Kända tekniker

1 röster
5326 visningar
uppladdat: 2005-12-21
Inactive member

Inactive member

Nedanstående innehåll är skapat av Mimers Brunns besökare. Kommentera arbete
Kända personer inom tecknikens historia

Inledning och bakgrund
Redan i början av 1800 talet hade man i samband med
elektricitetsförsök observerat att en strömförande tråd kan
upphettas så starkt att den blir glödande och utsänder ljus.
Men först 1879 visades den första glödlampan upp. Det var
Thomas A Edisons koltrådslampa med tråden innesluten i
en lufttom glasbehållare.


Thomas Alva Edison 1847-1931
Bild 1. Thomas Alva Edison
1883 observerades den termiska elektronemmissionen
första gången i Edisons laboratorium i Menlo Park. Edison
lade märke till något underligt som pågick inuti en av hans
första glödlampor. Förutom den vanliga strömmen som
gick genom glödtråden observerades en annan, separat
ström genom tomrummet inuti glaskolven. Detta fenomen
kom att kallas Edison-effekten.

Av en slump kom senare Edison och en annan forskare,
Francis Upton på att om man monterade in en metallplatta i
glaskolven så gick det en ström från glödtråden till
metallplattan. Denna ström skulle visa sig ändra storlek
proportionellt mot strömmen i glödtråden. Det var denna
upptäckt som låg till grunden för elektronrörets funktion.
Förmågan att påverka strömmar elektriskt.


John Ambrose Fleming 1849-1945
Bild 2. Sir John Ambrose Fleming
Fleming uppfann 1904 vakum dioden. Med hjälp av denna
kunde man nu likrikta växelström och få svag likström.
Vakumdioden kallades också för eng. "Fleming valve" som
i svensk översättning blir ungefär ventil som mycket väl
beskriver funktionen i hans uppfinning.

Amerikanen Lee de Forest utvecklade Flemings vakumdiod
och satte in en tredje elektrod i vakumröret. Denna tredje
elektrod kom att kallas för styre och hade till uppgift att
styra strömmen mellan anoden och katoden på röret.
Genom att driva en viss ström i styret kunde man påverka
strömmen som gick mellan de andra två elektroderna.
Små förändringar av strömmen i styret gav stora
förändringar mellan anoden och katoden. Detta var
användbart i exempelvis radioapparater då man kunde
behöva förstärka signaler.


Bild 3. Tidigt elektronrör
Genom åren utvecklades allt mer avancerade elektronrör
som kunde lösa allt svårare uppgifter i elektroniska
sammanhang. En av de viktigare uppfinningar som bygger
på dessa upptäckter är katodstråleröret.

Katodstråleröret var det som vidareutvecklades till dagens
bildrör i TV-apparater. 1942 började man under ledning av
bland annat elektronikexperten Eckert konstruera den
första helt elektroniska datamaskinen, ENIAC (electronic
numerical integrator and computer).

Eniac byggdes för den amerikanska arméns räkning och
stod klar 1946. Maskinen bestod av 18000 elektronrör, den
var 26m lång och förbrukade avsevärda mängder energi.
Driftssäkerheten var väldigt låg eftersom elektronrören
väldigt ofta gick sönder. Den programmerades med hjälp
av kopplingssnören, likt en gammaldags telefonväxel.



Transistorns födelse.
Bild 4. Shockley, Brattain, Bardeen, Bell laboratorys
William Shockley, Walter Brattain och John Bardeen hette
de tre männen so uppfann Transistorn. Transistorn
patentsöktes 1948 och var resultatet av ett decennielångt
arbete på olika håll.


Transistorn var gjord i germanium och kisel. Den hade
likriktande egenskaper som gjorde att den snart började
ersätta elektronröret. Men främst hade den flera andra
egenskaper som gjorde att den blev allt mer populärare än
elektronröret. Transistorn krävde mycket mindre utrymme
och mycket mindre energi, samt att den utvecklade mindre
värme. Nu fanns det möjligheter att konstruera större och
snabbare datorer.
Bild 5. Den första transistorn


De stora talens tyrrani.
Elektroniska kopplingar är i regel bättre ju större dom är.
Detta innebar att radioröret som drar mycket ström,
utvecklar mycket värme och tar stor plats omöjliggjorde
sådana kopplingar. Men i och med transistorns intåg kunde
elektronikingenjörerna tillverka stora och komplicerade
elektroniska apparater. Nu var ingenjörerna överens om att
det bara var fantasin som satte begränsnigarna i vad som
kunde tillverkas.

