שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.
»
«
מהו הטרנזיסטור ולמה הוא כה חשוב בעידן המודרני?
הטְרַנזיסְטוֹר (Transistor) הוא רכיב אלקטרוני המשמש כמתג אלקטרוני. הטרנזיסטור בנוי מחומר מוליך למחצה. הוא אחד מהמרכיבים החשובים בתעשיית האלקטרוניקה המודרנית ובטכנולוגיה העולמית בכלל.
הטרנזיסטור החליף את שפופרת הריק, ששימשה את תעשיית האלקטרוניקה עד שנות ה-60 של המאה הקודמת, אבל עם השנים הוא היה לרכיב מפתח בכל תעשיית האלקטרוניקה המודרנית.
בעצם הטרנזיסטור הומצא בזמנו בתור היחידה הקטנה ביותר באלקטרוניקה שממירה מתח חשמלי למצבים של דולק וכבה, אם תרצו 0 או 1.
שם הרכיב "טרנזיסטור" מורכב משילוב של המלים מוליך, או מעביר (טרנס) ומתנגד (רזיסט). הוא הפך בשנות השישים גם לכינוי של "רדיו הטרנזיסטור", אותו מקלט רדיו נייד וזעיר, שהיה מהפכני ביחס למכשירי הרדיו הגדולים שלפניו (אלו שהיום נהוג לכנות "רדיו סבתא").
יתרונותיהם העיקריים של הטרנזיסטורים היו גודלם הזעיר, ההספק החשמלי הנמוך שהם צרכו והאמינות הרבה שלהם, בעיקר בהשוואה ל"מנורות" (שמן העממי של שפופרות הריק), שנשרפו והיו זקוקות להחלפה מעת לעת.
גם פשטות הייצור הנמוך של הרכיבים הטרנזיסטוריים, שאיפשרה ייצור של כמויות גדלות והולכות, עד כמויות אדירות במחיר נמוך מאד, שאפשרו לתעשיית האלקטרוניקה לייצר מכשירים קטנים ואיכותיים יותר ובכמויות ענק, זולות יותר ויותר.
חדירת הטרנזיסטורים לתעשייה הובילה לתפוצה עצומה של מכשירים אלקטרוניים, לפריחה בתעשיות שקשורות באלקטרוניקה בהמשך גם למהפכת המחשב האישי וכל מה שבא בעקבותיה, כמו האינטרנט והטלפונים הניידים.
תפקידיו האלקטרוניים של הטרנזיסטור השתנו במהלך התפתחות הטכנולוגיה. אם במעגלים אנלוגיים הוא שימש להגברה, ליצירת תנודות, לייצוב מתח, לאיפנון ולעירבול - במעגלים הדיגיטליים הוא משמש כמתג חשמלי מהיר (כאמור בין מצבים בי אריים של 0 או 1), מרכיב יסודי בבנייה של שערים לוגיים, זיכרון גישה אקראית (RAM) והתקנים אלקטרוניים אחרים.
גם מהפכת המזעור של מכשירים אלקטרוניים הלכה והתגברה. למעשה, היא התאפשרה בזכות הטרנזיסטורים ששימשו במכשירים הללו כרכיבים האלקטרוניים הפעילים, במקום שפופרות הריק.
המזעור של הטרנזיסטורים הגיע לממדים שלא יאומנו. נתון שיסבר את העין - במעבד של מחשב מודרני יש כיום מעל מיליארד טרנזיסטורים ובטלפון החכם של ימינו - מעל 2 מיליארד!
וכך, בהתאמה המופלאה שלו לצורך ברכיב מיתוג למערכות אלקטרוניות ולמערכות המחשוב השונות, הפך הטרנזיסטור עם השנים לרכיב האלקטרוני החשוב ביותר במהפכת המחשבים ובעידן המידע שבו אנו חיים.
הנה הטרנזיסטור, ששינה את העולם:
https://youtu.be/OwS9aTE2Go4
כך תורם הטרנזיסטור למחשוב האישי (מתורגם):
https://youtu.be/WhNyURBiJcU
סיפורו של הטרנזיסטור:
https://youtu.be/u4bJab9Brm4
כך חזו כבר ב-1953 את המהפכה שיעשו הטרנזיסטורים:
http://youtu.be/V9xUQWo4vN0
ועל כל אחד מהשבבים שהחליפו את הטרנזיסטור יש יותר ממיליארד טרנזיסטורים (מתורגם):
https://youtu.be/AlGchpqSbJA
איך פועל הטרנזיסטור?
הטְרַנזיסְטוֹר (Transistor), הרכיב האלקטרוני שמשמש כמתג אלקטרוני, הוא מהמרכיבים המרכזיים בטכנולוגיה העולמית של ימינו. בתמונה שלמעלה רואים את הטרנזיסטור המוקדם של שנות ה-60. כיום הטרנזיסטורים הם זעירים ביותר ומיליארדים מהם נכנסים לגודל של הטרנזיסטור הזה.
תפקידיו האלקטרוניים של הטרנזיסטור השתנו במהלך התפתחות הטכנולוגיה. בתקופה בה שימש במעגלים אנלוגיים הוא שימש להגברה, ליצירת תנודות, לייצוב מתח, לאיפנון ולעירבול.
במעגלים הדיגיטליים, לעומת זאת, הוא משמש כמתג חשמלי מהיר, מרכיב יסודי בבנייה של שערים לוגיים, זיכרון גישה אקראית (RAM) והתקנים אלקטרוניים אחרים. למעשה, על הטרנזיסטור מושתתים המעבדים המשוכללים של מערכות ממוחשבות בימינו. בכל שבב זעיר או מעבד מרכזי כזה יש מעל מיליארד טרנזיסטורים, זעירים במיוחד, שניתן לראותם רק בעזרת מיקרוסקופ משוכלל מאוד.
