Nei primi calcolatori si faceva uso dei rele'
Il relè, ai tempi delle trasmissioni telegrafiche, era un componente impiegato come ripetitore di segnale sulla lunga distanza, le lunghe linee di fili che collegavano fra loro le stazioni telegrafiche erano una resistenza ohmica molto elevata, serviva quindi un dispositivo che ricevendo un debole segnale ne ritrasmettesse automaticamente uno identico e di forte entità, questo si otteneva mediante l'uso di un relè, il quale azionava un elettromagnete per controllare l'interruttore del telegrafo di trasmissione, così facendo, il segnale ricevuto ripartiva nuovamente con un intensità più forte. L'aspetto del relè che interesserà a noi e'di un interruttore automatico, in grado di aprirsi, o chiudersi, in maniera autonoma senza intervento umano (lo 0 1 dei numeri binari ).
Il tipo più semplice di tubo a vuoto ,e' la valvola, la cui consiste in un filamento e in una placca o meglio anodo, opportunamente distanziati e racchiusi in un bulbo di vetro in cui è stato fatto il vuoto spinto; il filamento si fa attraversare da una d.d.p. (differenza di potenziale) (alternata o continua) di valore opportuno affinché si riscaldi l'aumento di temperatura comporta un aumento di energia degli elettroni liberi nel materiale impiegato,vengono così raggiunti dei livelli energetici sufficienti a far si che tali elettroni escano addirittura fuori dalla superficie esterna del filamento, e' come se a causa del forte aumento di temperatura del filamento gli elettroni liberi evaporino, essendo stato fatto il vuoto, gli elettroni possono viaggiare all'interno del tubo senza venir frenato o deviati da urti con molecole essi si comportano secondo l'energia con la quale sono stati emessi (il fenomeno prende il nome di emissione termoionica). Se alla placca(anodo) viene assegnato un potenziale positivo rispetto al filamento(cadoto), gli elettroni, una volta usciti dal catodo, per effetto termoionico, fluiranno verso l'anodo, dando così luogo ad un passaggio di corrente dal filamento verso l'anodo, entro il tubo, e dall'anodo verso il filamento, nel circuito esterno.Se invece alla placca viene collegata ad un potenziale negativo gli elettroni non riusciranno mai a raggiungerla in quanto respinti dalla carica di segno uguale alla loro, in tal caso la valvola risulta completamente isolata e si comportera' come un' interruttore aperto.
Realizzato dalla Bell gli valse un Nobel
Il transistor è alla base dell'elettronica dei nostri tempi. Oggi come
componente viene usato molto meno che in passato,pero' e' interessante conoscere le caratteristiche principali ed il funzionamento di questo
piccolo componente elettronico.
Un transistor può avere diversi aspetti, a seconda del fabbricante e del tipo di applicazioni per cui è previsto; pero' i punti di contatto
che permettono di inserirlo in un circuito sono tre, e sono sempre gli stessi: C collettore, E emettitore e B base.
I transistor di bassa potenza, il cui scopo è principalmente l'amplificazione dei segnali.
Hanno un cordpo in materiale plastico o metallico con tre piedini questi sono i tre elettrodi coi quali si colleghera' al circuito.
La disposizione di questi elettrodi(piedini) può variare da un tipo all'altrodi transistor e va quindi
determinata disponendo delle informazioni tecniche relative alo sesso.
In certi transistori di vecchio tipo sul corpo cilindrico c'era un puntino colorato che indicava il collettore; in altri transiostor è invece presente
sull'involucro metallico una linguetta, in corrispondenza della quale si trova l'emettitore.
Una prima divisione dei transistor riguarda
la polarità degli elettrodi, esistono transistori NPN e transistori PNP.
La differenza principale è che il funzionamento in circuito è invertito: mentre per un NPN il collettore deve essere collegato al polo positivo e
l'emettitore al negativo, nel caso di un PNP le polarità sono di segno opposto. L'esistenza di queste due famiglie di transistori permette di realizzare
circuiti particolari, sfruttando le diverse polarità.
In base all'impiego, i transistori presentano altre caratteristiche che possono variare anche molto da un tipo all'altro.
Vediamo le principali:
Una delle caratteristiche e' la frequenza di taglio,questa e' la frequenza oltre la quale la capacita' amplificazione di un transistor discende rapidamente.
Qualunque transistor può lavorare con segnali all'interno di una certa banda di frequenze, se dobbiamo costruire un amplificatore audio,
quello della frequenza di taglio non sarà certo un problema , infatti qualunque transistor può funzionare ben al di là dei 20.000 hertz delle frequenze
acustiche dove oltre i 20000 non e' piu' udibile dall'udito umano.
