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 חוק מור?
את "חוק מוּר" (Moore's law) ניסח בשנת 1965 גורדון מור, ממייסדי חברת אינטל, מאבות תעשיית השבבים העולמית ומראשוני עולם הסטארטאפים של ימינו.
זהו חוק מור שצפה הכפלה, מדי שנה וחצי עד שנתיים, של צפיפות הטרנזיסטורים במעגלים המשולבים ולמעשה של יכולות העיבוד של המחשב.
מור הטעים שבכל שנה וחצי עד שנתיים יוכפל מספר הטרנזיסטורים על שטח שבב מחשב, בעוד שעלות ייצורו לא תעלה.
חשוב להבין ש"חוק מור" הוא חוק שחזה את התפתחות עולם המחשוב, אבל בעצם הוא היה תחזית. רק שהתחזית הזו הגשימה את עצמה, מעצם העובדה שחברות השבבים בעולם התחרו ביניהן על היכולת לעמוד ברף שהציב מור ולמעשה מימשו אותה.
מכאן שהחוק הסתבר כנכון ובדיעבד הפך לתכנית עבודה לחברות השבבים הדיגיטליים.
מכאן הפך חוק מור למה שיסביר את הקצב המדהים של המהפכה הדיגיטלית ושל מגמת המזעור, שהביאה לנו בתוך 50 שנה טלפונים חכמים ברמת ביצועים העולה על מחשבי הענק של פעם.
עם השנים החוק השתנה מעט וכיום חוק מור תקף פחות בנושא הטרנזיסטורים והשתנה יותר לטענה כללית לגבי מחשבים, טענה שאומרת שעוצמת המחשוב תוכפל כל שנתיים בערך.
הנה חוק מור:
http://youtu.be/YqKtVX5D-bw
וסיפורו של חוק מור (עברית):
https://youtu.be/ehPlLYR51zY
אחרי 50 שנה - סוף עידן חוק מור (עברית):
https://youtu.be/nT6h1YjbS_8
ומדענית שמנסה להסביר בפשטות מה הבעיה כיום עם חוק מור:
http://youtu.be/bLSMn0cNWAw
איזה שבב מחשב הופך את האוויר למשטח מגע?
פרויקט סולי (Project Soli) של חברת גוגל עוסק באחד הרעיונות שנראים כאילו נתלשו מהעתיד. ואכן, אנו חיים בעתיד.. האפשרות ליצור משטח מגע וירטואלי שבו חשוב מה עושות האצבעות ולא במה הן נוגעות היא מדהימה. פרויקט סולי יאפשר לגעת כביכול במשטח מגע מדומה, שכולו באוויר, ולעשות בו פעולות רגישות במיוחד, ממש כאילו פעלנו על כפתורים, חיישנים זעירים ומסכי מגע מיקרוסקופיים.
את המגע האמיתי על משטח מגע פיזי יחליפו מחוות של האצבעות באוויר. האצבעות ידמו מגע במשטח מגע, בעוד חיישן שהוא מעין רדאר זעיר יקלוט את מחוות האצבעות הללו וימיר את התנועות העדינות ביותר לפעולות על מכשירים.
עולם המחשוב הלביש יוכל להשתמש בכלי הזה להמון אפשרויות שבהן נדרשות פעולות לשליטה במכשירים שאין להם מסך או ממשק שליטה משלהם. יתכן שגם שליטה במכשירי "אינטרנט של הדברים" תתאפשר כך, בזול וללא מסך או יחידת בקרה של ממש.
הנה פרויקט סולי של גוגל:
https://youtu.be/0QNiZfSsPc0
מהו החדר הנקי?
כשאמא מבקשת שתנקו או סתם תשמרו על הנקיון בחדר שלכם, היא יודעת על מה היא מדברת.. חדר נקי יכול לסייע אפילו בתעשיית ההייטק.
"החדר הנקי" (Clean Room) הוא שם דבר בתעשיית שבבי המחשב למשל. בייצור של שבבים עדינים שכאלה, כל גרגר אבק שיחדור לחלל הייצור עלול לפסול שביבים רבים ולגרום לפסילתם או לתקלות קשות במכשירים שבהם ישובצו השבבים הללו. לכן מקפידים בתעשיית השבבים על החדר הנקי והמסונן היטב, ועל חליפות אטומות שלובשים אנשי הייצור בזמן העבודה בו.
