно сохранить: /learn/?computer=logic открывает схему с карточкой блока «Логика», а /learn/?computer=levels — вкладку «Уровни».

Гайды уровней 1–29 в библиотеке ведут сюда же: ссылка «Где это в машине» открывает нужный уровень с карточкой его блока. Число на пункте меню «Мой компьютер» показывает, сколько блоков собрано после последнего открытия карты.

Песочница

«Песочница» — режим свободного конструирования: нет задания, таблицы истинности и проверки (F9 отключён), зато сразу доступны все базовые компоненты — вентили, шинные операции, регистры, АЛУ, память, дисплей, геймпад и генератор случайных чисел.

• Рецепты. На пустом холсте появляется приветствие с шестью готовыми схемами: «Тактовый маяк», «Полусумматор», «Счётчик 0–255», «Генератор случайных чисел», «Бегущий огонёк» и «Процессор с ассемблером». Клик по карточке мгновенно строит схему — удобная отправная точка для экспериментов. Рецепт «Процессор с ассемблером» также открывается по ссылке /learn/?mode=sandbox&recipe=asm_cpu.
• Тактирование. Блок «Тактовый генератор» в правом доке доступен всегда: ▶ — непрерывные такты, ⏭ — один такт, ползунок задаёт скорость 1–100 Гц. Регистры, DFF, счётчик команд и ГПСЧ меняют состояние по фронту такта.
• Вкладка «Ассемблер». Появляется автоматически, когда на холсте есть ROM. Программа пишется в byte-формате: одна инструкция — один байт ([7:4] код операции, [3:0] операнд). Кнопка «Запустить» компилирует текст в память ROM и запускает такты. Соберите минимальный компьютер из ROM, счётчика команд и регистров — или загрузите рецепт «Бегущий огонёк» и перепишите его программу. Подробнее об ассемблере →
• Дисплей. Двойной клик по дисплею переключает формат числа: десятичный, двоичный или шестнадцатеричный.
• Сохранение. Схема автоматически сохраняется в браузере и восстанавливается при следующем входе в режим. Кнопка 🗑 «Очистить поле» удаляет всё и снова показывает карточки рецептов.
• ИИ-Наставник. В песочнице наставник работает как обычно: объясняет компоненты, подсказывает идеи экспериментов и отвечает на вопросы о возможностях режима и ассемблере.

Вариант «Verilog». Отдельной кнопки песочницы больше нет: песочница живёт в едином меню верхней панели двумя пунктами — «Песочница·Схема» и «Песочница·Verilog». Переключение сохраняет состояние обоих режимов. Вариант «Verilog» — та же свобода, но схема описывается кодом: слева редактор Verilog, справа RTL Viewer строит из кода схему.

• Язык. Поддерживается структурное Verilog: module, input/output/wire (включая шины), примитивы and/or/not/xor/nand/nor, dff (q, d, clk) и generate-for. Behavioral-конструкции (always, if, case, reg, assign) не поддерживаются. Тактовый вход называется clk, и все dff тактируются от него.
• Рецепты. На пустой песочнице — пять готовых примеров: «Полусумматор», «Мигание (T-триггер)», «Счётчик 4 бита», «MUX 2→1», «Бегущий огонёк». Клик по карточке вставляет код в редактор.
• Прогон. Кнопки ⏭ (один такт), ▶ (непрерывно) и ⟲ (сброс); F9 тоже даёт один такт. Результаты — временная диаграмма: входы, выходы и внутренние сигналы после каждого такта.
• Панель «Входы». Для каждого input-порта верхнего модуля (кроме clk) появляется управление: тумблер для 1-битных входов, hex-степпер для шин. Значения подаются на схему перед каждым тактом.
• Сохранение. Проект сохраняется автоматически и хранится отдельно от схемной песочницы. Кнопка 🗑 возвращает пустой проект и снова показывает карточки рецептов.
• ИИ-Наставник. Знает о возможностях режима: объясняет примитивы и dff, помогает читать временную диаграмму, подсказывает структурные приёмы.

Verilog-редактор и отладка

На Verilog-уровнях (30–47) и в песочнице «Verilog» редактор помогает находить ошибки до запуска теста, а результаты проверки показывают, где именно схема расходится с ожиданием.