Konstruktörer av datorsystem ritade nu upp dator och
kommunikationskretsar som använde 50000 eller till och
med ca en halv miljon transistorer. Dessa kretsar innehöll
minst lika många dioder, resistorer och kondensatorer. På
papperet skulle dessa kretsar vara helt överlägset allt annat
som konstruerats. Det skulle dock snart visa sig att det inte
var praktiskt godtagbart att använda sig av dessa
transistorkopplingar. De elektroniska kretsarna blev för
komplexa och stora för att tillverkas. Det var detta som
kallades de stora talens tyrrani.

Texas Instruments var ett av företagen som försökte lösa
problemet med de stora talens tyranni. Deras idé var att
tillverka så kallade mikromoduler som var och en hade en
specifik funktion. Dessa mikromoduler skulle sedan kunna
byggas ihop likt dagens lego-klotsar i lödningsfria
konstruktioner. I praktiken skulle det visa sig att detta inte
innebar någon lösning på problemet.



Jack Kilby, Texas Instruments, visste att det var fel sätt att
lösa problemet på. Han menade att mikromodulerna inte
minskade antalet individuella komponenter i komplicerade
kretsar. Sommaren 1958 var Kilby tvungen att stanna kvar
på sitt nya jobb över semesternstängningen. Han började
då att skissa på den "monolitiska" idén, att samla flera
komponenter på ett och samma block av materialet.


Bild 6. Jack Kilby, Texas Instruments.



Bild 7. Autentisk teckning av Kilbys första integrerade krets.
Fasskiftsoscillatorn.
Kilby var övertygad över att hans idé var lösningen till de
stora talens tyranni. Hans idé gick ut på att om man kunde
integrera alla komponenter på ett enda stycke kisel, skulle
man inte behöva koppla ihop någonting. Han var dock
skeptisk i början eftersom ingen annan skulle komma på
iden att tillverka diskreta komponenter i halvledarmaterial.
Dels på grund av de höga kostnader som detta skulle
medföra, men framförallt för att kvaliten på komponenterna
skulle bli sämre.

För att Kilby skulle få bygga denna krets var han tvungen
att få chefens tillstånd. Chefen gav sitt tillstånd med
villkoret att Kilby först måste visa upp ett fungerande
motstånd och kondensator i halvledarmaterial Detta
lyckades han relativt omgående med, och startade således
sitt projekt att bygga den första integrerade kretsen.

Kilby valde att tillverka en för provändamål klassisk krets,
fasskiftsoscilatorn. Den omvandlar likström till alternerande
pulser som ständigt ändrar riktning. Förloppet kan lätt
beskådas genom att använda ett oscilloskåp som grafiskt
presenterar förloppet på sin skärm. Den 12 december
1958 var Jack S Kilbys oscillator på ett cips, centimetern
lång och smalare än en tandpetare, till slut färdig.

En grupp av Texas instruments direktörer hade samlats i
Kilbys del av laboratoriet för att se om detta pyttelilla
exemplar av en helt ny typ av kretsar skulle fungera. Kilby
kopplade nervöst alla sladdar och kontrollerade alla
uppkopplingar noga, alla var spända och Kilby slog till
strömbrytaren. Omedelbart började en perfekt sinusvåg
slingra sig fram på oscilloskopets skärm. Kilby hade nu löst
de stora talens tyrrani.



Den integrerade kretsen.
Bild 8. Visar symboliskt storleken av en microprocessor.
Kilby hade nu förlöst den integrerade kretsen och
utvecklingen skulle visa sig gå med sällan skådad fart.
Redan 4 år efter det att den första IC kretsen såg dagens
ljus, massproducerades den första generationens
integrerade kretsar. Denna typ av krets kallades SSI som
stod för eng. "small scale integration" eller småskalig
integration. Kretsen kunde på en enda kiselskiva, i
storleken av en lillfingernagel rymma ca 10 transistorer samt diverse
andra komponenter. SSI-kretsen följdes
snabbt upp av MSI, eng. medium scale integration. På
samma yta fick man nu plats med upp till 100 transistorer.
Det var datorer baserade på dessa kretsar som kom att
kallas den tredje generationens datorer.

Tillverkningen förbättrades och man lyckades framställa
kretsar som bestod av flera lager ovanpå varandra. På
detta sätt lyckades man pressa in allt fler transistorer i
varje krets. 1972-1984 Kom LSI och VLSI-kretsen,
storskalig samt mycket storskalig integration. VLSI-kretsen
bestod av inte mindre än 100000 transistorer. Dessa två
kretstyper utgjorde teknologin i den fjärde generationens
datorer. 1990 hade man uppnått vad ingenjörerna
skämtsamt kallade, urlöjligt storskalig integration. Dessa
kretsar kan innehålla flera miljoner transistorer på samma
yta som för de andra kretstyperna.


