L'ère du tube à vide
a- En quelle année a été inventé le premier tube à vide ?
b- Quelle était la fonction de ce tube ?
Les dimensions sont variables et peuvent dépasser 10cm de haut.
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L'ère du transistor
a- En quelle année a été inventé le transistor ?
b- Un transistor est constitué d'une partie active mise généralement dans un boîtier. Comment s'appelle la partie active ?
c- En quelle année le transistor a pu être appliqué au niveau industriel ?
d- Outre l'intérêt de la miniaturisation, quel est l'autre atout d'un transistor vis à vis d'un tube à vide ?
Les dimensions sont variables puisqu'en électronique de puissance un transistor peut dépasser quelques centimètres. Mais les dimensions sont souvent inférieures à 5mm pour un transistor en boitier.
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Un transistor à 2 modes de fonctionnement :
- fonctionnement en tout ou rien
- fonctionnement en amplification
e- Quel est le fonctionnement utilisé en informatique ?
L'ère des circuits intégrés
En poursuivant la miniaturisation des transistors, sont arrivés les circuits intégrés constitués de plusieurs transistors.
a- En quelle année a été inventé le circuit intégré ?
Il en existe de très nombreux et pour des fonctions très variées.
Ceux qui nous intéressent dans le cadre de l'informatique sont les circuits logiques.
Ils exploitent les propriétés de l'algèbre de Boole développé par George Boole (mathématicien).
Examinons de plus prêt comment fonctionne un circuit logique de base, par exemple d'une porte logique ET si l'on se rappelle qu'un circuit intégré contient des transistors, le schéma électrique est ci-dessous.
Lorsque la tension appliquée sur une entrée est 0V le transistor est à l'état bloqué : il se comporte comme un interrupteur ouvert.
Lorsque la tension appliquée sur une entrée est 5V le transistor est à l'état passant : il se comporte comme un interrupteur fermé.
Trouver l'état de la sortie US en fonction des tensions U1 et U2. Saisir 0V ou 5V.
Compléter alors la table de vérité en binaire.
Attention ne pas saisir d'espace !
b- Compléter le tableau de fonctionnement des tensions et la table de vérité située dessous qui correspond à un autre circuit logique.
Trouver l'état de la sortie US en fonction des tensions U1 et U2. Saisir 0V ou 5V.
Compléter alors la table de vérité en binaire.
Attention ne pas saisir d'espace !
En examinant la table de vérité, quel est le nom de cette porte logique ?
Vers les circuits logiques d'une machine informatique
Maintenant que vous avez compris le principe de fonctionnement des circuits électroniques logiques, nous conserverons la notation booléenne.
Avant que soient répandus les micro-contrôleurs (comme PICAXE, ARDUINO...) les appareils fonctionnant automatiquement n'avaient pas de programme codé dans un fichier.
Le fonctionnement automatique était obtenu par un circuit électronique de plusieurs portes AND, OR, NAND, ... soudés sur une plaque de circuit imprimé.
Il n'était pas possible de changer le fonctionnement après : le programme était en quelque sorte câblé, on parle de circuit combinatoire.
Voici quelques portes de base qui vous seront utiles pour la suite :
Exemple de circuit logique réalisant une opération mathématique
a- En examinant la table de vérité proposer l'intérêt de ce circuit logique.
b- En déduire l'utilité de la sortie c.
Autre exemple de circuit logique réalisant une opération mathématique
c- En examinant la table de vérité proposer l'intérêt de ce circuit logique.
d- En déduire l'utilité de la sortie c.
Ces deux exemples montre pourquoi un micro-processeur s'appelle aussi un calculateur !
Le coeur des machines informatiques : le micro-processeur
a- En quelle année est inventée le micro-processeur ?
A la différence des circuits combinatoires, le micro-processeur permet d'exécuter un programme informatique qui se trouve dans une mémoire.
Pour le faire fonctionner, il faut lui ajouter des interfaces d'entrée (au début un clavier) et de sortie (au début un écran n'affichant que des caractères alpha-numériques).
A la différence des circuits combinatoires vus précédemment, le micro-processeur est constitué de milliers de transistors, voire bien davantage aujourd'hui. cf article 01net.com. et article lmi.
b- Quel est le nom et le nombre de transistors du premier micro-processeur ?
c- Quel est l'ordre de grandeur de la largeur des gravures utilisée pour dessiner les circuits électroniques sur le silicium ?
A mettre en perspective de la taille, avec la même unité, d'un atome de silicium. Article 01.net