05-A kapcsolóktól a chipekig
A 04-es rész lehet, hogy rémisztő volt, hiszen a villanynak egy egészen új oldalát ismertük meg. Relékkel szinte bármit meg tudtunk csinálni - sőt, láttunk embereket akik számítógépet is csinálnak reléből.
De vajon ez-e a megfelelő technológia mindenre? Hát persze, hogy van jobb.
A technológia változása
A relé lassú, amíg átváltja az érintkezőit, eltelik 1-2 tized másodperc is. Ez önmagában nem sok idő, de emlékszel Harry Porter relés számítógépének a hangjára? Másodpercenként kettő alkalommal sok-sok kattanás ahogy kapcsolgatnak a relék. Másodpercenkét két utasítást hajtott végre. Az nem annyira sok, a mai gépek néhány milliárdot hajtanak végre másodpercenkét :)
A relé utáni következő technológia az elektroncső, majd a tranzisztor. Az elv ugyanaz: villannyal vezéreljünk villanyt.
- 1835, az első relé Edward Davy
- 1907, az első elektroncső (trióda) Lee de Forest
- 1947, az első tranzisztor Bell laboratórium, USA
Relé, elektroncső, tranzisztor
A relé olcsó és rendelkezésre áll, csak lassú, és sok relé sok tekercse sok villanyt fogyaszt.
Az elektroncsőben nincs mozgó alkatrész, ezért nagyon gyors a reléhez képest. Sajnos azonban törékeny, nagy villany kell a működéséhez, és melegszik is.
A tranzisztorban nincs mozgó alkatrész, sokkal gyorsabb, nincs benne semmi törékeny, és szuper. A mai számítógépek is felokosított tranzisztorokkal működnek.
Mi az, hogy integrált áramkör?
A tranzisztor voltaképpen sokkal kisebb belülről, mint amekkora kívülről. Tulajdonképpen elférne egymás mellett több tranzisztor is, de annak meg sok kivezetés kell, a sok kivezetésnek meg sok hely kell. Hiába is kicsi minden belül, a mérnökök nem tudnak tizedmiliméteres vezetékekkel dolgozni, így a kivezetéseknek "emberi" méretűnek kell lennie.
Mi lenne, ha nem alkatrészeket zsúfolnánk egymás mellé, hanem egy teljes áramkört? A teljes áramkörnek sokkal kevesebb bemenete és kimenete van! Belül lehet bonyolult, a belső drótok vékonyak! Az így összezsúfolt kész áramkört nevezik integrált áramkörnek angolul Integrated Circuit, innen az IC rövidítés - a vonathoz semmi köze).
Ilyen volt eddig a csodacsengőnk:
A csodacsengő logikája
Ha ezt egyszerűsíteni akarjuk, akkor a rengeteg relé, drót, miegymást kicseréljük pici tranzisztorokra, jól összekötjük őket, beletesszük egy pici dobozba, és ez lesz az integrált áramkör!
A csodacsengő integrált áramkörrel
Taps! Végre valami egyszerűbb lett! Vagy nem? Voltaképpen nem lett semmi egyszerűbb, csak mi változtunk. Nem foglalkozunk azzal, hogy melyik alkatrészt hogyan kötik össze az integrált áramkörön belül. Az egész integrált áramkört egy "doboznak" nézzük, amibe beküldünk villanyokat, és valami logika szerint kiküld villanyokat, és kész.
Egy tranzisztor, vagy 100-1000-sok millió tranzisztor egy ICben
Mi az, hogy chip?
Ez az integrált áramkör belseje, de gyakran használják az integrált áramkör szinonímájaként is. Az angol chip szó azt jelenti, hogy valaminek a darabkája.
Ezek a darabkák egy burgonya szétvágásával keletkeztek
Az integrált áramköröket szilícium-lapon készítik, ami így néz ki:
Ez pedig egy kerek szilícium-lap, amit szét fognak vágni
A kerek szilícium lapon a sok kis téglalapnyi békalárva egy-egy integrált áramkör. Egyszerre egy ilyen lapon gyártanak több száz azonos integrált áramkört, majd ezt a lapot felszeletelik a darabkáira. Ezután embernek való kivezetéseket kötnek hozzá, és beöntik műanyagba.
Mivel ezt is felvágják, mint a krumplit, ezért ez is chip.