Scienze Motorie: Informatica Generale ed Applicata
I transistor
© Emanuele Lattanzi
Urbino – A.A. 2005-2006
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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.
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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
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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
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“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
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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
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Rappresentazione della porta logica
Ingressi
Uscita
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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
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Uscita
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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
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Rappresentazione della porta logica
Ingressi
Uscita
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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
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Uscita
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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
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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
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