• Сообщения по-русски. Ошибки парсера, предупреждения и сообщения симулятора выводятся на русском: указывается имя сигнала, строка и что именно ожидалось. Незнакомый токен в сообщении расшифрован словами («имя», «число», «символ», «ключевое слово»).
• Клик по ошибке — переход к строке. Каждая ошибка в панели кликабельна: редактор ставит курсор в указанную строку и прокручивает её в центр экрана. Если проект многофайловый, переход идёт в тот файл, к которому относится ошибка.
• Предупреждения при наборе. Неиспользуемые и «висящие» провода (объявлен, но не подключён) помечаются предупреждением сразу при редактировании — до запуска теста. Предупреждение не мешает проверке.
• Автодополнение. После первых букв редактор предлагает имена портов и проводов модуля. Для шины показываются варианты с индексами: bus[0]…bus[7]. Работает и внутри индексной скобки — наберите bus[ и выберите разряд. В многофайловом проекте предлагаются и его собственные модули с полным списком портов.
• Сниппеты. Каркас module, блок generate for и банк dff вставляются из списка автодополнения; Tab принимает подстановку.
• Подсказка по примитивам. Наведите мышь на имя примитива (and, dff и другие) — всплывёт порядок его портов. Работает и для встроенных модулей RAM256/ROM, и для модулей многофайлового проекта: входы отделяются от выходов стрелкой. Текущая строка подсвечивается фоном, чтобы не потерять место в коде.
• Скобки. Открывающая скобка закрывается автоматически, парные скобки подсвечиваются — вложенные портовые списки удобнее набирать без ошибок.
• Побитовое сравнение шин. В таблице результатов несовпавшие разряды шины подсвечены отдельно: видно, какие биты верны, а какие нет, без ручного сравнения двоичных записей.
• Сводка панели ошибок. Над списком выводится краткий итог: «Ошибки: N · Предупреждения: M».
• Дамп проводов. Строка таблицы с внутренними сигналами помечена курсором-указателем: клик раскрывает значения всех проводов схемы. Переключатель BIN/HEX в заголовке таблицы меняет систему счисления сразу и для таблицы, и для всех открытых дампов; совпавшие шины показываются в HEX, несовпавшие — всегда двоичными с подсветкой бит.
• Бейджи на вкладках файлов. В многофайловом проекте вкладка каждого файла несёт счётчик: красный — число ошибок, янтарный — число предупреждений. Виден, даже когда файл не открыт.
• ROM-редактор. На уровнях с памятью редактор принимает строки с инлайн-комментариями (0x05 // старт), а кнопка «Программа уровня» возвращает заводскую программу одним кликом.
• Маркер первого сбоя. На последовательных схемах (с clk) временная диаграмма отмечает колонку и номер такта, на котором выход впервые разошёлся с ожиданием, — состояние до этого такта можно считать верным.
• Сворачивание таблицы. Кнопка на панели результатов сворачивает таблицу истинности, освобождая место для кода и временной диаграммы.

Подробный разбор среды отладки — в статье «Отладка Verilog-схем».

ИИ-Наставник

Пузырь 💬 в правом нижнем углу холста открывает панель ИИ-наставника, который анализирует вашу схему, находит ошибки и задаёт наводящие вопросы в сократическом стиле. Панель можно перетащить за шапку в удобное место (двойной клик по шапке возвращает её на исходное место). Доступно 20 запросов в день.

Кнопки-шорткаты отправляют типовые запросы:

• Проверить схему — найти ошибки без готового решения
• Объясни уровень — переформулировать задачу простыми словами
• Объясни с нуля — разобрать тему с самых основ
• Я сдаюсь — показать пошаговое решение

ИИ-Наставник может ошибаться. Не доверяйте ему слепо — перепроверяйте результаты.

Игровая экономика

За успешное прохождение уровней вы зарабатываете игровую валюту — Транзисторы (T). Валюта служит очками рейтинга и ни на что не тратится.

• Награда за уровень зависит от сложности: лёгкие уровни (1–5) дают по +50 T, средние (6–11) — +100 T, сложные (12–29) — +150 T.
• Штраф за подсказку: использование готового решения (2-я подсказка) списывает сумму, равную награде, со знаком минус (например, −50 T). Баланс может уйти в минус.
• Каркас вместо решения: на части уровней вторая ступень вставляет схему с пропусками, которые вы замыкаете сами, и списывает половину штрафа (например, −25 T вместо −50 T). Дозаполнили и собрали сами — это ваш результат.
• Пересдача: если вы прошли уровень со штрафом, а затем сбросили его и собрали схему самостоятельно — штраф возвращается, и начисляется полная награда. Система поощряет обучение!

Ваш текущий баланс транзисторов виден в пункте меню «Профиль · N T» и в самом Профиле инженера — таблице с историей всех прохождений: какие уровни пройдены, когда, сколько подсказок использовано и сколько транзисторов начислено. Кнопка «Уровень N/47» в шапке открывает «Мой компьютер» на вкладке «Уровни».