האוויר בחדר הנקי הוא נקי פי 10,000 מהאוויר שבחדר רגיל ופי 1000 מחדר ניתוח בבית החולים!
הנה החדר הנקי:
http://youtu.be/Djaqyx_R4eQ
וכך עובדים בחדר הנקי:
http://youtu.be/4FLBtQC0F0c?t=2m21s
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
איך כתבו את כל התנ"ך על גרגר?
בטכניון של ישראל, נכתב לאחרונה התנ"ך הזעיר בעולם. הכל החל כשהמדענים החליטו לכתוב את כל התנ"ך כולו על שבב זעיר שגודלו כגודל של גרגר סוכר. הם עשו זאת כדי להמחיש לציבור את היופי שבמזעור וביכולת לפעול בגדלים כה זעירים. מושג הנאנו, מסתבר, מעולם לא היה ברור יותר.
את הטקסט של הננו תנ"ך, בסביבות מיליון ומאתיים אלף אותיות, כתבו המדענים באמצעות חריטה על פרוסת סיליקון מצופה בזהב (שעוביו כ-100 אטומים!). הכתיבה נעשתה בעזרת קרן ממוקדת של יונים, כשהאלומה של הקרן חורטת בשכבת הזהב שמצפה את פרוסת הסיליקון. את תהליך הכתיבה המורכב הזה ניהלו באמצעות תוכנה שפותחה בטכניון. התוכנה שלטה בקרו היונים הממוקדת, והנחתה אותה בביצוע מדויק להפליא של תהליך הכתיבה על השבב הזעיר.
ואם זה לא מדהים מספיק, אז כדאי להוסיף גם שכל תהליך כתיבת התנ"ך המנוקד על השבב הזעיר, לקח שעה וחצי בלבד!
הנה תנ"ך הנאנו שנכתב בטכניון:
https://youtu.be/83cYu5xa5n0
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
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
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
מה היו תואמי ה-IBM?
השנה היא 1981 וחברת IBM, חברת המחשבים המובילה בעולם והחזקה בייצור ושיווק של מחשבים לשוק הארגוני-עסקי בעולם, מוציאה את המחשב השולחני החדש והקומפקטי שלה, IBM PC, קיצור של Personal computer.
הוא היה להצלחה מיידית. הכירו את כל הסיפור בתגית "IBM PC". שנה אחר כך, בשנת 1982, כבר נמכר בממוצע מחשב PC בכל דקה. מכירות המחשב הזה הלכו וגדלו והפתיעו את כל העולם.
בשנת 1983 עקף הפי סי החדש את המכירות של מחשבי אפל, אלו של מפתחת המחשב האישי הראשון ומובילת שוק המחשבים האישיים עד אז.
אז המכירות של IBM את המחשבים האישיים היו עצומות. אבל מסתבר שבמזרח הרחוק קורה משהו גדול אפילו יותר. כי בהדרגה נולד בעולם שוק מקביל, של מחשבים תואמים למחשב הפופולרי והיקר של IBM.
המחשבים הללו, "תואמי ה-IBM" (), מפס הייצור של המתחרות הזולות מהמזרח, החלו להימכר בכמויות גדולות. כשראו המונים בעולם שהם לא רק זולים, אלא גם אמינים מספיק, הם נגסו במרץ במכירות של ה-IBM PC.
אבל איך זה קרה?
הייתה זו IBM עצמה, שאיפשרה את כניסתם של המחשבים האלה, שמותגו כ"תואמי PC". כי בניגוד למובילה בייצור מחשבים קטנים, חברת אפל, בחרה IBM בשלב מסוים לבסס את המחשב שלה על ארכיטקטורה פתוחה, כלומר על מאות מרכיבים ואביזרים שיוצרו על ידי חברות צד שלישי, חברות שהן לא היא.