כל טרנזיסטור כזה יכול להיות באחד משני המצבים - או טעון בחשמל או ללא חשמל. מכאן בעצם התפתחה כל הטכנולוגיה הדיגיטלית, המבוססת על השיטה הבינארית, המבוססת על ערכים של 0 ו-1.
שינויי המתח ושני המצבים של הטרנזיסטורים הם שיוצרים את הביטים, או באנגלית bits. איתם מדברות שפות התכנות השונות, כשהן עוברות "הידור" (המרה) לשפת מכונה, מתחביר שפת התכנות העילית לערכים של 0 ו-1 בשפת מכונה.
כך פועל הטרנזיסטור (מתורגם):
https://youtu.be/WhNyURBiJcU
הסבר מדעי של פעולת הטרנזיסטור:
http://youtu.be/9CrcRabTQ0s
וכך הוא פועל (מתורגם):
https://youtu.be/IcrBqCFLHIY
מהי השיטה הבינארית?
בסיס בינארי במתמטיקה הוא מערכת ספירה על בסיס 2. כלומר, במערכת זו כל מספר מיוצג בשני סמלים בלבד - או 0 או 1. השיטה הבינארית משמשת במתמטיקה ומדעי המחשב והמספרים המיוצגים בשיטה זו נקראים מספרים בינאריים.
במערכות דיגיטליות מרבים להשתמש בבסיס בינארי. למעשה, כל המערכות הדיגיטליות המוכרות, כולל מחשבים, טלפונים סלולריים ומערכות משובצות מחשב - כולן עושות שימוש בבסיס בינארי.
הסיבה לשימוש בשיטה הבינארית במערכות אלקטרוניות היא שקל להשתמש בו באלקטרוניקה. הרי בבסיסה של מערכת אלקטרונית כזו קיימות מראש שתי רמות מתח - או אם נגדיר זאת בפשטות: ישנם שני מצבים לכל ביט - או שהוא דולק או שהוא כבוי. לכן כבוי ייחשב ל-0 ודולק ייחשב ל-1.
ואכן, במערכות אלקטרוניות ומערכות מחשוב מודרניות יש מיליארדי טרנזיסטורים שממתגים במצבים של כבוי או דולק, 0 או 1. הדרך לתקשר איתם ולהביא את המכשירים לבצע משימות מטורפות בתחכומן היא שיטת הספירה הבינארית.
הנה השיטה הבינארית (מתורגם):
https://youtu.be/wgbV6DLVezo
סרטון על הדרך להמרה של מספר עשרוני לבסיס הבינארי (עברית):
http://youtu.be/2pr8mkRZIfg
היום כבר מנסים להתקדם ממנה לשיטת החישוב הבאה (עברית):
https://youtu.be/tWBEaaTuz3A
ותכנית לימודית על הבסיס הבינארי (עברית):
https://youtu.be/aKZYHUmYG_M?long=yes
מהם הביטים שבמחשב?
ביטים, או באנגלית bits הן יחידות זעירות במחשב, שיש מיליארדים כמותן במעבד המרכזי של כל מחשב, שעון או טלפון חכם, טאבלט וכדומה.
היחידות הללו הן טרנזיסטורים, רכיבי המחשב שהיום הם הכי בסיסיים והכי זעירים. הם יכולים להיות באחד משני המצבים - או טעונים בחשמל או ללא חשמל. איתם בעצם מדברות שפות התכנות השונות, כשהן מוסבות לשפת מכונה, בערכים של 0 ו-1.
אגב, השמות של אותם ערכים של 0 ו-1 באים מאנגלית בה קוראים להם bits, קיצור של binary digits. השם הזה הועתק לעברית בתור "ביטים", או למילה העברית שלה - "סיבית", קיצור של סִפְרָה בִּינָרִית.
ככל שיש במחשב יותר ביטים, הוא יכול לייצג מספרים הרבה יותר גדולים. כך יהיו גם החישובים שהוא יוכל לבצע במספרים יותר גדולים והמשימות - מורכבות הרבה יותר.
כל מכשיר דיגיטלי מתבסס על הביטים הללו. תוכלו ללמוד עליהם בתגית "שיטה בינארית".
#בחנו את עצמכם
איזה מספר עשרוני (רגיל) מיוצג בערך הבינארי של 01000?
וכמה זה 10101 במספר עשרוני?
עכשיו נסו לייצג את גילכם במספר בינארי. כמה יצא? ובני כמה אתם באמת?
הנה הדגמה והסבר שמדגימים את החישובים שניתן לעשות במחשב בן 5 ביטים (עברית):
https://youtu.be/WYkkkM6vCx0
וכך הביטים או הסיביות באים לידי ביטוי בטרנזיסטור (מתורגם):
https://youtu.be/IcrBqCFLHIY
מי בנה את המחשב החשמלי הראשון?
הווארד אייקן (Howard Aiken) הוא שתכנן את המחשב הנקרא "הרווארד סימן 1" או בקיצור "סימן 1". המחשב תוכנן על ידי הווארד אייקן בשביל האוניברסיטת היוקרתית הרווארד, אך הוא נבנה על ידי חברת "יבמ" ונשלח לאוניברסיטת הרווארד בשנת 1944.
הרווארד סימן 1 היה המחשב הספרתי האוטומטי הגדול הראשון בארצות הברית ורבים רואים בו את המחשב הראשון בעולם, לצד מחשב הקולוסוס שנבנה באותה שנה באנגליה. הוא פתח את הדרך למחשבים הגדולים הבאים, ביניהם ENIAC ו-EDVAC.
