WEBVTT

00:00:06.681 --> 00:00:09.871
I moderni computer
stanno rivoluzionando le nostre vite,

00:00:09.871 --> 00:00:13.726
svolgendo compiti inimmaginabili
anche solo decenni fa.

00:00:13.726 --> 00:00:17.209
Questo è stato reso possibile da
una lunga serie di innovazioni,

00:00:17.209 --> 00:00:22.680
ma esiste un'invenzione fondamentale
su cui quasi tutte le altre si basano:

00:00:22.680 --> 00:00:24.198
il transistor.

00:00:24.198 --> 00:00:25.292
Che cos'è, e come fa

00:00:25.292 --> 00:00:30.403
un dispositivo del genere a rendere
possibile tutto ciò che fanno i computer?

00:00:30.403 --> 00:00:34.239
Alla base, tutti i computer non sono altro
che ciò che il loro nome fa intendere,

00:00:34.239 --> 00:00:37.362
macchine che eseguono
operazioni matematiche.

00:00:37.362 --> 00:00:40.617
I primi computer erano
dispositivi di conteggio manuali,

00:00:40.617 --> 00:00:41.929
come l'abaco,

00:00:41.929 --> 00:00:44.341
mentre i più recenti utilizzavano parti meccaniche.

00:00:44.341 --> 00:00:48.752
Ciò che li ha resi computer è stato
avere un modo di rappresentare i numeri

00:00:48.752 --> 00:00:51.171
e un sistema per manipolarli.

00:00:51.171 --> 00:00:53.563
I computer elettronici
funzionano allo stesso modo,

00:00:53.563 --> 00:00:55.060
ma i numeri sono rappresentati

00:00:55.060 --> 00:00:56.060
da tensioni elettriche, invece
che da disposizioni fisiche.

00:00:58.870 --> 00:01:02.625
Molti computer del genere utilizzano una
matematica chiamata logica Booleana

00:01:02.625 --> 00:01:04.949
che può assumere solo due valori,

00:01:04.949 --> 00:01:07.584
cioè le condizioni logiche
"vero" e "falso,"

00:01:07.584 --> 00:01:11.319
rappresentate dai
numeri binari uno e zero.

00:01:11.319 --> 00:01:14.246
Questi sono rappresentati
da voltaggi alti e bassi.

00:01:14.246 --> 00:01:17.899
Le equazioni sono implementate
tramite circuiti di reti logiche

00:01:17.899 --> 00:01:21.014
che restituiscono uno
oppure zero in uscita

00:01:21.014 --> 00:01:25.123
valutando se i segnali in entrata
soddisfano una certa condizione logica.

00:01:25.123 --> 00:01:28.834
Questi circuiti eseguono
tre operazioni logiche fondamentali,

00:01:28.834 --> 00:01:32.114
congiunzione, disgiunzione e negazione.

00:01:32.114 --> 00:01:36.751
La congiunzione funziona come "porta AND"
e fornisce un voltaggio in uscita alto

00:01:36.751 --> 00:01:40.517
solo se riceve 
due voltaggi alti in entrata,

00:01:40.517 --> 00:01:43.158
e gli altri tipi di porta
funzionano in modo simile.

00:01:43.158 --> 00:01:46.594
I circuiti possono essere combinati
per eseguire operazioni complesse,

00:01:46.594 --> 00:01:48.755
come addizione e sottrazione.

00:01:48.755 --> 00:01:51.393
I programmi per computer
consistono di istruzioni

00:01:51.393 --> 00:01:54.838
per eseguire queste operazioni
elettronicamente.

00:01:54.838 --> 00:01:58.024
Questo tipo di sistema ha bisogno
di un metodo accurato

00:01:58.024 --> 00:02:00.243
per controllare la corrente elettrica.

00:02:00.243 --> 00:02:02.785
I primi computer elettronici, come l'ENIAC

00:02:02.785 --> 00:02:05.556
utilizzavano un dispositivo
chiamato tubo a vuoto.

00:02:05.556 --> 00:02:07.712
La sua forma primitiva, il diodo,

00:02:07.712 --> 00:02:12.316
consisteva in due elettrodi in
un contenitore di vetro sottovuoto.

00:02:12.316 --> 00:02:17.115
Applicando una tensione al catodo,
questo si scalda e rilascia elettroni.

