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« Les composants »
La diode et la triode
On entre dans le domaine de l'électronique
Le tube électronique a d'abord été utilisé pour ses qualités d'amplificateur de signaux électriques. Mais on peut aussi l'utiliser comme un interrupteur instantané et il a remplacé le relais dans les premiers calculateurs.
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C'est un composant qui ne conduit le courant que dans un sens. On a su faire des diodes dès le début de l'électricité, en associant des métaux et divers oxydes. Ceci permettait de « redresser » le courant alternatif pour en faire du courant continu.
Ensuite la maîtrise des matériaux semi-conducteurs a permis de fabriquer des diodes miniatures qui se prétaient très bien à la réalisation des circuits logiques.
La photo ci-contre montre une des premières diodes miniatures (vraisemblablement une « diode à pointe »), dans un boîtier « luxueux » en céramique avec les fils de connexion vissés de chaque côté.
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La diode permet de réaliser les fonctions ET et OU.
Le petit schéma ci-contre est établi pour des signaux logiques tels que "0" = 0V et "1" = +5V.
Ou plus exactement "O" pour un signal <2,5V et "1" pour un signal >2,5V
Les diodes sont représentées par les "triangles". Elles conduisent dans le sens triangle vers barre.
Les chicanes en haut et en bas sont des "résistances" qui contrôlent le courant dans le circuit.
Si les 3 entrées du circuit "ET" sont à 5V, aucun courant ne circule dans les diodes (elles sont bloquées) et l'entrée du circuit "OU" reçoit ~4V, la diode conduit et on retrouve 3,5V à la sortie (très approximativement).
Mais le signal électrique s'affaiblit : on ne peut pas augmenter beaucoup le nombre de circuits logiques à diodes et résistances en cascade. Il faut ajouter des circuits actifs
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Avec le tube électronique, on entre de plein pied dans le monde de l'électron, de la façon la plus pure possible : on manipule des électrons dans le vide d'une ampoule de verre...
Le principe général d'un tube électronique est de chauffer un élément métallique (cathode) qui va « lacher » des électrons dans le vide. Ceux-ci vont être attirés par une plaque (anode) portée à une tension positive. Une grille située entre les deux va permettre de régler la quantité de courant qui circule.
Ce type de tube est appelé « triode ».
Dans les ordinateurs, la triode va amplifier le signal. Par construction une triode assure la fonction "NON".
Deux triodes (ou une double triode dans la même ampoule de verre, comme le tube ECC81 ci contre) peuvent former une "bascule" et mémoriser un bit.
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Ci contre, une bascule mémoire sur chassis enfichable provenant d'un des premiers ordinateurs IBM.
Le tube électronique est plus rapide mais moins fiable que le relais, il fut utilisé de 1945 à 1960 dans les premiers vrais ordinateurs (17500 tubes dans l'ENIAC).
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Plusieurs bascules placées côte à côte forment un registre, capable de stocker un code, un caractère ou un nombre.
Le registre à tubes électroniques ci contre stocke 8 bits soit ce que nous appelons un "octet". Il peut contenir un caractère imprimable ou un nombre entre 0 et 255.
Ces sous-ensemble étaient utilisés dans la gamme IBM 700 avant l'arrivée des IBM 7000 à transistors en 1960
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Ci contre : le calculateur électronique Bull Gamma 3A de 1951 contenait quelques 400 tubes électroniques.
Une machine de ce type fut le premier calculateur électronique du « Laboratoire de calcul » de Jean Kuntzmann à l'Institut Polytechnique de Grenoble.