אגב, בגרסה הבאה של המחשב שנקראה מחשב הרווארד סימן 2 התגלה הבאג הראשון בהיסטוריה. זה היה עש (BUG) שנתקע במחשב וגרם לתקלה. הוא הוסר ממנו והודבק לדף ההתקלות 9 בשנת 1947. בעקבות אותו באג ראשון נהוג להתייחס לתקלות במחשב ובתוכנה כבאגים ומכאן המושג "באג" (יש הטוענים שהמושג הומצא כבר במאה ה-19 אבל יש על כך ויכוחים רבים).
ביקור במחשב החשמלי הראשון (מתורגם):
https://youtu.be/4ObouwCHk8w
זה סיפורו של המחשב האוטומטי הרווארד סימן 1 שתכנן הווארד אייקן:
http://youtu.be/NUnEoouyvGY
עוד עליו:
https://youtu.be/bN7AdQmd8So
סיפורו של אייקן:
https://youtu.be/Ne_WM-jPVu0?long=yes
ותולדות המחשבים או ההיסטוריה של המחשב שהחלו ממנו (עברית):
https://youtu.be/KtK-ZwxfX90?long=yes
מה הייתה שפופרת הריק או שפופרת הוואקום?
שפופרת ריק, או שפופרת ואקום (Vacuum tube), היא רכיב אלקטרוני שמבוסס על שפופרת קתודית ומטרתו לשמש ליישור זרם חשמלי. שפופרת הריק הומצאה בתחילת המאה ה-20 על ידי הממציא לי דה פורסט.
על שפופרת הוואקום התבססו מכשירים אלקטרוניים בעידן שלפני המצאת הטרנזיסטור. אם תביטו לתוך "רדיו סבתא", אותו "רדיו מנורות" ישן, היה מכשיר שהתבסס על שפופרות-ריק, שכונו אז "מנורות".
שפופרות הוואקום נדלקו לאט ולקח להן זמן להתחמם, עד שפעלו. לכן גם לקח זמן מה מרגע ההדלקה של מכשירים שהתבססו עליהן ועד שהחלו לפעול.
שפופרות הוואקום ריק הוחלפו במשך הזמן בטרנזיסטורים, שהיו רכיבי אלקטרוניקה קטנים ומהירים. תודות להחלפתן בטרנזיסטורים הלכו וקטנו מכשירים אלקטרוניים ונולדו מכשירי הכיס. הראשון שבהם היה "רדיו הטרנזיסטור".
כך פעלה שפופרת ואקום:
https://youtu.be/nA_tgIygvNo
רדיו סבתא ישן עם שפופרות ואקום בתוכו:
https://youtu.be/WLFif73CYLw
בעולם הרוק מתגעגעים עד היום לסאונד החם של "מגברי המנורות":
https://youtu.be/cKgIsOA-G-Q
ומי שממש מתגעגעים יכולים לקנות היום רדיו חדיש עם מנורות לד מדומות:
https://youtu.be/Nsh8hYwVkrw
מהו רדיו סבתא?
פעם, כשעוד לא הייתה הטלוויזיה, הרדיו היה מכשיר הפלא וסמל הבורגנות. הוא היה ניצב במרכז הסלון ואנשים האזינו לו, בדיוק כמו שהבדור הבא החלו בוהים כולם במסך הטלוויזיה.
הרדיו הישן, שכיום מכנים אותו "רדיו סבתא" או "רדיו מנורות", היה מכשיר ענקי ובנוי מעץ, מלא בשפופרות-ריק, שכונו אז "מנורות". שפופרות אלה האירו באור כתום-צהוב ולקח להן זמן להתחמם. הן היו הסיבה שהיה פרק זמן מההדלקה שלו ועד שהחלו לשמוע צלילים.
בהמשך הוחלפו שפופרות הריק בטרנזיסטורים, אותם רכיבי אלקטרוניקה קטנים, שיאפשרו לכווץ את הרדיו לממדים של טלפון סלולארי של היום, מה שנקרא "רדיו טרנזיסטור".
אבל בחזרה לרדיו של סבתא - הוא קלט תחנות קרובות ורחוקות. הרדיו הגדול היה מצויד ביכולת לקלוט גלים קצרים, מה שאפשר לאנשים לשמוע שידורי רדיו מארצות רחוקות מאד. על הרדיו עצמו היו מסומנות תחנות מפורסמות כמו הביביסי מאנגליה, רדיו ברלין ועוד. הפלא שלו היה נעוץ ביכולת לסובב את החוגה ולהגיע בשניה לשידורי רדיו מארצות רחוקות.
הנה רדיו של פעם וסיפורו:
http://youtu.be/7087hbv6aFA
וכך מתקנים רדיו סבתא ישן:
http://youtu.be/46QAdRvBGg0
איך הופך חול לשבבי מחשב?
שבב המחשב הוא מעגל משולב (Integrated circuit) שמיוצרים מחול. החול הזה הוא בעצם חומר שנקרא צורן דו חמצני. בתהליך הייצור של שבבי המחשב החול מעובד ומותך והופך לסיליקון. הסיליקון הזה הוא צורן טהור שמתגבש למטיל מוצק ונחתך לפרוסות גדולות, בעובי של מילימטר בלבד.
על כל פרוסת סיליקון כזו יותכו חומרים וייצרבו מיליארדי טרנזיסטורים וביניהם פסי הולכה. אז יתבצע חיתוך נוסף של הפרוסה לשבבים בודדים ולאחר שבודקים את תקינותו של כל שבב, הוא מוכן לשילוב במכשיר שבשבילו הוא תוכנן.
תהליך הייצור של כל שבב כזה נמשך כמה חודשים.
הנה השבבים שהחליפו את הטרנזיסטור ומעל ממיליארד טרנזיסטורים על כל אחד מהם (מתורגם):
https://youtu.be/AlGchpqSbJA
ייצור של מעבדי המחשב עם השבבים:
http://youtu.be/Cg-mvrG-K-E
את שבבי המחשב מייצרים בחדר הנקי:
http://youtu.be/Djaqyx_R4eQ
וכך הופכים חול לשבבים של סיליקון:
http://youtu.be/-GQmtITMdas
איזו מהפכה עשה הרדיו טרנזיסטור?
