Transistor logic
Transistor
Un transistor fonctionne comme un simple interrupteur électronique. On a un semi-conducteur, que l’on peut définir comme passant ou bloquant grâce à une entrée spéciale que l’on nomme “gate”, ou grille en français. Selon si l’on applique un courant ou non à la grille, le transistor agira comme un interrupteur fermé ou ouvert.
On peut voir un transistor comme un relais (un interrupteur électromécanique), mais très rapide et qui consomme peu d’énergie, tout en étant incroyablement petit.
Cette notion suffit pour comprendre ensuite tout le fonctionnement du processeur, qui n’est constitué que de transistors et résistances pour former des portes logiques (en fait il y a aussi des condensateurs, mais il n’est pas nécessaire de les comprendre pour assimiler la partie logique du système).
Il faut aussi ne pas oublier comment fonctionne le courant électrique, qui va toujours essayer de passer par le chemin le plus “court” (avec le moins de résistance) pour relier le “+” et le “-” (notre potentiel haut qui tente de rejoindre notre potentiel bas).
Un transistor sous forme schématique.
Ici, à gauche VCC indique notre potentiel “haut”, et GND notre potentiel bas (la terre). La résistance est la uniquement pour empêcher un court-circuit. C’est d’ailleurs la principale source de consommation de ces circuits (heureusement, plus tard de nouvelles techniques ont été inventées pour grandement diminuer la consommation énergétique des transistors).
Tout comme un interrupteur, le courant ne pourra passer que si le circuit est fermé, et donc que le transistor est passant. Pour que le transistor soit passant, il suffit que la grille (gate) soit alimentée. Sinon, le transistor agit comme un interrupteur ouvert et le courrant ne passe pas.
Portes logiques
Les portes logiques utilisent une combinaison de transistors. La porte logique la plus simple “not” est un simple inverseur et n’utilise qu’un seul transistor:
Il suffit d’inverser un NAND pour obtenir un AND, et un NOR pour obtenir un OR. À partir de ces portes logiques, on peut créer des structures beaucoup plus complexes.
Note: ci-dessus, un pixel bleu correspond a “Ground”, un pixel rouge a “Vcc”, et le pixel vert indique le transistor.