transistor e Boole - Lorenzo Marafatto Home
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Scienze Motorie: Informatica Generale ed Applicata I transistor © Emanuele Lattanzi Urbino – A.A. 2005-2006 1/10 Scienze Motorie: Informatica Generale ed Applicata I transistor come interruttori Un transistor non è altro che un interruttore totalmente elettrico (non ha nessuna parte meccanica) Un interruttore ha il compito di permettere o meno il passaggio di corrente in relazione al suo stato (accesso o spento) Normalmente un interruttore è comandato da un’azione meccanica (pressione di un pulsante, rotazione di una manopola, spostamento di una leva, ecc) aperto Æ spento chiuso Æ accesso Un transistor è un interruttore comandato da un impulso elettrico. © Emanuele Lattanzi Urbino – A.A. 2005-2006 2/10 1 Scienze Motorie: Informatica Generale ed Applicata Funzionamento di un transistor Un transistor funge da interruttore permettendo o meno il passaggio di corrente dal terminale 1 al terminale 2 in base allo stato di un terzo terminale detto GATE In particolare se al gate viene applicata una tensione allora il terminale 1 e il terminale 2 si trovano connessi (interruttore chiuso Æ passaggio di corrente) Al contrario, se al gate non è applicata nessuna tensione il transistor corrisponde ad un interruttore aperto (non c’è passaggio di corrente) E’ possibile creare transistor della dimensione di poche decine di nanometri © Emanuele Lattanzi Urbino – A.A. 2005-2006 3/10 Scienze Motorie: Informatica Generale ed Applicata Dai transistor alla CPU Il transistor è l’elemento fondamentale di un moderno processore Nonostante la sua funzionalità sia estremamente semplice, con opportune combinazioni di transistor è possibile descrivere comportamenti molto complessi Pochi transistor vengono connessi tra di loro per dare luogo alle così dette PORTE LOGICHE Le porte logiche sono gli elementi funzionali che stanno alla base degli attuali processori Porte logiche diverse implementano diverse funzioni logiche Diverse porte logiche opportunamente collegate danno luogo a componenti complessi in grado di implementare particolari funzionalità Addizionatori comparatori Unità di controllo © Emanuele Lattanzi Urbino – A.A. 2005-2006 4/10 2 Scienze Motorie: Informatica Generale ed Applicata “Porte logiche” Una porta logica è un dispositivo che dati dei valori di ingresso produce un valore di uscita Vengono dette logiche perché implementano le operazioni logiche dell’algebra di BOOLE AND OR XOR NOT Le porte logiche possono essere realizzate mediante varie tecnologie, come ingranaggi, relè e dispositivi ottici ma attualmente vengono costruite grazie ai transistor © Emanuele Lattanzi Urbino – A.A. 2005-2006 5/10 Scienze Motorie: Informatica Generale ed Applicata L’operazione booleana AND Riflette la veridicità o la falsità di un’asserzione formata unendo tramite la congiunzione e due asserzioni più piccole o più semplici Queste asserzioni hanno la seguente forma: a AND b dove a e b rappresentano la veridicità o la falsità delle asserzioni più piccole (gli ingressi) e l’asserzione composta è il risultato dell’operazione booleana e rappresenta la veridicità o la falsità dell’asserzione stessa Queste asserzioni sono vere quando ambedue le componenti sono vere Tabella della verità Ingressi Uscita Falso – Falso Falso Falso – Vero Falso Vero – Faslo Falso Vero – Vero Vero © Emanuele Lattanzi Rappresentazione della porta logica Ingressi Uscita Urbino – A.A. 2005-2006 6/10 3 Scienze Motorie: Informatica Generale ed Applicata L’operazione booleana OR Riflette la veridicità o la falsità di un’asserzione formata unendo tramite la congiunzione o due asserzioni più piccole o più semplici Queste asserzioni hanno la seguente forma: a OR b dove a e b rappresentano la veridicità o la falsità delle asserzioni più piccole (gli ingressi) e l’asserzione composta è il risultato dell’operazione booleana e rappresenta la veridicità o la falsità dell’asserzione stessa Queste asserzioni sono vere quando almeno una delle due è vera Tabella della verità Ingressi Uscita Falso – Falso Falso Falso – Vero Vero Vero – Faslo Vero Vero – Vero Vero Rappresentazione della porta logica Ingressi © Emanuele Lattanzi Uscita Urbino – A.A. 2005-2006 7/10 Scienze Motorie: Informatica Generale ed Applicata L’operazione booleana XOR Nella lingua inglese (e anche in quella italiana) non esiste una congiunzione che possa rendere il significato di XOR Queste asserzioni hanno la seguente forma: a XOR b dove a e b rappresentano la veridicità o la falsità delle asserzioni più piccole (gli ingressi) e l’asserzione composta è il risultato dell’operazione booleana e rappresenta la veridicità o la falsità dell’asserzione stessa Queste asserzioni sono vere quando uno solo dei suoi ingressi è vero ma non entrambi Tabella della verità Ingressi Uscita Falso – Falso Falso Falso – Vero Vero Vero – Faslo Vero Vero – Vero Falso © Emanuele Lattanzi Rappresentazione della porta logica Ingressi Uscita Urbino – A.A. 2005-2006 8/10 4 Scienze Motorie: Informatica Generale ed Applicata L’operazione booleana NOT L’operazione NOT è diversa dalle altre in quanto agisce su un solo ingresso trasformandolo. Equivale alla dicitura NON della lingua italiana Queste asserzioni hanno la seguente forma: NOT a dove a rappresenta la veridicità o la falsità dell’asserzione semplice Il risultato dell’operazione NOT è sempre l’opposto dell’ingresso Tabella della verità Ingresso Rappresentazione della porta logica Uscita Falso Vero Vero Falso Ingresso © Emanuele Lattanzi Uscita Urbino – A.A. 2005-2006 9/10 Scienze Motorie: Informatica Generale ed Applicata Dalle porte logiche ai componenti complessi Come posso tramite semplici porte logiche definire oggetti complessi come Addizionatori ? Unità di controllo ? Registri, ecc ? Esempio di un’addizione Base 10 1223 + 2001 = ------3224 © Emanuele Lattanzi Base 2 La funzione di addizione è una funzione complessa 0110 + 0101 = ------- La funzione di addizione è quasi identica ad un’operazione di tipo XOR 1011 Urbino – A.A. 2005-2006 10/10 5
