Architectures matérielles et Systèmes d'exploitation

I- Circuits logiques

Afficher Portes logiques

Cacher Portes logiques

1) Le transistor
Inventé en 1947 par les Américains John Bardeen, William Shockley et Walter Brattain, le transistor est le composant fondamental de tout ordinateur moderne.
Les ordinateurs plus anciens fonctionnaient à l'aide d'autres dispositifs, appelés tubes à vide, ou "lampes" (on en retrouve encore dans certains ampli audio pour leur manière particulière d'amplifier une signal analogique), mais ils consommaient beaucoup plus d'énergie, étaient moins fiables et bien moins rapides.

Tube à vide

Réplique du premier transistor
Alcatel-Lucent©

Transistor pour montages électroniques courants
Les transistors sont de plus nettement plus simples à réduire et grâce à eux des ordinateurs tenant dans une grande salle ont vu leur taille réduire, tout en permettant d'augmenter leur vitesse de façon exponentielle

L'ENIAC en 1953

Intel8086 (1978)
29000 transistors en 3µm

Apple M1 (2020)
16 milliards de transistors en 5nm

Qu'est-ce qu'un transistor ?
Dans le cadre de son utilisation en informatique, c'est essentiellement un interrupteur capable de laisser passer le courant en fonction d'un signal électrique.

Schéma d'un transistor :
La tension de référence est reliée au collecteur, et on peut lire le signal aux bornes de la résistance située entre la base et la masse. Si une tension suffisante est appliquée à l'émetteur, le transistor laisse passer le courant et la tension de référence se retrouve au point B. Dans le cas contraire, le point B reste au potentiel de la masse, soit 0V.

Ainsi un transistor peut opérer des 0 et des 1 qui correspondront au potentiel haut ou bas.
2) porte logique
En combinant des transistors de différentes façon, il est possible de construire des portes logiques. Ces systèmes vont afficher une (ou plusieurs) sortie.s à l'état haut ou bas en fonction de l'état de leurs entrées : on peut alors réaliser une opération booléenne (voir le premier chapitre).

"ET" logique

"OU" logique

"NON-ET" logique

"NON-OU" logique

"OU exclusif" logique
3) Circuit logique
Un circuit logique est un assemblage de portes logiques. Il est possible de réaliser n'importe quel circuit logique simplement à partir des portes NON-ET (ou NAND).
A vous de jouer !
Le site NANDgame vous propose de construire progressivement les différentes fonctions présentes dans un ordinateur. Il n'est pas nécessaire d'aller aussi loin : votre objectif est d'assembler progressivement les portes et fonctions logiques jusqu'à réussir à assembler un additionneur.

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Affiche corrigé