רדיו הטרנזיסטור (Transistor Radio) נולד בשנות ה-60 של המאה הקודמת והיה לא פחות ממהפכה. מדובר במקלט רדיו זעיר ונייד, שהכיל רכיבים קטנטנים, שנקראו "טרנזיסטורים".
הטרנזיסטורים היו הרכיבים האלקטרוניים המרכזיים במכשירים הללו ושמשו במקום שפופרות-הריק, ה"מנורות" שבמכשירי הרדיו הישנים. הטרנזיסטורים הקטינו דרמטית את מקלטי הרדיו הגדולים והנייחים של אותם ימים, אלו שכיום מכונים בחיבה "רדיו סבתא" או "רדיו מנורות".
כשהטרנזיסטור נולד החלה מגמת המזעור בעולם האלקטרוניקה. הטרנזיסטור סימן את הדרך למכשירים קטנים וניידים רבים. אחד אחרי השני פותחו טרנזיסטור ה-MOS בשנת 1960, טרנזיסטור ה-CMOS ב-1967 וטכנולוגיית המעגלים המשולבים, שבה שימש כל מעגל משולב כזה לחיבור מיליוני טרנזיסטורים זעירים ביותר על גבי לוח פשוט להרכבה.
לעומת שפופרת הריק הגדולות והרגישות שקדמו לו, הטרנזיסטור שעמד בלב אותם מכשירי רדיו טרנזיסטור היה קל, עמיד והוא אפשר את המזעור של המכשירים. יתרונותיו היו גודלו הזעיר, אמינותו, צריכת ההספק הנמוכה שלו והייצור הזול שהוליד כמויות מכשירים אדירות במחיר נמוך.
הטרנזיסטורים הקטנים הללו חוללו במהלך השנים מהפכה בשימוש במכשירי אלקטרוניקה. רדיו הטרנזיסטור הנייד והקטן אפשר לאנשים לשאת עימם את הרדיו לכל מקום. מקלטי הרדיו הפכו קטנים והוכנסו במהירות מהסלון של הבית אל המטבח, לרכב, למילואים, לחופשה ולספורט. הם הפכו זולים, ניידים, מהירים, פשוטים להפעלה והכי חשוב - הם עבדו ללא דופי וכמעט ולא התקלקלו. אחריהם הגיעו רשמקולים, נגנים ניידים ומחשבים אישיים - כולם מבוססי טרנזיסטורים.
כיום ניתן למצוא טרנזיסטורים כמעט בכל מכשיר אלקטרוני, ממוחשב או מכני שמיוצר בעולם המתקדם. כל מטלה שאינה מכנית הוחלפה בידי הטרנזיסטורים ואפשרה ירידת מחירים של המכשירים, מזעורם ושיפור איכותם באופן משמעותי ביותר.
הנה מהפכת הרדיו טרנזיסטור:
https://youtu.be/_qxt3RUb5O0
מכשיר רדיו הטרנזיסטור המסחרי הראשון שנמכר להמונים:
https://youtu.be/ipYU8puFCD8
חברת Sony תרמה את העיצוב הפופולרי ביותר שזכה לאינספור חיקויים:
https://youtu.be/2HTumGQdJ_U
אוסף שמראה את אינספור העיצובים של רדיו הטרנזיסטורים, המגוונים ויצירתיים להפליא:
https://youtu.be/sfXfgnubJbA
וכבר אז עשו הכל בכדי להקטין את המכשירים והתגאו בכך:
https://youtu.be/sviCwaRGDgM
הטְרַנזיסְטוֹר (Transistor) הוא רכיב אלקטרוני המשמש כמתג אלקטרוני. הטרנזיסטור בנוי מחומר מוליך למחצה. הוא אחד מהמרכיבים החשובים בתעשיית האלקטרוניקה המודרנית ובטכנולוגיה העולמית בכלל.
הטרנזיסטור החליף את שפופרת הריק, ששימשה את תעשיית האלקטרוניקה עד שנות ה-60 של המאה הקודמת, אבל עם השנים הוא היה לרכיב מפתח בכל תעשיית האלקטרוניקה המודרנית.
בעצם הטרנזיסטור הומצא בזמנו בתור היחידה הקטנה ביותר באלקטרוניקה שממירה מתח חשמלי למצבים של דולק וכבה, אם תרצו 0 או 1.
שם הרכיב "טרנזיסטור" מורכב משילוב של המלים מוליך, או מעביר (טרנס) ומתנגד (רזיסט). הוא הפך בשנות השישים גם לכינוי של "רדיו הטרנזיסטור", אותו מקלט רדיו נייד וזעיר, שהיה מהפכני ביחס למכשירי הרדיו הגדולים שלפניו (אלו שהיום נהוג לכנות "רדיו סבתא").
יתרונותיהם העיקריים של הטרנזיסטורים היו גודלם הזעיר, ההספק החשמלי הנמוך שהם צרכו והאמינות הרבה שלהם, בעיקר בהשוואה ל"מנורות" (שמן העממי של שפופרות הריק), שנשרפו והיו זקוקות להחלפה מעת לעת.
גם פשטות הייצור הנמוך של הרכיבים הטרנזיסטוריים, שאיפשרה ייצור של כמויות גדלות והולכות, עד כמויות אדירות במחיר נמוך מאד, שאפשרו לתעשיית האלקטרוניקה לייצר מכשירים קטנים ואיכותיים יותר ובכמויות ענק, זולות יותר ויותר.
