Le développement de la base de composants électroniques

En 1898, dans l'hebdomadaire illustré The Journal of New Discoveries and Inventions, un article a été publié intitulé Home-Based Wireless Wiring Experiments. L'émetteur a été fabriqué sur une bobine de Rumkorf, et le récepteur, en fait, était très similaire à A.S. Popova. En utilisant le récepteur et l'émetteur décrits, il a été possible de transmettre un signal à une distance pouvant aller jusqu'à 25 m, ce qui était à l'époque une énorme réussite.

Déjà en 1924, le premier numéro du magazine radio-amateur était publié. Au milieu des années 1930, le magazine a été rebaptisé "Radio Front" et sous ce nom, il a été publié jusqu'en juillet 1941. Pendant les années de la Seconde Guerre mondiale, le magazine n'a bien sûr pas été publié. Le premier numéro d'après-guerre du magazine a été publié en janvier 1946. C'est à partir de ce numéro de janvier que le magazine a commencé à s'appeler Radio. Sa couverture est représentée sur la figure.

La chose la plus frappante à ce sujet est qu'après les circuits des récepteurs détecteurs, le marquage couleur des résistances est donné, comme c'est le cas aujourd'hui! Certes, il indique également qu'il s'agit d'un nouveau marquage américain. En Russie, les résistances «rayées» ne sont apparues qu'à la fin du XXe siècle, et même à l'intérieur des magnétophones et téléviseurs radio importés. Mais "les nôtres" ont réussi dans les semi-conducteurs à code couleur: en essayant de répondre aux besoins de l'industrie de la défense, ils ont tout classifié à tel point qu'il est devenu tout simplement impossible de comprendre de quel type de transistor ou de diode il s'agissait. Ce marquage en couleur n'a commencé à être entièrement publié qu'à l'heure actuelle, seuls les transistors domestiques ont pratiquement cessé d'être utilisés.

Fig. 1. Couverture du premier numéro du magazine Radio

Dans un premier temps, le magazine a décrit la conception des récepteurs, émetteurs et amplificateurs audio. Dès les premiers numéros, le magazine Radio a publié des données de référence pour les tubes électroniques et autres composants radio. Des questions étaient également en cours de décision sur le point de départ des expériences de radio amateur: étudier la théorie ou prendre immédiatement un fer à souder?

La base de l'élément radio amateur

Un fait historique intéressant: quand il n'était pas encore fer à souder électrique, puis la pièce de cinq copeck habituelle est venue à la rescousse. Elle était aiguisée d'une certaine manière et rivetée à un fil de fer avec un manche en bois. Chauffée dans la flamme d'une lampe à alcool, la pièce remplissait complètement la fonction d'un fer à souder. Maintenant, bien sûr, de tels conseils semblent tout simplement ridicules, mais ça l'était!

Avec une base d'élément moderne, constamment mise à jour avec de nouveaux microcircuits et transistors, il n'y a tout simplement rien à voir avec un tel «fer à souder», car dans certains cas, il est nécessaire d'utiliser un microscope pour réparer un équipement électronique. Ainsi, la base élémentaire détermine non seulement la conception des appareils électroniques, mais aussi quels outils ces appareils seront assemblés ou réparés.

Tout simplement et clairement, le développement de la base des éléments peut être retracé sur différentes générations d'ordinateurs, selon la terminologie informatique moderne. Depuis près de quarante ans, le marché croissant des ordinateurs personnels, en tant que locomotive, entraîne la technologie du silicium derrière elle, ce qui provoque l'apparition de plus en plus de composants électroniques.

Ordinateurs électromécaniques

Même avant la création d'ordinateurs, des appareils informatiques électromécaniques étaient utilisés - onglets. Le premier tabulateur a été inventé en 1890 par Hermann Hopperit aux États-Unis, pour calculer les résultats d'un recensement. Les informations ont été saisies à l'aide de cartes perforées et les résultats du traitement ont été publiés sous forme d'impressions sur papier.

Les tabulateurs étaient le principal équipement des stations de comptage des machines - MCC. En URSS, MSS a survécu jusqu'aux années 70 du XXe siècle, au moins dans le cadre de grandes entreprises d'État. Le principal objectif du MCC était la paie.C'est à partir de là qu'apparaissent les feuilles de peuplement, encore appelées «racines».

L'aspect du tabulateur «moderne» est montré sur la figure (le carré du côté droit est le programme de travail tapé par des fils sur le panneau de brassage). Le poids d'une telle technologie informatique a atteint 600 kg.

Fig. 2. Onglet

Le «programme» est illustré dans la figure suivante. Des fils colorés reliaient les prises, qui de l'autre côté du panneau textolite se terminaient par des contacts pour la connexion au tabulateur.

