Розвиток елементної бази комп`ютерів

У 1883 р. Томас Альва Едісон, намагаючись подовжити термін праці лампи з вугільною ниткою, ввів у її вакуумний балон платиновий електрод і позитивну напругу і з`ясував, що у вакуумі між електродом і ниткою починає проходити струм. Не знайшовши ніякого пояснення настільки незвичайного явища, Едісон обмежився тим, що докладно описав його, про всякий випадок узяв патент і відправив лампу на Філадельфійську виставку. Про неї у грудні 1884 р. у журналі «Інженеринг» була надрукована замітка «Явище в лампочці Едісона».

Американський винахідник не розпізнав відкриття виняткової важливості (по суті, це було його єдине фундаментальне відкриття — термоелектронна емісія). Він не зрозумів, що його лампа розжарювання з платиновим електродом, власне кажучи, була першою у світі електронною лампою.

Першим, кому спала на думку ідея практичного використання «ефекту Едісона», був англійський фізик Дж. А. Флемінг (1849—1945). Працюючи з 1882 р. консультантом едісонівської компанії в Лондоні, він довідався про «явище» із перших вуст — від самого Едісона. Свій діод — двоелектродну лампу Флемінг створив у 1904 р У жовтні 1906 р. американський інженер Лі де Форест винайшов електронну лампу — підсилювач, або аудіон, як він її тоді назвав, що мав третій електрод — сітку. Ним був запроваджений принцип, на основі якого будувалися всі наступні електронні лампи, — керування струмом, що протікає між анодом і катодом, за допомогою інших допоміжних елементів. У 1910 р. німецькі інженери Лібен, Рейне і Штраус сконструювали тріод, сітка в якому виконувалася у формі перфорованого листа алюмінію і містилася в центрі балона, а щоб збільшити емісійний струм, вони запропонували вкрити нитку розжарювання шаром окису барію або кальцію. У 1911 р. американський фізик Ч. Д. Кулідж запропонував застосувати як покриття вольфрамової нитки розжарювання окис торію — оксидний катод — і одержав вольфрамовий дріт, який зробив переворот у ламповій промисловості.

У 1915 р. американський фізик Ірвінг Ленгмюр сконструював двоелектродну лампу — кенотрон, що застосовувалася як випрямна лампа в джерелах живлення. У 1916 р. лампова промисловість почала випускати особливий тип конструкції ламп — генераторні лампи з водяним охолодженням. Ідея лампи з двома сотками — тетрода — була висловлена в 1919 р. німецьким фізиком Вальтером Шотткі й незалежно від нього в 1923 р. — американцем Е. У. Халлом, а реалізована ця ідея англійцем X. Дж. Раундом у другій половині 20-х років минулого століття. У 1929 р. голландські вчені Г. Хольст і Б. Теллеген створили електронну лампу з трьома сітками — пентод. У 1932 р. був створений гептод, у 1933 — гексод і пектагрид, у 1935 р. З`явилися лампи в металевих корпусах. Подальший розвиток виробництва електронних ламп рухався шляхом поліпшення їхніх функціональних характеристик. У 1940;х—1950;х роках комп`ютери створювалися на основі електронних ламп. Тому комп`ютери були дуже великими (вони займали величезні зали), дорогими й ненадійними — адже електронні лампи, як і звичайні лампочки, часто перегоряють. Але в 1948 р. були винайдені транзистори — мініатюрні й недорогі електронні прилади, що змогли замінити електронні лампи. Це призвело до зменшення розмірів комп`ютерів у сотні разів і підвищення їхньої надійності. Перші комп`ютери на основі транзисторів з`явилися наприкінці 1950;х років, а до середини 60-х років були створені й значно компактніші зовнішні пристрої для комп`ютерів, що дозволило фірмі Digital Equipment випустити в 1965 р. перший міні-комп`ютер PDP-8 завбільшки з холодильник і вартістю всього 20 тис. дол. (комп`ютери 1940;х—1950;х років зазвичай коштували мільйони дол.). Після появи транзисторів найбільш трудомісткою операцією при виробництві комп`ютерів було з`єднання й спаювання транзисторів для створення електронних схем. Але в 1959 р. Роберт Нойс (майбутній засновник фірми Intel) винайшов спосіб, що дозволяє створювати на одній пластині кремнію транзистори і всі необхідні з`єднання між ними. Отримані електронні схеми почали називатися інтегральними схемами, або чіпами. У 1968 р. фірма Burroughs випустила перший комп`ютер на інтегральних схемах, а в 1970 р. фірма Intel почала продавати інтегральні схеми пам`яті. Надалі кількість транзисторів, що вдавалося розмістити на одиницю площі інтегральної схеми, збільшувалася приблизно вдвічі щороку, що й забезпечує постійне зменшення вартості комп" ютерів і підвищення їх швидкодії.

У середині 1960;х років голова Intel Gordon Moore вивів принцип, або закон, який діє протягом уже більше чотирьох десятиліть: кількість транзисторів у кожнім чіпі кремнієвої інтегрованої мікросхеми процесора подвоюється кожні два роки, і вартість кожного чіпа процесора зменшується вдвічі. транзистор електронний обчислювальний комп’ютер Процесор 8086, випущений у 1978 p., містив 29 тис. транзисторів, 80 386 (1985 р.) — 275 тисяч, Pentium (1993 p.) — 3,1 млн транзисторів, Pentium (1999 p.) — 18 млн транзисторів, a Pentium 4 (2001 p.) — 42 млн транзисторів.