00:02:17.115 --> 00:02:20.492
Se l'anodo è ad un livello di potenziale
leggermente più positivo

00:02:20.492 --> 00:02:22.839
gli elettroni ne vengono attratti,

00:02:22.839 --> 00:02:24.384
chiudendo il circuito.

00:02:24.384 --> 00:02:27.476
Questo flusso di corrente unidirezionale
poteva essere controllato

00:02:27.476 --> 00:02:29.766
variando la tensione al catodo,

00:02:29.766 --> 00:02:33.209
facendogli così rilasciare
più o meno elettroni.

00:02:33.209 --> 00:02:34.910
Il passo successivo fu il triodo,

00:02:34.910 --> 00:02:37.875
che utilizza un terzo elettrodo
chiamato griglia.

00:02:37.875 --> 00:02:41.484
Si tratta di uno strato di filo
tra l'anodo e il catodo

00:02:41.484 --> 00:02:43.767
attraverso cui passano gli elettroni.

00:02:43.767 --> 00:02:46.243
Cambiando il suo voltaggio,
la griglia respinge

00:02:46.243 --> 00:02:49.749
oppure attrae gli elettroni
emessi dal catodo,

00:02:49.749 --> 00:02:52.356
permettendo rapidi
cambiamenti di corrente.

00:02:52.356 --> 00:02:57.577
L'abilità di amplificare i segnali rese il
triodo fondamentale per le comunicazioni

00:02:57.577 --> 00:03:00.085
radio e a lunga distanza.

00:03:00.085 --> 00:03:04.593
Ma nonostante questi progressi, i tubi a
vuoto erano ingombranti e poco affidabili.

00:03:04.593 --> 00:03:09.156
Con 18.000 triodi, l'ENIAC era grande
quasi quanto un campo da tennis

00:03:09.156 --> 00:03:11.219
e pesava 30 tonnellate.

00:03:11.219 --> 00:03:13.258
I tubi si guastavano
un giorno sì e uno no,

00:03:13.258 --> 00:03:19.494
e in un'ora consumava l'elettricità
di 15 abitazioni in un giorno.

00:03:19.494 --> 00:03:21.460
La soluzione fu il transistor.

00:03:21.460 --> 00:03:24.455
Al posto degli elettrodi
si utilizza un semiconduttore,

00:03:24.455 --> 00:03:26.992
come silicio "drogato"
con diversi elementi

00:03:26.992 --> 00:03:29.926
per creare uno strato
di tipo N che emette elettroni

00:03:29.926 --> 00:03:32.655
e uno di tipo P che li assorbe.

00:03:32.655 --> 00:03:35.418
Questi sono disposti
su tre livelli alternati

00:03:35.418 --> 00:03:37.202
con un terminale per ognuno.

00:03:37.202 --> 00:03:39.933
L'emettitore, la base e il collettore.

00:03:39.933 --> 00:03:42.155
In questo tipico transistor NPN,

00:03:42.155 --> 00:03:45.373
a causa di alcuni fenomeni
sull'interfaccia P-N

00:03:45.373 --> 00:03:50.398
si forma una regione tra l'emettitore
e la base chiamata giunzione P-N.

00:03:50.398 --> 00:03:52.491
Conduce elettricità solamente quando

00:03:52.491 --> 00:03:56.604
viene applicato un voltaggio
superiore ad una certa soglia.

00:03:56.604 --> 00:03:58.990
In caso contrario, rimane spento.

00:03:58.990 --> 00:04:02.339
In questo modo, piccole variazioni
nel voltaggio di ingresso

00:04:02.339 --> 00:04:07.130
vengono usate per commutare velocemente
correnti in uscita alte o basse.

00:04:07.130 --> 00:04:12.186
Il vantaggio del transistor risiede
nella sua efficienza e compattezza.

00:04:12.186 --> 00:04:16.564
Dato che non richiedono riscaldamento,
sono più durevoli e usano meno potenza.

00:04:16.564 --> 00:04:22.332
L'ENIAC è ora sorpassato da un singolo
microchip grande quando un'unghia,

00:04:22.332 --> 00:04:24.612
che contiene miliardi di transistor.

00:04:24.612 --> 00:04:27.057
Eseguendo trilioni di calcoli al secondo,

00:04:27.057 --> 00:04:30.541
potrebbe sembrare che
i computer odierni facciano miracoli

00:04:30.541 --> 00:04:31.795
ma, alla base di tutto,

00:04:31.795 --> 00:04:36.555
ogni singola operazione è ancora semplice
come l'azionamento di un interruttore.