בכך היא הצליחה לספק את הביקוש הגואה בתחילה, אך במקביל אפשרה לחברות זרות רבות וזולות הרבה יותר לייצר מחשבים שהורכבו מאותם מרכיבים. עזרה לכך גם העובדה שהיא לא החתימה את חברת מיקרוספט, יצרנית MS-DOS, מערכת ההפעלה של ה-IBM PC, על בלעדיות וגם לא את חברת אינטל (Intel), יצרנית המעבד של ה-PC, המוח שלו. בכך השוק היה למעשה פתוח עבור מיקרוסופט למכור את מערכת ההפעלה המצליחה לאינספור חברות מחשבים, שהרכיבו מחשבים תואמי יבמ מושלמים, כולל המעבד המרכזי שקנו מחברת אינטל, ועקפו בהרבה את חברת IBM במכירות.
אז הבחירה של יבמ עזרה לה לפתח את השוק הזה ולהביא את המחשוב האישי לכל בית, אבל לטווח היותר ארוך גם להפסיד אותו. כי די מהר נוצר שטפון עולמי של מחשבים זולים ומצוידים היטב.
זה היה צונאמי של ממש, שאמנם יצר את מהפכת המחשוב האישי של שנות ה-80, זו ש-IBM החלה. אך במקביל הלך ונדחקה דווקא יבמ עצמה מהשוק שיצרה, בשל הביקוש האדיר.
לכן הלכה היצרנית הגדולה יבמ וחזרה בהדרגה להתרכז במחשבים הארגוניים, הגדולים והיקרים, מחשבים לעסקים גדולים בלבד. במשך לא מעט שנים הם הצטיינו דווקא במכירות של מחשבים ניידים אישיים ואיכותיים, מסדרה שנקראה ThinkPad, אבל ב-2005 מכרו גם את קו הייצור האחרון הזה לחברה סינית בשם Lenovo ויצאו מעולם ה-PC לחלוטין.
הנה סיפורה של חברת IBM, כולל ההצלחה והכישלון של מהפכת המחשב האישי:
https://youtu.be/jsEXx7asU24
הרצאת וידאו קצרה על עלייתה וירידתה של יבמ בעולם המחשוב האישי:
https://youtu.be/5_1BlGGSccM
החיקוי המלא הראשון של מחשב יבמ מושלם:
https://youtu.be/HEMhpInIACk
הנה הצלחתה המטורפת ומפלתה של חברת יבמ עם ה-IBM PC שלה:
https://youtu.be/6ChwN1fnCb8?long=yes
והסיפור כולו בסרט תיעודי:
https://youtu.be/0PceJO3CAGI?long=yes
את "חוק מוּר" (Moore's law) ניסח בשנת 1965 גורדון מור, ממייסדי חברת אינטל, מאבות תעשיית השבבים העולמית ומראשוני עולם הסטארטאפים של ימינו.
זהו חוק מור שצפה הכפלה, מדי שנה וחצי עד שנתיים, של צפיפות הטרנזיסטורים במעגלים המשולבים ולמעשה של יכולות העיבוד של המחשב.
מור הטעים שבכל שנה וחצי עד שנתיים יוכפל מספר הטרנזיסטורים על שטח שבב מחשב, בעוד שעלות ייצורו לא תעלה.
חשוב להבין ש"חוק מור" הוא חוק שחזה את התפתחות עולם המחשוב, אבל בעצם הוא היה תחזית. רק שהתחזית הזו הגשימה את עצמה, מעצם העובדה שחברות השבבים בעולם התחרו ביניהן על היכולת לעמוד ברף שהציב מור ולמעשה מימשו אותה.
מכאן שהחוק הסתבר כנכון ובדיעבד הפך לתכנית עבודה לחברות השבבים הדיגיטליים.
מכאן הפך חוק מור למה שיסביר את הקצב המדהים של המהפכה הדיגיטלית ושל מגמת המזעור, שהביאה לנו בתוך 50 שנה טלפונים חכמים ברמת ביצועים העולה על מחשבי הענק של פעם.
עם השנים החוק השתנה מעט וכיום חוק מור תקף פחות בנושא הטרנזיסטורים והשתנה יותר לטענה כללית לגבי מחשבים, טענה שאומרת שעוצמת המחשוב תוכפל כל שנתיים בערך.