Транзисторный забег

Кроме симулятора схем, в проект входит игра «Транзисторный забег» — игровой подуровень практикума, открывающийся после обучающих уровней. В формате платформера вы прокладываете путь сигналу, собирая из транзисторов вентили, а из вентилей — сумматоры, триггеры и регистры. На уровнях стоят таблички «Музея на плате»: нажатие E открывает короткую историю о бренде или машине из истории вычислительной техники. Игра закрепляет пройденное и повышает вовлечённость перед работой на холсте симулятора.

Полное описание игры — правила, механика, связь с уровнями курса — на странице «Транзисторный забег: об игре».

Аккаунты и классы

Для школ и вузов в игре есть добровольные учётные записи. Базовый доступ остаётся бесплатным и без регистрации — аккаунт нужен только для синхронизации прогресса и учёбы в классе.

• Вход ученика: по личному коду входа (STU-XXXXX-XXXXX) — без email и пароля. Первый раз в классе: по коду класса (ERSH-XXXX-XXXX) от преподавателя и нику на странице Кабинета ученика или кнопкой «Войти» в Профиле инженера.
• Личный код входа: при регистрации (или при раздаче аккаунтов преподавателем) сайт показывает персональный код вида STU-XXXXX-XXXXX — сохраните его. Он один заменяет и код класса, и ник: нужен только он. Код показывается только один раз; если он утерян, попросите преподавателя перевыпустить код — прогресс сохранится.
• Синхронизация: прогресс (пройденные уровни, подсказки, время) объединяется между устройствами. Схемы и чипы хранятся локально в браузере и не синхронизируются.
• Кабинет ученика: класс, учитель, прогресс по частям и уровням, смена ника, выход из класса и удаление аккаунта.
• Кабинет преподавателя: классы, создание готовых аккаунтов студентов списком или генератором ников, печатный лист кодов входа, прогресс и активность учеников, CSV-выгрузка — /teacher.html (доступ по заявке через страницу школам и вузам). К занятиям — методические карточки с планами занятий и разбором типичных ошибок.
• Может ли учитель завести аккаунты за студентов? Да: в drill-down класса есть раздел «Аккаунты учеников» — введите ники по одному в строке (можно с реальными именами) или сгенерируйте «префикс + номер». Коды входа STU-… показываются один раз: распечатайте лист (карточки под ножницы) или скопируйте CSV. Если студент потерял код — перевыпустите его кнопкой «Код» у ученика или «Перевыпустить коды» у класса; активные сессии при этом не прерываются.
• Задания учителя: на вкладке «Задания» кабинета преподавателя можно создать собственное задание: цель, таблица истинности (до 3 входов и 2 выходов) и разрешённые вентили. Редактор устроен как таймлайн из четырёх шагов («Начало» → «Текст» → «Структура» → «Проверка») с галочками заполнения; источник — «Своё задание» или один из 15 шаблонов по четырём ярусам сложности (шаблон сохраняет уже введённые тексты). Ученики увидят его в пункте «Задания» верхнего меню (с бейджем нерешённых) — список открывается модалкой, активное задание выполняется как уровень. Результаты (решено, гейты, задержка, попытки, открытия подсказки) придут преподавателю в результаты задания и в аналитику. До 20 активных заданий на класс; после первых результатов править можно только тексты. В режиме задания ИИ-наставник отключён — контрольная решается своими силами. Подробная процедура — в гайде «Свои задания».
• Приватность: согласие даёт сам ученик (14+), реальное имя указывать необязательно и видно только преподавателю. Подробности — в разделе «Аккаунты школ и вузов» политики конфиденциальности.

Библиотека

Подробные материалы вынесены в Библиотеку:

• Гайды по уровням — пошаговые решения всех 67 уровней
• Руководство по ассемблеру — полная документация системы команд
• Статьи по схемотехнике — логические вентили и основы

Обзоры частей курса — дуга каждой части, основные идеи и что вы построите к концу: часть 1, часть 2, часть 3, часть 4.

На страницах библиотеки доступен ИИ-наставник: выделите любой фрагмент текста и нажмите «Задать вопрос» — наставник объяснит его в контексте статьи. Либо откройте чат плавающей кнопкой у правого края и спросите о чём угодно. Дневной лимит запросов общий с игрой — 20 в день.

Инструменты

Кроме игры есть отдельные браузерные инструменты, которые пригодятся при разборе таблиц истинности:

• Генератор таблиц истинности — полная таблица по булевой формуле
• Калькулятор булевых функций — СДНФ, СКНФ, полином Жегалкина, классы Поста, минимизация и карта Карно с пошаговым решением
• Симулятор логических схем — отдельная страница с холстом для свободных экспериментов