חדירת הטרנזיסטורים לתעשייה הובילה לתפוצה עצומה של מכשירים אלקטרוניים, לפריחה בתעשיות שקשורות באלקטרוניקה בהמשך גם למהפכת המחשב האישי וכל מה שבא בעקבותיה, כמו האינטרנט והטלפונים הניידים.
תפקידיו האלקטרוניים של הטרנזיסטור השתנו במהלך התפתחות הטכנולוגיה. אם במעגלים אנלוגיים הוא שימש להגברה, ליצירת תנודות, לייצוב מתח, לאיפנון ולעירבול - במעגלים הדיגיטליים הוא משמש כמתג חשמלי מהיר (כאמור בין מצבים בי אריים של 0 או 1), מרכיב יסודי בבנייה של שערים לוגיים, זיכרון גישה אקראית (RAM) והתקנים אלקטרוניים אחרים.
גם מהפכת המזעור של מכשירים אלקטרוניים הלכה והתגברה. למעשה, היא התאפשרה בזכות הטרנזיסטורים ששימשו במכשירים הללו כרכיבים האלקטרוניים הפעילים, במקום שפופרות הריק.
המזעור של הטרנזיסטורים הגיע לממדים שלא יאומנו. נתון שיסבר את העין - במעבד של מחשב מודרני יש כיום מעל מיליארד טרנזיסטורים ובטלפון החכם של ימינו - מעל 2 מיליארד!
וכך, בהתאמה המופלאה שלו לצורך ברכיב מיתוג למערכות אלקטרוניות ולמערכות המחשוב השונות, הפך הטרנזיסטור עם השנים לרכיב האלקטרוני החשוב ביותר במהפכת המחשבים ובעידן המידע שבו אנו חיים.
הנה הטרנזיסטור, ששינה את העולם:
https://youtu.be/OwS9aTE2Go4
כך תורם הטרנזיסטור למחשוב האישי (מתורגם):
https://youtu.be/WhNyURBiJcU
סיפורו של הטרנזיסטור:
https://youtu.be/u4bJab9Brm4
כך חזו כבר ב-1953 את המהפכה שיעשו הטרנזיסטורים:
http://youtu.be/V9xUQWo4vN0
ועל כל אחד מהשבבים שהחליפו את הטרנזיסטור יש יותר ממיליארד טרנזיסטורים (מתורגם):
https://youtu.be/AlGchpqSbJA
הטְרַנזיסְטוֹר (Transistor), הרכיב האלקטרוני שמשמש כמתג אלקטרוני, הוא מהמרכיבים המרכזיים בטכנולוגיה העולמית של ימינו. בתמונה שלמעלה רואים את הטרנזיסטור המוקדם של שנות ה-60. כיום הטרנזיסטורים הם זעירים ביותר ומיליארדים מהם נכנסים לגודל של הטרנזיסטור הזה.
תפקידיו האלקטרוניים של הטרנזיסטור השתנו במהלך התפתחות הטכנולוגיה. בתקופה בה שימש במעגלים אנלוגיים הוא שימש להגברה, ליצירת תנודות, לייצוב מתח, לאיפנון ולעירבול.
במעגלים הדיגיטליים, לעומת זאת, הוא משמש כמתג חשמלי מהיר, מרכיב יסודי בבנייה של שערים לוגיים, זיכרון גישה אקראית (RAM) והתקנים אלקטרוניים אחרים. למעשה, על הטרנזיסטור מושתתים המעבדים המשוכללים של מערכות ממוחשבות בימינו. בכל שבב זעיר או מעבד מרכזי כזה יש מעל מיליארד טרנזיסטורים, זעירים במיוחד, שניתן לראותם רק בעזרת מיקרוסקופ משוכלל מאוד.
כל טרנזיסטור כזה יכול להיות באחד משני המצבים - או טעון בחשמל או ללא חשמל. מכאן בעצם התפתחה כל הטכנולוגיה הדיגיטלית, המבוססת על השיטה הבינארית, המבוססת על ערכים של 0 ו-1.
שינויי המתח ושני המצבים של הטרנזיסטורים הם שיוצרים את הביטים, או באנגלית bits. איתם מדברות שפות התכנות השונות, כשהן עוברות "הידור" (המרה) לשפת מכונה, מתחביר שפת התכנות העילית לערכים של 0 ו-1 בשפת מכונה.
כך פועל הטרנזיסטור (מתורגם):
https://youtu.be/WhNyURBiJcU
הסבר מדעי של פעולת הטרנזיסטור:
http://youtu.be/9CrcRabTQ0s
וכך הוא פועל (מתורגם):
https://youtu.be/IcrBqCFLHIY
בסיס בינארי במתמטיקה הוא מערכת ספירה על בסיס 2. כלומר, במערכת זו כל מספר מיוצג בשני סמלים בלבד - או 0 או 1. השיטה הבינארית משמשת במתמטיקה ומדעי המחשב והמספרים המיוצגים בשיטה זו נקראים מספרים בינאריים.
במערכות דיגיטליות מרבים להשתמש בבסיס בינארי. למעשה, כל המערכות הדיגיטליות המוכרות, כולל מחשבים, טלפונים סלולריים ומערכות משובצות מחשב - כולן עושות שימוש בבסיס בינארי.
הסיבה לשימוש בשיטה הבינארית במערכות אלקטרוניות היא שקל להשתמש בו באלקטרוניקה. הרי בבסיסה של מערכת אלקטרונית כזו קיימות מראש שתי רמות מתח - או אם נגדיר זאת בפשטות: ישנם שני מצבים לכל ביט - או שהוא דולק או שהוא כבוי. לכן כבוי ייחשב ל-0 ודולק ייחשב ל-1.
ואכן, במערכות אלקטרוניות ומערכות מחשוב מודרניות יש מיליארדי טרנזיסטורים שממתגים במצבים של כבוי או דולק, 0 או 1. הדרך לתקשר איתם ולהביא את המכשירים לבצע משימות מטורפות בתחכומן היא שיטת הספירה הבינארית.