Invece se si vogliono amplificare segnali ad alta frequenza (per esempio onde radio ) occorre prestare molta attenzione e scegliere un transistor
che presenti un buon guadagno a frequenze di 100 megahertz ed oltre, lo stesso dicasi per realizzare ad esempio un generatore di funzioni,
in grado di produrre una reale onda quadra , in questo caso è opportuno ricorrere a quei tipi definiti "transistori
per commutazione", che sono caratterizzati da tempi di salita e discesa molto brevi e quindi si adattano alle tecniche impulsive.
Il circuito integrato fu opera della Texas instrument, e rubato dai giapponesi,se non ricordo male mi pare cheancora stanno pagando una penale, be ma si sa i
giapponesi non inventano nulla, copiano tutto, be certo copiare e' meno costoso sopratutto per gli studi e le ricerche che si devono fare per arrivare al
risultato finale.
Un circuito integrato contiene al suo interno un numero elevatissimo di componenti: principalmente transistor, ma anche resistenze, diodi ed altro.
Naturalmente non si tratta di transistori confezionati nel loro involucro e
dotati di piedini per il collegamentobe altrimenti addio alla riduzione degli ingombri e dei costi,ad esempio il cuore di un transistor è una minuscola
particella di silicio (o altro materiale semiconduttore) opportunamente trattato, quindi togliendo l'involucro del transistor e realizzando
collegamenti di questo con procedimenti studiati al microscopio è possibile ottenere su una piastrina di pochi millimetri quadrati un circuito completo formato da
migliaia di transistori ed altri componenti come resistenze diodi e...
Certi componenti, facilmente disponibili nei circuiti tradizionali (ad esempio i condensatori), non possono essere realizzati in spazi così ridotti
ed allora si ricorre a soluzioni compatibili che comportano in un notevole aumento del numero di componenti integrati sul circuito stesso,
con piu' componenti miniaturizzati se ne ottiene uno equivalente esterno ma piu'ingombrante.
Il transistor è alla base di tutti i circuiti elettronici attuali; infatti i chip presentano al loro interno
migliaia di transistor miniaturizzati. I computer dalla terza generazione in poi
sono caratterizzati da una continua implementazione della miniaturizzazione dei
circuiti, in modo da aumentare la velocità di esecuzione delle istruzioni e in
modo da diminuire il peso e l’ingombro.
Innanzitutto viene va realizzato un cilindro di silicio cristallino che poi va tagliato in fette da 500 micron di spessore , il disco di silicio ( wafer ) va
ossidato tramite la vaporizzazione di ossigeno e silicio allo stato gassoso alla temperatura di 1100 gradi centigrati
Sul disco ossidato così ottenuto va spalmata una resina fotosensibile
Sul wafer va poi posta una maschera con riprodotto il circuito elettrico e il tutto va esposto a raggi ultravioletti.
In tal modo, seguendo una tecnica simile a quella fotografica, viene impresso sul wafer lo schema del circuito
(be nei circuiti stampati si usa l'acido che corrode le parti di rane dello stesso non protette,solitamente si usa un inchiostro
particolare col quale si disegnano le tracce , uffa, mo devo pure dire cos'e' un circuito stampato?)
La fotoresina e la patina ossidata viene poi lavata via lasciando così scoperto in corrispondenza dei circuiti, il silicio del wafer.
A questo punto avviene il drogaggio del silicio,(non si fa uso di Cannaboidi pero') con atomi di boro per il silicio di tipo p o di arsenico per il silicio
di tipo n.
Gli atomi di questi gas penetrano solo nel silicio puro.
Ora dovete creare gli elettrodi, be vaporizzando alluminio o rame con elettroni.
Infine i vari chip ottenuti dal wafer vanno tagliati con una punta di diamante e controllati. Quelli
funzionanti andranno assemblati nel definitivo circuito integrato per il quale li avete realizzati , quelli difettosi dovete buttarli via
Nato nel 1971 ed e' opera dell'Intel (uno degli autori fu Federico Faggin>) al suo esordio il primo microprocessore Intel il 4004 conteneva
circa 2300 transistor trenta anni più tardi si arriverà alla soglia di 10.000.000 di transistor e se non ticordo male anche piu' nel pentium 4.
Un microprocessore consiste almeno di un'unità logico aritmetica (alu)e di un'unità di controllo.
Le caratteristiche piu' importanti di un microprocessore sono la velocità, il numero di bit dei registri, l'architettura ed il set di istruzioni,
che può essere cablato o programmato.
Il prodotto di questi fattori determinerà la potenzialità del microprocessore.
La velocità viene espressa in Megahertz(MHz) questa è determinata dalla frequenza delle operazioni espressa in cicli per secondo,
oggi questo tempo è sceso sotto la soglia del ventimiliardesimo di secondo a cui corrisponde una frequenza
operazionale di oltre 50 milioni di cicli MHz .
Il set di istruzioni che rappresenta in ogni microprocessore la classe delle istruzioni aritmetiche,logiche e di controllo del
programma relative all' ingresso/uscita (trasferimento dei dati) si è evoluto e potenziato nel corso degli anni.
Ad oggi ci sono state 4 principali generazioni di processori
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