Technologie des Transistors et Circuits Intégrés

Architecture des systèmes informatiques : Aube de l'ère de l'information

• Présentation du cours : Le cours porte sur l'architecture des systèmes informatiques, plus précisément sur l'aube de l'ère de l'information.
• Source des notes : Les notes sont basées sur les notes de M. Bodin.
• Période du cours : Trimestre 1 2024-2025.
• Auteur du cours : Yves Dubois.
• Version du document : v5.000.

La machine de Turing

• Analogie océan/machine de Turing : L'océan est comparé à une machine de Turing, le sable étant la bande (tape). L'eau lit/écrit et efface les marques.
• Neal Stephenson (1999): Citation de Neal Stephenson dans "Cryptonomicon" décrivant un océan comme un type de machine de Turing.
• Définition de la machine universelle de Turing (1936) : C'est une machine théorique capable de calculer tout ce qui est calculable.
• Problème de l'arrêt (Entscheidungsproblem) : Le travail de Turing vise à démontrer l'inexistence d'un solveur mathématique universel, incapables de déterminer si un programme donné s'arrêtera ou non.
• Incapacité de construction de la machine: En pratique, une machine de Turing idéale requiert une bande infinie, impossible à reproduire.

La machine universelle de Turing et les ordinateurs modernes

• Fonction de modèle: Un dispositif pour être considéré comme un « ordinateur », doit pouvoir modéliser le fonctionnement d'une machine de Turing.
• Turing-complet : Un dispositif est qualifié de Turing-complet s'il peut modéliser toute machine de Turing (limité seulement par la capacité mémoire).

Les pionniers : Une comparaison (1941-1950)

• Tableau des ordinateurs pionniers : Le tableau compare plusieurs ordinateurs pionniers en fonction de critères tels que la date, l'utilisation de circuits logiques, de la capacité binaire et de leur programmation.
• Zuse Z3, Atanasoff-Berry, Colossus, Harvard Mark 1, Harvard Mark 2, Zuse Z4, Eniac, Manchester Mark 1, Pilot ACE: Le tableau liste des exemples d'ordinateurs qui ont significativement contribué au développement de l'informatique.
• Types de technologies utilisées (1940–1950): Tubes électroniques et transistors, etc.

Méthodes de mémoire (1940-1950)

• Mémoire RAM: Ligne de délai: La mémoire RAM à ligne de délai (1946) se basait sur un tube à mercure. Les signaux étaient transmis et retournés à travers la colonne de mercure.
• Mémoires, autres exemples: Exemples additionnels (tambour, tores magnétiques, mémoire ROM Rope memory et RAM 8 bits) avec leurs avantages et leurs caractéristiques.
• Schémas/images de mémoire: Images décrivant les architectures de la mémoire.
• Caractéristique de la mémoire: Rapidité (par exemple par rapport à la ligne de délai), le type de mémoire (par exemple, si elle est programmée ou non, la quantité de bits stockables).

Transistors (1947)

• Découvertes / inventions: Bardeen, Shockley, et Brattain ont été lauréats du prix Nobel de physique en 1956 pour leur invention du transistor à germanium.
• Avantages des transistors: Faible consommation, faible dissipation d'énergie, prix réduit, grande vitesse de commutation (particulièrement élevée, atteignant les 300 GHz), et petite taille par rapport à des tubes électroniques équivalents.
• Fonction en commutation: Description et image du transistor en tant que commutateur électronique.

Portes Logiques

• Portes logiques de base: Description des portes logiques.
• Tables de vérité: La description des tables de vérité pour les portes logiques.
• Représentation de circuits: Exemples de la représentation de circuits en utilisant les portes logiques.

Circuits intégrés (1959–1972)

• Premières générations: Présentation des premiers circuits intégrés, avec les inventeurs et les dates clés.
• Fairchild Type G (1962): Un circuit intégré important avec un grand nombre de circuits, à un prix compétitif, utilisé dans l'exploration spatiale du programme Apollo.
• Intel 4004 (1971) : Un microprocesseur 4 bits, un important précurseur des ordinateurs modernes, et description des composants et de la fréquence.
• Intel 8008 (1972): Description d'un processeur 8 bits, et architecture de l'époque associée.
• Datapoint 2200 (1970) : Description d'un ordinateur à taille de mots variables et description de la période.
• Digital PDP-8 (1965): Description et information clé de l'ordinateur, des détails sur les composants.
• Micral N (1973): Le premier micro-ordinateur développé en France.

Photolithographie

• Processus de fabrication de circuits intégrés: Détail des étapes de fabrication des circuits intégrés (mise en place de la plaque, masquage, exposition à la lumière, développement, gravure/traitement).

MOSFET

• Fonctionnement: Description du fonctionnement du MOSFET.
• Composants: Définition et description des composants comme la grille, la source, le drain.
• Image du MOSFET: Images permettant de démontrer la structure du MOSFET.

Technologie des circuits intégrés

• Fabrications: Détail sur les étapes de fabrication des circuits intégrés modernes

Bibliographie

• Citations clés et références: Ressources et sources de documentation précises et pertinentes pour le sujet.