Fig. 3. Panneau à onglets Patch

Aux États-Unis, en 1939, sur ordre des militaires, IBM développe l'ordinateur Mark 1. Sa base élémentaire est constituée de relais électromécaniques. Elle a terminé l'ajout de deux nombres en 0,3 seconde et la multiplication en 3. Mark 1 a été conçu pour calculer les tableaux balistiques. L'ordinateur Mark 1 contenait environ 750 mille pièces, dont la connexion nécessitait 800 km de câbles. Ses dimensions: hauteur 2,5 m, longueur 17 m.

Générations d'ordinateurs et base d'éléments

La première génération d'ordinateurs a été construite sur des tubes électroniques. Ainsi au Royaume-Uni en 1943, l'ordinateur Colossus a été créé. Certes, il était hautement spécialisé, son objectif était de déchiffrer les codes allemands en énumérant différentes options. L'appareil contenait 2000 lampes, tandis que la vitesse était de 500 caractères par seconde.

Le premier ordinateur à tube universel est ENIAC, créé en 1946 aux États-Unis sur ordre des militaires. Les dimensions de cet ordinateur sont très impressionnantes: 25 m de long et presque 6 m de haut. La machine contenait 17 000 tubes électroniques et effectuait environ 300 opérations de multiplication par seconde, ce qui est bien plus que la machine relais Mark 1. La consommation électrique était d'environ 150 kW. À l'aide de calculs informatiques, l'ENIAC a prouvé la possibilité théorique de créer une bombe à hydrogène.

En Union soviétique dans la période de 1948 à 1952, le développement des ordinateurs à tubes a également été effectué, comme aux États-Unis, utilisé principalement par les militaires. L'un des meilleurs ordinateurs à tubes de fabrication soviétique devrait être reconnu comme étant les machines de la série BESM (grande machine à calculer électronique). Au total, six modèles BESM-1 ... BESM-2 (tube) BESM-3 ... BESM-6 étaient déjà fabriqués avec des transistors. Au moment de la création, chaque modèle de cette série était le meilleur au monde dans la classe des ordinateurs universels.

La deuxième génération d'ordinateurs 1955 - 1970

La base élémentaire de la deuxième génération était constituée de transistors et de diodes semi-conductrices. Comparés aux ordinateurs à tubes, les ordinateurs à transistors étaient plus petits, la consommation d'énergie était également beaucoup plus faible. Les performances des ordinateurs de deuxième génération ont atteint jusqu'à un demi-million d'opérations par seconde, des dispositifs de stockage externes sur support magnétique sont apparus - des bandes magnétiques et des tambours magnétiques, des langages algorithmiques et des systèmes d'exploitation ont été créés.

La troisième génération d'ordinateurs 1965 - 1980

Pour la troisième génération, des microcircuits de faible et moyen degré d'intégration ont été utilisés comme base d'élément - jusqu'à plusieurs dizaines d'éléments semi-conducteurs étaient contenus dans un boîtier. Tout d'abord, ils étaient microcircuits de la série K155, K133. La vitesse de ces ordinateurs a atteint 1 million d'opérations par seconde, des terminaux vidéo alphanumériques monochromes sont apparus (des télétypes et des machines à écrire spéciales ont été utilisés dans les machines de deuxième génération).

La poursuite du développement de la base des éléments a conduit à la création de microcircuits d'intégration de grande taille (LSI) et de très grande taille (VLSI). Dans un cas, de tels microcircuits contiennent plusieurs centaines d'éléments. Ces microcircuits en URSS étaient représentés par la série K580.

Ordinateur de quatrième génération 1980 - Présent

Cette génération est née grâce à la création par Intel d'un microprocesseur en 1971, tout simplement révolutionnaire. La puce Intel 4004 avec une taille de cristal de 3,2 * 4,2 mm, contenait 2300 transistors et avait une fréquence d'horloge de 108 KHz. Sa puissance de calcul était équivalente à celle de l'ordinateur ENIAC. Sur la base de ce dispositif, un nouveau type de micro-ordinateur informatique a été créé.Les premiers ordinateurs personnels (PC) ont été lancés en 1976 par Apple, mais en 1980, IBM a pris les devants en créant son propre PC IBM, dont l'architecture est devenue la norme internationale pour les PC professionnels. Les processeurs Core i7 de deuxième génération actuels d'Intel contiennent plus d'un milliard de structures de transistors.

Fig. 4. Metcroprocessor intel

Microcontrôleurs

Une histoire sur le développement des composants électroniques de la radioélectronique serait incomplète pour ne pas dire microcontrôleurs si populaire maintenant dans les conceptions de radio amateur. Selon l'ancienne terminologie, ils étaient appelés micro-ordinateurs monopuce.

Un microprocesseur, une mémoire de programme et une RAM, des ports d'entrée / sortie sont combinés dans un boîtier à broches multiples. Pour compter les intervalles de temps, les microcontrôleurs ont des minuteries, de nombreux modèles ont des entrées analogiques, ce qui vous permet de vous passer de dispositifs ADC externes. Les contrôleurs avec un module PWM (PWM) sont utilisés dans les circuits des machines de soudage à onduleur et les entraînements réglables des moteurs électriques asynchrones. Il existe même des contrôleurs avec un canal radio intégré, ce qui permet une connexion sans fil.

