0:00:06.681,0:00:09.871 I moderni computer[br]stanno rivoluzionando le nostre vite, 0:00:09.871,0:00:13.726 svolgendo compiti inimmaginabili[br]anche solo decenni fa. 0:00:13.726,0:00:17.209 Questo è stato reso possibile da[br]una lunga serie di innovazioni, 0:00:17.209,0:00:22.680 ma esiste un'invenzione fondamentale[br]su cui quasi tutte le altre si basano: 0:00:22.680,0:00:24.198 il transistor. 0:00:24.198,0:00:25.292 Che cos'è, e come fa 0:00:25.292,0:00:30.403 un dispositivo del genere a rendere[br]possibile tutto ciò che fanno i computer? 0:00:30.403,0:00:34.239 Alla base, tutti i computer non sono altro[br]che ciò che il loro nome fa intendere, 0:00:34.239,0:00:37.362 macchine che eseguono[br]operazioni matematiche. 0:00:37.362,0:00:40.617 I primi computer erano[br]dispositivi di conteggio manuali, 0:00:40.617,0:00:41.929 come l'abaco, 0:00:41.929,0:00:44.341 mentre i più recenti utilizzavano parti meccaniche. 0:00:44.341,0:00:48.752 Ciò che li ha resi computer è stato[br]avere un modo di rappresentare i numeri 0:00:48.752,0:00:51.171 e un sistema per manipolarli. 0:00:51.171,0:00:53.563 I computer elettronici[br]funzionano allo stesso modo, 0:00:53.563,0:00:55.060 ma i numeri sono rappresentati 0:00:55.060,0:00:56.060 da tensioni elettriche, invece[br]che da disposizioni fisiche. 0:00:58.870,0:01:02.625 Molti computer del genere utilizzano una[br]matematica chiamata logica Booleana 0:01:02.625,0:01:04.949 che può assumere solo due valori, 0:01:04.949,0:01:07.584 cioè le condizioni logiche[br]"vero" e "falso," 0:01:07.584,0:01:11.319 rappresentate dai[br]numeri binari uno e zero. 0:01:11.319,0:01:14.246 Questi sono rappresentati[br]da voltaggi alti e bassi. 0:01:14.246,0:01:17.899 Le equazioni sono implementate[br]tramite circuiti di reti logiche 0:01:17.899,0:01:21.014 che restituiscono uno[br]oppure zero in uscita 0:01:21.014,0:01:25.123 valutando se i segnali in entrata[br]soddisfano una certa condizione logica. 0:01:25.123,0:01:28.834 Questi circuiti eseguono[br]tre operazioni logiche fondamentali, 0:01:28.834,0:01:32.114 congiunzione, disgiunzione e negazione. 0:01:32.114,0:01:36.751 La congiunzione funziona come "porta AND"[br]e fornisce un voltaggio in uscita alto 0:01:36.751,0:01:40.517 solo se riceve [br]due voltaggi alti in entrata, 0:01:40.517,0:01:43.158 e gli altri tipi di porta[br]funzionano in modo simile. 0:01:43.158,0:01:46.594 I circuiti possono essere combinati[br]per eseguire operazioni complesse, 0:01:46.594,0:01:48.755 come addizione e sottrazione. 0:01:48.755,0:01:51.393 I programmi per computer[br]consistono di istruzioni 0:01:51.393,0:01:54.838 per eseguire queste operazioni[br]elettronicamente. 0:01:54.838,0:01:58.024 Questo tipo di sistema ha bisogno[br]di un metodo accurato 0:01:58.024,0:02:00.243 per controllare la corrente elettrica. 0:02:00.243,0:02:02.785 I primi computer elettronici, come l'ENIAC 0:02:02.785,0:02:05.556 utilizzavano un dispositivo[br]chiamato tubo a vuoto. 0:02:05.556,0:02:07.712 La sua forma primitiva, il diodo, 0:02:07.712,0:02:12.316 consisteva in due elettrodi in[br]un contenitore di vetro sottovuoto. 0:02:12.316,0:02:17.115 Applicando una tensione al catodo,[br]questo si scalda e rilascia elettroni. 