הנה חוק מור:
http://youtu.be/YqKtVX5D-bw
וסיפורו של חוק מור (עברית):
https://youtu.be/ehPlLYR51zY
אחרי 50 שנה - סוף עידן חוק מור (עברית):
https://youtu.be/nT6h1YjbS_8
ומדענית שמנסה להסביר בפשטות מה הבעיה כיום עם חוק מור:
http://youtu.be/bLSMn0cNWAw
פרויקט סולי (Project Soli) של חברת גוגל עוסק באחד הרעיונות שנראים כאילו נתלשו מהעתיד. ואכן, אנו חיים בעתיד.. האפשרות ליצור משטח מגע וירטואלי שבו חשוב מה עושות האצבעות ולא במה הן נוגעות היא מדהימה. פרויקט סולי יאפשר לגעת כביכול במשטח מגע מדומה, שכולו באוויר, ולעשות בו פעולות רגישות במיוחד, ממש כאילו פעלנו על כפתורים, חיישנים זעירים ומסכי מגע מיקרוסקופיים.
את המגע האמיתי על משטח מגע פיזי יחליפו מחוות של האצבעות באוויר. האצבעות ידמו מגע במשטח מגע, בעוד חיישן שהוא מעין רדאר זעיר יקלוט את מחוות האצבעות הללו וימיר את התנועות העדינות ביותר לפעולות על מכשירים.
עולם המחשוב הלביש יוכל להשתמש בכלי הזה להמון אפשרויות שבהן נדרשות פעולות לשליטה במכשירים שאין להם מסך או ממשק שליטה משלהם. יתכן שגם שליטה במכשירי "אינטרנט של הדברים" תתאפשר כך, בזול וללא מסך או יחידת בקרה של ממש.
הנה פרויקט סולי של גוגל:
https://youtu.be/0QNiZfSsPc0
כשאמא מבקשת שתנקו או סתם תשמרו על הנקיון בחדר שלכם, היא יודעת על מה היא מדברת.. חדר נקי יכול לסייע אפילו בתעשיית ההייטק.
"החדר הנקי" (Clean Room) הוא שם דבר בתעשיית שבבי המחשב למשל. בייצור של שבבים עדינים שכאלה, כל גרגר אבק שיחדור לחלל הייצור עלול לפסול שביבים רבים ולגרום לפסילתם או לתקלות קשות במכשירים שבהם ישובצו השבבים הללו. לכן מקפידים בתעשיית השבבים על החדר הנקי והמסונן היטב, ועל חליפות אטומות שלובשים אנשי הייצור בזמן העבודה בו.
האוויר בחדר הנקי הוא נקי פי 10,000 מהאוויר שבחדר רגיל ופי 1000 מחדר ניתוח בבית החולים!
הנה החדר הנקי:
http://youtu.be/Djaqyx_R4eQ
וכך עובדים בחדר הנקי:
http://youtu.be/4FLBtQC0F0c?t=2m21s
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
שבבים
בטכניון של ישראל, נכתב לאחרונה התנ"ך הזעיר בעולם. הכל החל כשהמדענים החליטו לכתוב את כל התנ"ך כולו על שבב זעיר שגודלו כגודל של גרגר סוכר. הם עשו זאת כדי להמחיש לציבור את היופי שבמזעור וביכולת לפעול בגדלים כה זעירים. מושג הנאנו, מסתבר, מעולם לא היה ברור יותר.
את הטקסט של הננו תנ"ך, בסביבות מיליון ומאתיים אלף אותיות, כתבו המדענים באמצעות חריטה על פרוסת סיליקון מצופה בזהב (שעוביו כ-100 אטומים!). הכתיבה נעשתה בעזרת קרן ממוקדת של יונים, כשהאלומה של הקרן חורטת בשכבת הזהב שמצפה את פרוסת הסיליקון. את תהליך הכתיבה המורכב הזה ניהלו באמצעות תוכנה שפותחה בטכניון. התוכנה שלטה בקרו היונים הממוקדת, והנחתה אותה בביצוע מדויק להפליא של תהליך הכתיבה על השבב הזעיר.
ואם זה לא מדהים מספיק, אז כדאי להוסיף גם שכל תהליך כתיבת התנ"ך המנוקד על השבב הזעיר, לקח שעה וחצי בלבד!
הנה תנ"ך הנאנו שנכתב בטכניון:
https://youtu.be/83cYu5xa5n0
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
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
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
השנה היא 1981 וחברת IBM, חברת המחשבים המובילה בעולם והחזקה בייצור ושיווק של מחשבים לשוק הארגוני-עסקי בעולם, מוציאה את המחשב השולחני החדש והקומפקטי שלה, IBM PC, קיצור של Personal computer.
