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Disciplina: ________________________ Professor: Tales Cabral [email protected]
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A História do Transistor
Disponível em: http://ultrafenix.blogspot.com/. Acesso em: Fevereiro de 2007.
“Pela primeira vez desde a sua invenção há 41 anos, a válvula que faz funcionar o seu rádio, opera as máquinas de soldagem,
abre portas (...) possui um rival. Ele é um dispositivo diminuto chamado transistor”. Com esta frase, a revista americana Popular
Science na sua edição de setembro de 1948 iniciava um artigo explicando aos leitores o advento do transistor, dispositivo cuja
invenção completa 60 anos neste domingo, 16 de dezembro.Trabalhando em 1947 nos lendários Laboratórios Bell, em Nova
Jersey, o trio de engenheiros William Shockley (1910-1989), John Bardeen (1908-1991) e Walter Brattain (1902-1987) pesquisava
o comportamento de cristais de germânio e de silício como semicondutores na tentativa de criar um substituto menor e mais
confiável para as antigas válvulas a vácuo – aquelas que existiam no interior dos enormes rádios na sala de estar dos nossos
avós e bisavós, nas décadas de 30 e 40.Shockley, Bardeen e Brattain acabaram inventando o transistor, dispositivo composto por
um material semicondutor, isto é, que podia tanto conduzir quanto isolar uma corrente elétrica, dependendo do resultado de uma
operação computacional. O invento, que valeu aos três engenheiros o Nobel de Química de 1956, foi a pedra fundamental da
indústria de tecnologia.Antes do transistor, havia no mundo apenas dois computadores – máquinas gigantescas e ultra-secretas
operadas pelos serviços de inteligência britânico e norte-americano. O primeiro computador eletrônico da história, o britânico
Colossus Mark 1, continha 1.500 válvulas e começou a operar em 1944 para decifrar as mensagens em código da Alemanha
nazista.Já o primeiro computador dos Estados Unidos, o ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), surgiu em 1946.
Pesava 27 toneladas, media 2,6 metros de altura e 26 metros de comprimento e ocupava uma área de 63 m², dimensões
necessárias para os seus 70 mil resistores e 17.468 válvulas. Bastava uma única válvula queimar para paralisar a máquina por
completo - o que acontecia diversas vezes por dia.O ENIAC consumia 160 kilowatts de energia e, quando ligado, causava
apagões na cidade de Filadélfia. Ele custou 450 mil dólares (algo como 260 milhões de dólares em valores de hoje) para realizar a
façanha de cinco mil cálculos matemáticos por segundo – o mesmo trabalho que faz hoje qualquer calculadora de bolso de 10
reais. Caso a comparação fosse feita com um Pentium IV, por exemplo, capaz de executar 300 milhões de instruções por
segundo, o ENIAC ficaria reduzido à condição de um mero ábaco.O advento do transistor deslanchou a miniaturização da
eletrônica, processo que somente se acelerou nas décadas seguintes. Em 1960, o transistor foi incorporado pela IBM no modelo
7090, o primeiro computador transistorizado comercial da história. Foi o início do reinado da Big Blue e de seus mainframes
milionários selados no interior dos antigos e indevassáveis Centros de Processamento de Dados.Nesse meio tempo, em 1955,
William Shockley decidiu sair do Bell Labs para fundar a Shockley Semiconductor em Palo Alto, na Califórnia. Em 1957, um grupo
de engenheiros saiu da Shockley para fundar a Fairchild Semiconductor. Entre eles estavam Robert Noyce e Gordon Moore, que
viriam a fundar a Intel. Bob Noyce queria simplificar a parafernália de dispositivos dentro dos computadores. Queria obter mais
com menos, meta também perseguida por outro engenheiro, Jack Kilby, que trabalhava na Texas Instruments.Trabalhando em
paralelo, Noyce (1927-1990) e Kilby (1923-2005) desenvolveram em 1958 o circuito integrado, uma lâmina de germânio (no caso
de Kilby) e outra de silício (preferido por Noyce) que agregava num único cristal semicondutor todos os transistores, resistores,
capacitores e circuitos. Eles patentearam o invento em separado, mas quem saiu na frente na sua comercialização foi a Fairchild
Semiconductor, em 1961. Já Kilby inventaria a calculadora portátil em 1967.Num artigo publicado em abril de 1965 no jornal
Electronics, Gordon Moore afirmou que o futuro da integração de circuitos era o futuro da eletrônica. Analisando o potencial dos
circuitos integrados, ele lançou as bases do que viria a ser chamado pela imprensa de Lei de Moore, para a qual o número de
transistores num chip dobra a cada 18 meses enquanto seu preço permanece inalterado.Para lucrar com esse prognóstico, Noyce
e Moore saíram da Fairchild para fundar em 1968 a Intel, fusão das palavras integrated electronics. Em 1971, eles criaram a pedra
basilar da microinformática.A idéia era dar um passo além da integração dos circuitos para unir num único dispositivo todas as
partes “pensantes” do computador, a unidade de processamento, a memória e os controles de entrada e saída de dados. O
resultado foi o primeiro microprocessador, o “chip” modelo 4004, uma lasca de silício de 4 mm por 3 mm com 2.300 transistores
miniaturizados. Era a peça que faltava para alguém criar o microcomputador.De lá para cá, o resto é história. A cada 18 meses a
Intel passou a tirar dos seus fornos novas gerações de chips sempre com o dobro da capacidade de processamento das gerações
anteriores. Nesse ínterim, foi lançado em 1975 o Altair, o primeiro microcomputador. Em 1977, dois garotos californianos
chamados Steve Jobs e Steve Wozniak construíram o revolucionário Apple II. E finalmente em 1981 a IBM decidiu parar de
ignorar o explosivo mercado de microcomputadores e lançou o IBM PC – com o sistema operacional DOS, da Microsoft.Conforme
Andy Grove, o empregado número 3 da Intel, me contou numa entrevista em 1996: “Quando desenvolvemos o microprocessador
sabíamos que era uma invenção revolucionária. Em 1971, no entanto, ninguém poderia prever a forma dramática como aquele
invento transformaria o mundo. Há 25 anos, a informática era privilégio do pequeno grupo de pessoas com acesso aos grandes
computadores. Hoje, qualquer PC de US$ 2 mil tem desempenho milhares de vezes superior. E dentro de uma década os chips
terão 50 milhões de transistores”.Em sua previsão, Grove se enganou em uma ordem de grandeza. Atualmente, um único chip
Intel de última geração possui 860 milhões de transistores miniaturizados espremidos em seu interior, podendo executar até 300
bilhões de operações por segundo – o equivalente a 60 milhões de ENIACs. E tudo começou com o bom e agora sexagenário
transistor.