הנה השיטה הבינארית (מתורגם):
https://youtu.be/wgbV6DLVezo
סרטון על הדרך להמרה של מספר עשרוני לבסיס הבינארי (עברית):
http://youtu.be/2pr8mkRZIfg
היום כבר מנסים להתקדם ממנה לשיטת החישוב הבאה (עברית):
https://youtu.be/tWBEaaTuz3A
ותכנית לימודית על הבסיס הבינארי (עברית):
https://youtu.be/aKZYHUmYG_M?long=yes
ביטים, או באנגלית bits הן יחידות זעירות במחשב, שיש מיליארדים כמותן במעבד המרכזי של כל מחשב, שעון או טלפון חכם, טאבלט וכדומה.
היחידות הללו הן טרנזיסטורים, רכיבי המחשב שהיום הם הכי בסיסיים והכי זעירים. הם יכולים להיות באחד משני המצבים - או טעונים בחשמל או ללא חשמל. איתם בעצם מדברות שפות התכנות השונות, כשהן מוסבות לשפת מכונה, בערכים של 0 ו-1.
אגב, השמות של אותם ערכים של 0 ו-1 באים מאנגלית בה קוראים להם bits, קיצור של binary digits. השם הזה הועתק לעברית בתור "ביטים", או למילה העברית שלה - "סיבית", קיצור של סִפְרָה בִּינָרִית.
ככל שיש במחשב יותר ביטים, הוא יכול לייצג מספרים הרבה יותר גדולים. כך יהיו גם החישובים שהוא יוכל לבצע במספרים יותר גדולים והמשימות - מורכבות הרבה יותר.
כל מכשיר דיגיטלי מתבסס על הביטים הללו. תוכלו ללמוד עליהם בתגית "שיטה בינארית".
#בחנו את עצמכם
איזה מספר עשרוני (רגיל) מיוצג בערך הבינארי של 01000?
וכמה זה 10101 במספר עשרוני?
עכשיו נסו לייצג את גילכם במספר בינארי. כמה יצא? ובני כמה אתם באמת?
הנה הדגמה והסבר שמדגימים את החישובים שניתן לעשות במחשב בן 5 ביטים (עברית):
https://youtu.be/WYkkkM6vCx0
וכך הביטים או הסיביות באים לידי ביטוי בטרנזיסטור (מתורגם):
https://youtu.be/IcrBqCFLHIY
טרנזיסטורים
הווארד אייקן (Howard Aiken) הוא שתכנן את המחשב הנקרא "הרווארד סימן 1" או בקיצור "סימן 1". המחשב תוכנן על ידי הווארד אייקן בשביל האוניברסיטת היוקרתית הרווארד, אך הוא נבנה על ידי חברת "יבמ" ונשלח לאוניברסיטת הרווארד בשנת 1944.
הרווארד סימן 1 היה המחשב הספרתי האוטומטי הגדול הראשון בארצות הברית ורבים רואים בו את המחשב הראשון בעולם, לצד מחשב הקולוסוס שנבנה באותה שנה באנגליה. הוא פתח את הדרך למחשבים הגדולים הבאים, ביניהם ENIAC ו-EDVAC.
אגב, בגרסה הבאה של המחשב שנקראה מחשב הרווארד סימן 2 התגלה הבאג הראשון בהיסטוריה. זה היה עש (BUG) שנתקע במחשב וגרם לתקלה. הוא הוסר ממנו והודבק לדף ההתקלות 9 בשנת 1947. בעקבות אותו באג ראשון נהוג להתייחס לתקלות במחשב ובתוכנה כבאגים ומכאן המושג "באג" (יש הטוענים שהמושג הומצא כבר במאה ה-19 אבל יש על כך ויכוחים רבים).
ביקור במחשב החשמלי הראשון (מתורגם):
https://youtu.be/4ObouwCHk8w
זה סיפורו של המחשב האוטומטי הרווארד סימן 1 שתכנן הווארד אייקן:
http://youtu.be/NUnEoouyvGY
עוד עליו:
https://youtu.be/bN7AdQmd8So
סיפורו של אייקן:
https://youtu.be/Ne_WM-jPVu0?long=yes
ותולדות המחשבים או ההיסטוריה של המחשב שהחלו ממנו (עברית):
https://youtu.be/KtK-ZwxfX90?long=yes
שפופרת ריק, או שפופרת ואקום (Vacuum tube), היא רכיב אלקטרוני שמבוסס על שפופרת קתודית ומטרתו לשמש ליישור זרם חשמלי. שפופרת הריק הומצאה בתחילת המאה ה-20 על ידי הממציא לי דה פורסט.
על שפופרת הוואקום התבססו מכשירים אלקטרוניים בעידן שלפני המצאת הטרנזיסטור. אם תביטו לתוך "רדיו סבתא", אותו "רדיו מנורות" ישן, היה מכשיר שהתבסס על שפופרות-ריק, שכונו אז "מנורות".
שפופרות הוואקום נדלקו לאט ולקח להן זמן להתחמם, עד שפעלו. לכן גם לקח זמן מה מרגע ההדלקה של מכשירים שהתבססו עליהן ועד שהחלו לפעול.
שפופרות הוואקום ריק הוחלפו במשך הזמן בטרנזיסטורים, שהיו רכיבי אלקטרוניקה קטנים ומהירים. תודות להחלפתן בטרנזיסטורים הלכו וקטנו מכשירים אלקטרוניים ונולדו מכשירי הכיס. הראשון שבהם היה "רדיו הטרנזיסטור".