הוא היה להצלחה מיידית. הכירו את כל הסיפור בתגית "IBM PC". שנה אחר כך, בשנת 1982, כבר נמכר בממוצע מחשב PC בכל דקה. מכירות המחשב הזה הלכו וגדלו והפתיעו את כל העולם.
בשנת 1983 עקף הפי סי החדש את המכירות של מחשבי אפל, אלו של מפתחת המחשב האישי הראשון ומובילת שוק המחשבים האישיים עד אז.
אז המכירות של IBM את המחשבים האישיים היו עצומות. אבל מסתבר שבמזרח הרחוק קורה משהו גדול אפילו יותר. כי בהדרגה נולד בעולם שוק מקביל, של מחשבים תואמים למחשב הפופולרי והיקר של IBM.
המחשבים הללו, "תואמי ה-IBM" (), מפס הייצור של המתחרות הזולות מהמזרח, החלו להימכר בכמויות גדולות. כשראו המונים בעולם שהם לא רק זולים, אלא גם אמינים מספיק, הם נגסו במרץ במכירות של ה-IBM PC.
אבל איך זה קרה?
הייתה זו IBM עצמה, שאיפשרה את כניסתם של המחשבים האלה, שמותגו כ"תואמי PC". כי בניגוד למובילה בייצור מחשבים קטנים, חברת אפל, בחרה IBM בשלב מסוים לבסס את המחשב שלה על ארכיטקטורה פתוחה, כלומר על מאות מרכיבים ואביזרים שיוצרו על ידי חברות צד שלישי, חברות שהן לא היא.
בכך היא הצליחה לספק את הביקוש הגואה בתחילה, אך במקביל אפשרה לחברות זרות רבות וזולות הרבה יותר לייצר מחשבים שהורכבו מאותם מרכיבים. עזרה לכך גם העובדה שהיא לא החתימה את חברת מיקרוספט, יצרנית MS-DOS, מערכת ההפעלה של ה-IBM PC, על בלעדיות וגם לא את חברת אינטל (Intel), יצרנית המעבד של ה-PC, המוח שלו. בכך השוק היה למעשה פתוח עבור מיקרוסופט למכור את מערכת ההפעלה המצליחה לאינספור חברות מחשבים, שהרכיבו מחשבים תואמי יבמ מושלמים, כולל המעבד המרכזי שקנו מחברת אינטל, ועקפו בהרבה את חברת IBM במכירות.
אז הבחירה של יבמ עזרה לה לפתח את השוק הזה ולהביא את המחשוב האישי לכל בית, אבל לטווח היותר ארוך גם להפסיד אותו. כי די מהר נוצר שטפון עולמי של מחשבים זולים ומצוידים היטב.
זה היה צונאמי של ממש, שאמנם יצר את מהפכת המחשוב האישי של שנות ה-80, זו ש-IBM החלה. אך במקביל הלך ונדחקה דווקא יבמ עצמה מהשוק שיצרה, בשל הביקוש האדיר.
לכן הלכה היצרנית הגדולה יבמ וחזרה בהדרגה להתרכז במחשבים הארגוניים, הגדולים והיקרים, מחשבים לעסקים גדולים בלבד. במשך לא מעט שנים הם הצטיינו דווקא במכירות של מחשבים ניידים אישיים ואיכותיים, מסדרה שנקראה ThinkPad, אבל ב-2005 מכרו גם את קו הייצור האחרון הזה לחברה סינית בשם Lenovo ויצאו מעולם ה-PC לחלוטין.
הנה סיפורה של חברת IBM, כולל ההצלחה והכישלון של מהפכת המחשב האישי:
https://youtu.be/jsEXx7asU24
הרצאת וידאו קצרה על עלייתה וירידתה של יבמ בעולם המחשוב האישי:
https://youtu.be/5_1BlGGSccM
החיקוי המלא הראשון של מחשב יבמ מושלם:
https://youtu.be/HEMhpInIACk
הנה הצלחתה המטורפת ומפלתה של חברת יבמ עם ה-IBM PC שלה:
https://youtu.be/6ChwN1fnCb8?long=yes
והסיפור כולו בסרט תיעודי:
https://youtu.be/0PceJO3CAGI?long=yes
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
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