Le premier microcontrôleur de la famille MCS-48 d'Intel 8048 est sorti en 1976. Il avait 27 lignes d'E / S, une minuterie à huit bits, une mémoire de données et une mémoire de programme, et, bien sûr, un microprocesseur. Actuellement, ces microcontrôleurs sont devenus une histoire.

Voir ce sujet: Programmation de microcontrôleurs pour débutants

8051 contrôleurs

En 1980, la famille Intel 8051 (MCS-51) est née. L'architecture de cette famille s'est avérée si réussie que les microcontrôleurs de cette famille sont encore utilisés aujourd'hui. Bien entendu, pendant ce temps, diverses entreprises (une dizaine environ) ont développé de nombreux modèles de cette famille. Un fait intéressant: le système d'instruction à microprocesseur n'a jamais changé depuis sa création, ce qui n'a pas empêché le développement de nouveaux modèles de microcontrôleurs. Au fil du temps, le MCS-51 cède la place à de nouvelles familles.

L'un d'eux est devenu Microcontrôleurs PIC Microchip. Leur popularité a été causée, tout d'abord, par des ports pratiques, à bas prix et à grande vitesse. Par conséquent, les PIC MK sont devenus les meilleurs lorsque vous souhaitez créer un système de contrôle peu coûteux et assez simple.

L'énorme popularité des microcontrôleurs parmi les jambons est causée non seulement par le faible prix de ces microcircuits, mais aussi par le fait que pour créer un nouvel appareil, il suffit d'écrire simplement un autre programme sur le MK. Ensuite, même sans rien changer dans le circuit, vous pouvez, par exemple, créer une horloge ou une minuterie multicanal à partir d'un fréquencemètre.

Ordinateur de cinquième génération

En fait, la lutte pour sa création entre les entreprises a commencé en 1981. La cinquième génération d'ordinateurs est censée ressembler à un cerveau humain contrôlé par la voix. La création d'une telle intelligence artificielle nécessitera le développement de technologies complètement différentes, de solutions techniques complètement différentes et la création d'une base élémentaire complètement nouvelle. Le Japon a déployé d'énormes efforts à cet égard, mais le résultat n'a pas encore été atteint. Les États-Unis ne veulent pas non plus être à la traîne du Japon - IBM mène également des recherches dans ce domaine. Mais les réalisations spéciales ne sont pas encore visibles.

Fig. 5. Microprocesseur moderne

Électronique grand public

Comme mentionné ci-dessus, le marché en pleine croissance et en développement des PC est devenu la locomotive du développement de l'électronique. Grâce à cela, les appareils électroménagers modernes ressemblent à un ordinateur spécialisé. Les téléviseurs, les cinémas maison, les lecteurs DVD ont des paramètres de fonctionnement tels qu'il y a vingt ans, c'était tout simplement impossible à imaginer.

Même machines à laver, réfrigérateurs, simples guirlande de nouvel an contrôlé par des microcontrôleurs. Jouets pour enfants chantant et parlant modernes fabriqués en Chine, également avec contrôle par microcontrôleur.Soit dit en passant, un fait frappant: dans les années soixante du XXe siècle, les Chinois ne pouvaient même pas lancer la production de récepteurs de détection, et maintenant presque tous les appareils électroniques sont fabriqués en Chine.

Dans l'industrie, tout dispositif de contrôle de processus technologique moderne, même pas très complexe, est basé sur des microcontrôleurs et, en règle générale, dispose d'une interface pour se connecter à un PC. Une telle interface est, par exemple, compteurs d'électricité électroniquesqui vous permet de les utiliser dans des systèmes de mesure automatiques.

La fiabilité des composants électroniques modernes est assez élevée. Néanmoins, il n'est pas rare qu'un équipement électronique devienne inutilisable et doive être réparé. Dans cas de panne d'équipements électroniques ménagers il n’est pas toujours possible d’emmener l’appareil défectueux dans un atelier spécialisé, ce n’est tout simplement pas partout. Puis des radio-amateurs viennent à la rescousse, réparant du matériel dans leurs ateliers à domicile.

Les qualifications de ces maîtres à domicile sont, en règle générale, très élevées, car une très large gamme d'équipements électroniques est en cours de réparation: des simples sonnettes aux systèmes de télévision par satellite. L'organisation et l'organisation de tels ateliers à domicile seront discutées dans le prochain article.

Boris Aladyshkin 

Voir aussi sur notre site internet:

L'histoire de la création et du développement des microcontrôleurs, leurs principaux types, fonctionnalités et différences

Atelier radio-amateur - outils, matériaux et instruments de mesure pour le travail