La rivoluzione dei circuiti integrati

Nel 1958, l'ingegnere americano J.C. Kilby aprì l'era della miniaturizzazione dei circuiti elettronici riuscendo a combinare diversi componenti elettronici (transistor, diodi, resistenze, ecc.) su una piastrina di silicio di dimensioni più piccole di un francobollo. La produzione industriale dei circuiti integrati a partire dal 1961 costituisce la chiave di volta che porterà alla realizzazione di calcolatori poco ingombranti, sempre più potenti e al tempo stesso sempre più economici. I primi circuiti integrati comprendevano i componenti (transistor e altri elementi di supporto) sufficienti per realizzare solo alcune porte logiche, ma via via che il procedimento di integrazione si perfezionò, si ottennero circuiti integrati sempre più ricchi di componenti e dalle funzioni sempre più complesse, grazie ad una miniaturizzazione sempre più spinta. Il calcolatore IBM 360 e il PDP-11 della Digital Equipment Corporation furono i primi elaboratori ad adottare i circuiti integrati.

Nel 1971, tre ingegneri della Intel, Federico Faggin, Ted Hoff e S. Mazer, realizzarono un ulteriore passo in avanti in fatto di miniaturizzazione: progettarono e costruirono il primo microprocessore, cioè un’intera unità di calcolo (la CPU) in un singolo circuito integrato. Questo microprocessore fu denominato Intel 4004 e ad esso sono seguiti numerosi altri modelli, sempre più sofisticati e potenti che, grazie al loro basso costo, hanno determinato l'attuale enorme diffusione dei calcolatori.

Fig. 93. Alcuni circuiti integrati. Nel 1958, l'ingegnere americano J.C. Kilby della Texas Instruments aprì l'era della miniaturizzazione dei circuiti elettronici con l'invenzione del circuito integrato. Kilby riuscì a combinare diversi componenti elettronici (transistor, diodi, resistenze, ecc.) su una piastrina di silicio di dimensioni più piccole di un francobollo.

Fig. 94. Circuito integrato 7400 contenente quattro porte logiche NAND realizzato con soli transistor. Texas Instruments (anni ’70).

Fig. 95 Ingrandimento della superficie di un circuito integrato.

Fig. 96. Ingrandimento dell’Intel 4004. Su una piastrina 4 × 3 mm Faggin, Hoff e Mazer riuscirono ad inserire 2.250 transistor, che formavano il cuore di un intero calcolatore in grado di elaborare in parallelo 4 bit.

Fig. 97. Microprocessore Intel con chip visibile.

Fig. 98. Microprocessore Zilog Z80 e Intel 8080.

Fig. 99. Microprocessore Intel 80386 aperto.

Fig. 100. Scheda madre per microprocessore Intel 80286 (PC AT). Attualmente, in un personal computer sia la CPU (microprocessore), sia gran parte dei dispositivi indispensabili per l'attività della CPU possono essere realizzati con la tecnologia dei circuiti integrati, i quali possono essere disposti in una singola scheda, detta scheda madre. Questa si può considerare la parte più importante di un calcolatore. Nella scheda madre oltre al microprocessore e alla memoria centrale troviamo altre componenti che sono di supporto per il funzionamento e per la comunicazione tra le diverse unità.