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circuito integrato (IC), chiamato anche circuito microelettronico, microchip o chip, un insieme dielettronicocomponenti, fabbricati come una singola unità, in cui dispositivi attivi miniaturizzati (ad esempio,transistorEdiodi) e dispositivi passivi (ad es.condensatoriEresistori) e le loro interconnessioni sono costruite su un sottile substrato disemiconduttoremateriale (tipicamentesilicio).Il risultatocircuitoè quindi un piccolomonolitico“chip”, che può essere piccolo quanto pochi centimetri quadrati o solo pochi millimetri quadrati.I singoli componenti del circuito sono generalmente di dimensioni microscopiche.

Integratoi circuiti hanno la loro origine nell'invenzione deltransistornel 1947 daWilliam B. Shockleye la sua squadra alSocietà americana di telefoni e telegrafi Laboratori Bell.La squadra di Shockley (inclusoJohn BardeenEWalter H. Brattain) ha ritenuto che, nelle giuste circostanze,elettroniformerebbe una barriera alla superficie di alcunicristalli, e hanno imparato a controllare il flusso dielettricitàtramite lacristallomanipolando questa barriera.Il controllo del flusso di elettroni attraverso un cristallo ha permesso al team di creare un dispositivo in grado di eseguire determinate operazioni elettriche, come l'amplificazione del segnale, che in precedenza venivano eseguite dai tubi a vuoto.Hanno chiamato questo dispositivo transistor, da una combinazione delle paroletrasferimentoEresistore.Lo studio dei metodi per creare dispositivi elettronici utilizzando materiali solidi divenne noto come stato solidoelettronica.Dispositivi a stato solidosi è rivelato molto più robusto, più facile da lavorare, più affidabile, molto più piccolo e meno costoso dei tubi a vuoto.Utilizzando gli stessi principi e materiali, gli ingegneri impararono presto a creare altri componenti elettrici, come resistori e condensatori.Ora che i dispositivi elettrici potevano essere realizzati così piccoli, la parte più grande di un circuito era rappresentata dal complicato cablaggio tra i dispositivi.

Tipi di circuiti integrati di base

Analogicocontrocircuiti digitali

AnalogicoI circuiti lineari, o lineari, utilizzano in genere solo pochi componenti e sono quindi alcuni dei tipi più semplici di circuiti integrati.Generalmente, i circuiti analogici sono collegati a dispositivi che raccolgono segnali daambienteo inviare segnali all'ambiente.Ad esempio, amicrofonoconverte i suoni vocali fluttuanti in un segnale elettrico di tensione variabile.Un circuito analogico modifica quindi il segnale in qualche modo utile, ad esempio amplificandolo o filtrandolo da rumori indesiderati.Tale segnale potrebbe quindi essere rinviato a un altoparlante, che riprodurrebbe i toni originariamente captati dal microfono.Un altro uso tipico di un circuito analogico è controllare alcuni dispositivi in ​​risposta ai continui cambiamenti nell'ambiente.Ad esempio, un sensore di temperatura invia un segnale variabile a atermostato, che può essere programmato per accendere e spegnere un condizionatore d'aria, un riscaldatore o un forno una volta che il segnale ha raggiunto un determinato livellovalore.

Un circuito digitale, d'altra parte, è progettato per accettare solo tensioni di valori specifici.Un circuito che utilizza solo due stati è noto come circuito binario.La progettazione del circuito con quantità binarie, "on" e "off" che rappresentano 1 e 0 (cioè vero e falso), utilizza la logica diAlgebra booleana.(L'aritmetica viene eseguita anche nelsistema di numeri binariutilizzando l'algebra booleana.) Questi elementi di base vengono combinati nella progettazione di circuiti integrati per computer digitali e dispositivi associati per eseguire le funzioni desiderate.

Microprocessorecircuiti

Microprocessorisono i circuiti integrati più complicati.Sono composti da miliardi ditransistorche sono stati configurati come migliaia di singoli digitalicircuiti, ognuno dei quali svolge una funzione logica specifica.Un microprocessore è costituito interamente da questi circuiti logici sincronizzati tra loro.I microprocessori tipicamente contengono il fileUnità centrale di elaborazione(CPU) di un computer.

Proprio come una banda musicale, i circuiti svolgono la loro funzione logica solo su indicazione del direttore della banda.Il capobanda di un microprocessore, per così dire, è chiamato orologio.L'orologio è un segnale che alterna rapidamente due stati logici.Ogni volta che l'orologio cambia stato, ogni logicacircuitonel microprocessore fa qualcosa.I calcoli possono essere eseguiti molto rapidamente, a seconda della velocità (frequenza di clock) del microprocessore.

I microprocessori contengono alcuni circuiti, detti registri, che memorizzano le informazioni.I registri sono posizioni di memoria predeterminate.Ogni processore ha molti tipi diversi di registri.I registri permanenti vengono utilizzati per memorizzare le istruzioni preprogrammate necessarie per varie operazioni (come addizione e moltiplicazione).I registri temporanei memorizzano i numeri su cui si deve operare e anche il risultato.Altri esempi di registri includono il contatore del programma (chiamato anche puntatore dell'istruzione), che contiene l'indirizzo in memoria dell'istruzione successiva;lo stack pointer (chiamato anche registro dello stack), che contiene l'indirizzo dell'ultima istruzione inserita in un'area di memoria chiamata stack;e il registro degli indirizzi di memoria, che contiene l'indirizzo in cui si trova il filedatisi trova l'oggetto del trattamento o dove verranno conservati i dati trattati.

I microprocessori possono eseguire miliardi di operazioni al secondo sui dati.Oltre ai computer, sono comuni i microprocessorisistemi di videogiochi,televisori,macchine fotografiche, Eautomobili.

Memoriacircuiti

I microprocessori in genere devono memorizzare più dati di quelli che possono essere contenuti in pochi registri.Queste informazioni aggiuntive vengono trasferite in speciali circuiti di memoria.Memoriaè composto da fitte schiere di circuiti paralleli che utilizzano i loro stati di tensione per memorizzare informazioni.La memoria memorizza anche la sequenza temporanea di istruzioni, o programma, per il microprocessore.

I produttori si sforzano continuamente di ridurre le dimensioni dei circuiti di memoria, per aumentare la capacità senza aumentare lo spazio.Inoltre, i componenti più piccoli in genere consumano meno energia, funzionano in modo più efficiente e hanno costi di produzione inferiori.