0:02:17.115,0:02:20.492 Se l'anodo è ad un livello di potenziale[br]leggermente più positivo 0:02:20.492,0:02:22.839 gli elettroni ne vengono attratti, 0:02:22.839,0:02:24.384 chiudendo il circuito. 0:02:24.384,0:02:27.476 Questo flusso di corrente unidirezionale[br]poteva essere controllato 0:02:27.476,0:02:29.766 variando la tensione al catodo, 0:02:29.766,0:02:33.209 facendogli così rilasciare[br]più o meno elettroni. 0:02:33.209,0:02:34.910 Il passo successivo fu il triodo, 0:02:34.910,0:02:37.875 che utilizza un terzo elettrodo[br]chiamato griglia. 0:02:37.875,0:02:41.484 Si tratta di uno strato di filo[br]tra l'anodo e il catodo 0:02:41.484,0:02:43.767 attraverso cui passano gli elettroni. 0:02:43.767,0:02:46.243 Cambiando il suo voltaggio,[br]la griglia respinge 0:02:46.243,0:02:49.749 oppure attrae gli elettroni[br]emessi dal catodo, 0:02:49.749,0:02:52.356 permettendo rapidi[br]cambiamenti di corrente. 0:02:52.356,0:02:57.577 L'abilità di amplificare i segnali rese il[br]triodo fondamentale per le comunicazioni 0:02:57.577,0:03:00.085 radio e a lunga distanza. 0:03:00.085,0:03:04.593 Ma nonostante questi progressi, i tubi a[br]vuoto erano ingombranti e poco affidabili. 0:03:04.593,0:03:09.156 Con 18.000 triodi, l'ENIAC era grande[br]quasi quanto un campo da tennis 0:03:09.156,0:03:11.219 e pesava 30 tonnellate. 0:03:11.219,0:03:13.258 I tubi si guastavano[br]un giorno sì e uno no, 0:03:13.258,0:03:19.494 e in un'ora consumava l'elettricità[br]di 15 abitazioni in un giorno. 0:03:19.494,0:03:21.460 La soluzione fu il transistor. 0:03:21.460,0:03:24.455 Al posto degli elettrodi[br]si utilizza un semiconduttore, 0:03:24.455,0:03:26.992 come silicio "drogato"[br]con diversi elementi 0:03:26.992,0:03:29.926 per creare uno strato[br]di tipo N che emette elettroni 0:03:29.926,0:03:32.655 e uno di tipo P che li assorbe. 0:03:32.655,0:03:35.418 Questi sono disposti[br]su tre livelli alternati 0:03:35.418,0:03:37.202 con un terminale per ognuno. 0:03:37.202,0:03:39.933 L'emettitore, la base e il collettore. 0:03:39.933,0:03:42.155 In questo tipico transistor NPN, 0:03:42.155,0:03:45.373 a causa di alcuni fenomeni[br]sull'interfaccia P-N 0:03:45.373,0:03:50.398 si forma una regione tra l'emettitore[br]e la base chiamata giunzione P-N. 0:03:50.398,0:03:52.491 Conduce elettricità solamente quando 0:03:52.491,0:03:56.604 viene applicato un voltaggio[br]superiore ad una certa soglia. 0:03:56.604,0:03:58.990 In caso contrario, rimane spento. 0:03:58.990,0:04:02.339 In questo modo, piccole variazioni[br]nel voltaggio di ingresso 0:04:02.339,0:04:07.130 vengono usate per commutare velocemente[br]correnti in uscita alte o basse. 0:04:07.130,0:04:12.186 Il vantaggio del transistor risiede[br]nella sua efficienza e compattezza. 0:04:12.186,0:04:16.564 Dato che non richiedono riscaldamento,[br]sono più durevoli e usano meno potenza. 0:04:16.564,0:04:22.332 L'ENIAC è ora sorpassato da un singolo[br]microchip grande quando un'unghia, 0:04:22.332,0:04:24.612 che contiene miliardi di transistor. 0:04:24.612,0:04:27.057 Eseguendo trilioni di calcoli al secondo, 0:04:27.057,0:04:30.541 potrebbe sembrare che[br]i computer odierni facciano miracoli 0:04:30.541,0:04:31.795 ma, alla base di tutto, 0:04:31.795,0:04:36.555 ogni singola operazione è ancora semplice[br]come l'azionamento di un interruttore.