כך פעלה שפופרת ואקום:
https://youtu.be/nA_tgIygvNo
רדיו סבתא ישן עם שפופרות ואקום בתוכו:
https://youtu.be/WLFif73CYLw
בעולם הרוק מתגעגעים עד היום לסאונד החם של "מגברי המנורות":
https://youtu.be/cKgIsOA-G-Q
ומי שממש מתגעגעים יכולים לקנות היום רדיו חדיש עם מנורות לד מדומות:
https://youtu.be/Nsh8hYwVkrw
פעם, כשעוד לא הייתה הטלוויזיה, הרדיו היה מכשיר הפלא וסמל הבורגנות. הוא היה ניצב במרכז הסלון ואנשים האזינו לו, בדיוק כמו שהבדור הבא החלו בוהים כולם במסך הטלוויזיה.
הרדיו הישן, שכיום מכנים אותו "רדיו סבתא" או "רדיו מנורות", היה מכשיר ענקי ובנוי מעץ, מלא בשפופרות-ריק, שכונו אז "מנורות". שפופרות אלה האירו באור כתום-צהוב ולקח להן זמן להתחמם. הן היו הסיבה שהיה פרק זמן מההדלקה שלו ועד שהחלו לשמוע צלילים.
בהמשך הוחלפו שפופרות הריק בטרנזיסטורים, אותם רכיבי אלקטרוניקה קטנים, שיאפשרו לכווץ את הרדיו לממדים של טלפון סלולארי של היום, מה שנקרא "רדיו טרנזיסטור".
אבל בחזרה לרדיו של סבתא - הוא קלט תחנות קרובות ורחוקות. הרדיו הגדול היה מצויד ביכולת לקלוט גלים קצרים, מה שאפשר לאנשים לשמוע שידורי רדיו מארצות רחוקות מאד. על הרדיו עצמו היו מסומנות תחנות מפורסמות כמו הביביסי מאנגליה, רדיו ברלין ועוד. הפלא שלו היה נעוץ ביכולת לסובב את החוגה ולהגיע בשניה לשידורי רדיו מארצות רחוקות.
הנה רדיו של פעם וסיפורו:
http://youtu.be/7087hbv6aFA
וכך מתקנים רדיו סבתא ישן:
http://youtu.be/46QAdRvBGg0
שבב המחשב הוא מעגל משולב (Integrated circuit) שמיוצרים מחול. החול הזה הוא בעצם חומר שנקרא צורן דו חמצני. בתהליך הייצור של שבבי המחשב החול מעובד ומותך והופך לסיליקון. הסיליקון הזה הוא צורן טהור שמתגבש למטיל מוצק ונחתך לפרוסות גדולות, בעובי של מילימטר בלבד.
על כל פרוסת סיליקון כזו יותכו חומרים וייצרבו מיליארדי טרנזיסטורים וביניהם פסי הולכה. אז יתבצע חיתוך נוסף של הפרוסה לשבבים בודדים ולאחר שבודקים את תקינותו של כל שבב, הוא מוכן לשילוב במכשיר שבשבילו הוא תוכנן.
תהליך הייצור של כל שבב כזה נמשך כמה חודשים.
הנה השבבים שהחליפו את הטרנזיסטור ומעל ממיליארד טרנזיסטורים על כל אחד מהם (מתורגם):
https://youtu.be/AlGchpqSbJA
ייצור של מעבדי המחשב עם השבבים:
http://youtu.be/Cg-mvrG-K-E
את שבבי המחשב מייצרים בחדר הנקי:
http://youtu.be/Djaqyx_R4eQ
וכך הופכים חול לשבבים של סיליקון:
http://youtu.be/-GQmtITMdas
רדיו הטרנזיסטור (Transistor Radio) נולד בשנות ה-60 של המאה הקודמת והיה לא פחות ממהפכה. מדובר במקלט רדיו זעיר ונייד, שהכיל רכיבים קטנטנים, שנקראו "טרנזיסטורים".
הטרנזיסטורים היו הרכיבים האלקטרוניים המרכזיים במכשירים הללו ושמשו במקום שפופרות-הריק, ה"מנורות" שבמכשירי הרדיו הישנים. הטרנזיסטורים הקטינו דרמטית את מקלטי הרדיו הגדולים והנייחים של אותם ימים, אלו שכיום מכונים בחיבה "רדיו סבתא" או "רדיו מנורות".
כשהטרנזיסטור נולד החלה מגמת המזעור בעולם האלקטרוניקה. הטרנזיסטור סימן את הדרך למכשירים קטנים וניידים רבים. אחד אחרי השני פותחו טרנזיסטור ה-MOS בשנת 1960, טרנזיסטור ה-CMOS ב-1967 וטכנולוגיית המעגלים המשולבים, שבה שימש כל מעגל משולב כזה לחיבור מיליוני טרנזיסטורים זעירים ביותר על גבי לוח פשוט להרכבה.
לעומת שפופרת הריק הגדולות והרגישות שקדמו לו, הטרנזיסטור שעמד בלב אותם מכשירי רדיו טרנזיסטור היה קל, עמיד והוא אפשר את המזעור של המכשירים. יתרונותיו היו גודלו הזעיר, אמינותו, צריכת ההספק הנמוכה שלו והייצור הזול שהוליד כמויות מכשירים אדירות במחיר נמוך.
הטרנזיסטורים הקטנים הללו חוללו במהלך השנים מהפכה בשימוש במכשירי אלקטרוניקה. רדיו הטרנזיסטור הנייד והקטן אפשר לאנשים לשאת עימם את הרדיו לכל מקום. מקלטי הרדיו הפכו קטנים והוכנסו במהירות מהסלון של הבית אל המטבח, לרכב, למילואים, לחופשה ולספורט. הם הפכו זולים, ניידים, מהירים, פשוטים להפעלה והכי חשוב - הם עבדו ללא דופי וכמעט ולא התקלקלו. אחריהם הגיעו רשמקולים, נגנים ניידים ומחשבים אישיים - כולם מבוססי טרנזיסטורים.