Microprocessorn
Bild 9. Intels första microprocessor 4004.
Marcian E. Hoff, heter mannen bakom Intels 4004. Detta
var den första microprocessorn som tillverkades. Hoff fick
sin idé när det japanska företaget Busicom, bad intel om
hjälp att utveckla integrerade kretsar för en miniräknare.

Deras önskemål var att specialtillverka tolv kretsar med
skräddarsydda funktioner till denna räknare. Hoff tyckte
dock att detta skulle bli en allt för komplex lösning och kom
då på iden med att konstruera ett chip som kunde utföra
operationer som programmerats och lagrats i ett minne.
På detta sätt skulle det krävas 1 integrerad krets i stället för
12 stycken.

Iden utvecklades och 1972 var den första microprocessorn
klar att användas. Det skulle inte dröja länge förrän intel
släppte sin 4040 en förbättrad version av 4004. Genom
åren förbättrades processorerna. Fler företag började
tillverka CPU:er och gagnade på detta sätt utvecklingen.
Varje processor klarade att utföra fler instruktioner
snabbare. På persondatormarknaden kom sedan intels
8080 processor och i Juli 1976 dess efterföljare och succé
Z-80.



Fram till i dag.

Bild 11. Intels Pentium MMX processor.
Har processorerna utvecklats enormt. På PC marknaden
har man gått från intels 8080 via de så kallade 286, 386,
486 processorerna till dagens mest sålda processortyp,
Pentium. Samtidigt som processorerna har utvecklats med
denna fart har även kretsteknologin runt processorn
utvecklats för att klara CPU:ns krav. Dagens CPU:er
arbetar med en intern hastighet av 120-200 MHz. Detta att
jämföras med Z-80:ans 16 MHz som ändå var den
snabbaste på den tiden när det gäller CPU:n för
persondatorer.

Pentium som i dag är den vanligaste microprocessorn är i
grund och botten en 386 och en 486 parallellad, så någon
ny teknologi är det egentligen inte. Fördelen med de
paralellkopplade processorerna är att de kan dela på jobbet
och därigenom öka hastigheten. Den allra senaste
mikroprocessorn som släppts för persondatormarknaden
är intels pentium MMX processor.



Avslutning.
Det är svårt att säga något om framtiden, vad kommer att
hända, hur fort kommer det att gå? Det finns dock ett svar
som är säkert. Det kommer att hända mycket, och det
kommer att gå fort.

Bild 12. Myra med en microprocessor.
Hittils har inget indikerat att utvecklingen kommer att klinga
av, snarare tvärt om. Det finns forskare som menar att den
övre gränsen snart är nådd. Det finns andra forskare som
säger att vi fortfarande befinner oss i lindan vad det gäller
elektronisk utveckling. Hur som helst skall det bli
spännande att se vart utvecklingen bär oss.

Inom snar framtid tror jag att man kommer att lyckas med
att blanda elektronik med biologiska funktioner. Forskning
bedrivs och vissa framsteg har redan gjorts. Människans
nervbanor reagerar på elektriska impulser. Kan vi bara
tolk...

...läs fortsättningen genom att logga in dig.

Medlemskap krävs

För att komma åt allt innehåll på Mimers Brunn måste du vara medlem och inloggad.
Kontot skapar du endast via facebook.

Källor för arbetet

Saknas

Kommentera arbetet: Kända tekniker

 
Tack för din kommentar! Ladda om sidan för att se den. ×
Det verkar som att du glömde skriva något ×
Du måste vara inloggad för att kunna kommentera. ×
Något verkar ha gått fel med din kommentar, försök igen! ×

Kommentarer på arbetet

  • Inactive member 2015-12-08

    vad betydde uppfinningen för människan och för samhället när den uppfanns?

Källhänvisning

Inactive member [2005-12-21]   Kända tekniker
Mimers Brunn [Online]. http://mimersbrunn.se/article?id=5456 [2018-08-20]

Rapportera det här arbetet

Är det något du ogillar med arbetet? Rapportera
Vad är problemet?



Mimers Brunns personal granskar flaggade arbeten kontinuerligt för att upptäcka om något strider mot riktlinjerna för webbplatsen. Arbeten som inte följer riktlinjerna tas bort och upprepade överträdelser kan leda till att användarens konto avslutas.
Din rapportering har mottagits, tack så mycket. ×
Du måste vara inloggad för att kunna rapportera arbeten. ×
Något verkar ha gått fel med din rapportering, försök igen. ×
Det verkar som om du har glömt något att specificera ×
Du har redan rapporterat det här arbetet. Vi gör vårt bästa för att så snabbt som möjligt granska arbetet. ×

Logga in med Facebook