Mas o que é um transistor?
O transístor (ou transistor) é um componente eletrônico que começou a se popularizar na década de 1950 tendo sido o principal
responsável pela revolução da eletrônica na década de 1960, e cujas funções principais são amplificar e chavear sinais elétricos.
O termo vem de transfer resistor (resistor de transferência), como era conhecido pelos seus inventores. Tem a principal função de
possibilitar ou não a passagem de energia pelo seu interior.
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Como funciona um chip de computador?
por Lorena Verli adaptado por Tales Cabral
Todos os tipos de chips - dos mais simples, como o de um relógio digital, aos mais complexos, como o de um poderoso Pentium 4
- não passam de um aglomerado de componentes eletrônicos, os transistores. Eles são a estrutura básica para que o computador
realize todas as suas atividades. O segredo é o material de que os transistores são feitos: o silício, um mineral que muda de
comportamento conforme a presença ou ausência de corrente elétrica. A partir dos sinais enviados pelo usuário (vale lembrar que,
dentro do computador, uma ordem como um toque no teclado é transformada em uma série de impulsos elétricos), os transistores
em conjunto são capazes de armazenar dados e realizar operações aritméticas que possibilitam todas as funções do computador,
de um simples digitar de letras às mais complexas como multimídia. Apesar de o transistor ter sido inventado em 1947, somente
em 1971 a Intel conseguiu a enorme façanha de colocar 2.300 deles dentro de uma pastilha de 3 por 4 milímetros, criando o
primeiro chip. Hoje, um processador Pentium 4 possui 42 milhões de transistores.
A “Caixa-preta”
Dentro de um chip ficam 42 milhões de componentes eletrônicos
1. A placa mãe é a unidade central de todo computador, responsável pela conexão de todas as peças que formam a máquina. De
todos os seus componentes, os mais importantes são os diferentes tipos de chip que ela contém
2. Visto de fora, o chip é um quadradinho preto minúsculo, mas essa é apenas a sua embalagem - a parte funcional não chega a
ter o tamanho de uma unha. Dentro desse ambiente ficam os componentes responsáveis pela "mágica" digital: os transistores
3. O transistor é uma pecinha com três filamentos metálicos - o emissor, a base e o coletor - e camadas de silício, um material que
pode permitir ou não a passagem de corrente elétrica. Lembre-se que a corrente é feita de elétrons, as partículas negativas dos
átomos
4. Quando o usuário dá uma ordem ao computador, podem ocorrer duas coisas nos transistores. A primeira é a ordem não mudar
nada: os elétrons do silício tipo P ficam dispersos e não passa corrente do emissor ao coletor. Nesse caso, é como se o transistor
fosse um interruptor desligado
5. A segunda possibilidade é a ordem disparar uma carga positiva na base do transistor. Isso atrai os poucos elétrons que se
encontram no silício tipo P, fazendo com que eles formem uma "ponte" de elétrons entre o emissor e o coletor. Resultado: ocorre
uma corrente elétrica entre esses dois pólos. Nesse caso, é como se o transistor fosse um interruptor ligado
6. Cada ordem do usuário (por exemplo, apertar a letra "m" no teclado) aciona, no mínimo, oito transistores. De acordo com a
ordem dada, chegam às bases dos transistores pulsos de energia diferentes, permitindo ou não a passagem de corrente
7. Quando ocorre a passagem de corrente, o transistor está ligado e é representado na linguagem do computador pelo número 1.
Quando não ocorre passagem de corrente, o transistor está desligado e significa, na linguagem da máquina, o número 0.
8. A partir daí, cada 0 ou 1 interpretado pelo chip é chamado de bit. Um conjunto de oito bits forma um byte. Tudo que entra no
chip é convertido em bytes, que fica sendo a unidade básica de informação com a qual um computador trabalha
9. Para possibilitar a troca de dados entre máquinas, os programadores criaram um código de bytes com 256 combinações,
suficiente para representar todas as letras, números e símbolos usados pelo computador. É lá que está estabelecido que a letra
"m" corresponde a 01101101
10. Ainda assim, o computador não teria utilidade se não houvesse algo capaz de transformar esse monte de zeros e uns numa
forma compreensível para os usuários. Quem faz essa tarefa são os sistemas operacionais, como o Windows, o Linux ou o DOS,
que usam o código de bytes para "traduzir" as sequências em linhas de programação
11. Após traduzir o comando que você envia para o seu computador, o sistema operacional manda o chip enviar a informação
processada para a placa de vídeo, que irá representá-la na tela da máquina. Assim, você consegue ver a letra "m" no monitor.
Toda essa operação que você demorou para executar acontece em milésimos de segundo!