כיום ניתן למצוא טרנזיסטורים כמעט בכל מכשיר אלקטרוני, ממוחשב או מכני שמיוצר בעולם המתקדם. כל מטלה שאינה מכנית הוחלפה בידי הטרנזיסטורים ואפשרה ירידת מחירים של המכשירים, מזעורם ושיפור איכותם באופן משמעותי ביותר.
הנה מהפכת הרדיו טרנזיסטור:
https://youtu.be/_qxt3RUb5O0
מכשיר רדיו הטרנזיסטור המסחרי הראשון שנמכר להמונים:
https://youtu.be/ipYU8puFCD8
חברת Sony תרמה את העיצוב הפופולרי ביותר שזכה לאינספור חיקויים:
https://youtu.be/2HTumGQdJ_U
אוסף שמראה את אינספור העיצובים של רדיו הטרנזיסטורים, המגוונים ויצירתיים להפליא:
https://youtu.be/sfXfgnubJbA
וכבר אז עשו הכל בכדי להקטין את המכשירים והתגאו בכך:
https://youtu.be/sviCwaRGDgM
מה מיוחד בעיצוב ה-SK4 של חברת בראון?
חברת "בראון", שנוסדה בשנת 1921 על ידי המהנדס מקס בראון, החלה לייצר בשנת 1929 מכשירי רדיו. בשנת 1932 החלה "בראון" לייצר רדיו ופטיפון, משולבים במכשיר אחד.
בשנת 1951, לאחר שמייסד החברה מקס בראון מת, החלו שני בניו, ארתור וארווין, לנהל את חברת בראון. הם החלו ליישם תכנית עיצוב שיטתית, עם עיצוב מוצר מינימליסטי ושבמרכזה פשטות גאומטרית והדגשה ברורה של הפונקציונליות, התפקוד של המכשיר.
לרדיו-פטיפון SK4 משנת 1959 היה עיצוב חדשני ומצוין. מערכת הסטריאו הזו של חברת בראון (Braun SK4 Phonosuper) כונתה "הארון של שלגיה". זהו עיצוב משותף של המעצב הדגול דיטר ראמס והנס גוגלו.
כשמונה דיטר ראמס, בשנת 1961, כמנהל מחלקת העיצוב של "בראון", הוא עיצב ברוח האקדמיה לעיצוב באוהאוס. מראשית שנות ה-50 הוא וצוותו שמו לעצמם מטרה להמשיך עם העיצוב המודרני שהושפע כל כך מהבאוהאוס.
ה-SK4, למשל, היה מכשיר בהיר ולבן, צבעים אהודים על המודרניסטים הגרמנים. העיצוב הנקי והבהיר של מוצרי בראון נבעו מחשיבה הגיונית ושאיפה להרמוניה עיצובית. במכשיר הזה היא הושגה לחלוטין והקו הזה ימשיך גם בדגמים הבאים, דוגמת ה-SK5 המרהיבה.
המערכת של בראון במוזיאון ה-MOMA בניו-יורק:
https://youtu.be/Ln-oBY1sIlg
מערכת BRAUN SK55 שהמשיכה את הקו העיצובי המיוחד הזה:
https://youtu.be/7guH-BxMkss
נערת פוסטר - הנה היא בפרסומת של מוזיאון העיצוב בלונדון:
https://youtu.be/flSB1wZuXwA
וגם הצליל של ה-SK5 היה נפלא:
https://youtu.be/kQ5dyx1ZE04
חברת "בראון", שנוסדה בשנת 1921 על ידי המהנדס מקס בראון, החלה לייצר בשנת 1929 מכשירי רדיו. בשנת 1932 החלה "בראון" לייצר רדיו ופטיפון, משולבים במכשיר אחד.
בשנת 1951, לאחר שמייסד החברה מקס בראון מת, החלו שני בניו, ארתור וארווין, לנהל את חברת בראון. הם החלו ליישם תכנית עיצוב שיטתית, עם עיצוב מוצר מינימליסטי ושבמרכזה פשטות גאומטרית והדגשה ברורה של הפונקציונליות, התפקוד של המכשיר.
לרדיו-פטיפון SK4 משנת 1959 היה עיצוב חדשני ומצוין. מערכת הסטריאו הזו של חברת בראון (Braun SK4 Phonosuper) כונתה "הארון של שלגיה". זהו עיצוב משותף של המעצב הדגול דיטר ראמס והנס גוגלו.
כשמונה דיטר ראמס, בשנת 1961, כמנהל מחלקת העיצוב של "בראון", הוא עיצב ברוח האקדמיה לעיצוב באוהאוס. מראשית שנות ה-50 הוא וצוותו שמו לעצמם מטרה להמשיך עם העיצוב המודרני שהושפע כל כך מהבאוהאוס.
ה-SK4, למשל, היה מכשיר בהיר ולבן, צבעים אהודים על המודרניסטים הגרמנים. העיצוב הנקי והבהיר של מוצרי בראון נבעו מחשיבה הגיונית ושאיפה להרמוניה עיצובית. במכשיר הזה היא הושגה לחלוטין והקו הזה ימשיך גם בדגמים הבאים, דוגמת ה-SK5 המרהיבה.
המערכת של בראון במוזיאון ה-MOMA בניו-יורק:
https://youtu.be/Ln-oBY1sIlg
מערכת BRAUN SK55 שהמשיכה את הקו העיצובי המיוחד הזה:
https://youtu.be/7guH-BxMkss
נערת פוסטר - הנה היא בפרסומת של מוזיאון העיצוב בלונדון:
https://youtu.be/flSB1wZuXwA
וגם הצליל של ה-SK5 היה נפלא:
https://youtu.be/kQ5dyx1ZE04
