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MICROÉLECTRONIQUE

Mémorisation et traitement de l'information en microélectronique

Quelques rappels sur la numérisation

La numérisation de l'information, des signaux et des images est le fondement de l'exploitation des utilisations de la microélectronique.

Informatique : réalisation de portes logiques - crédits : Encyclopædia Universalis France

Informatique : réalisation de portes logiques

Encyclopædia Universalis France

Pour numériser l'information, les chiffres et les lettres sont représentés par des ensembles d'impulsions de tension, les « bits » d'information. Un bit correspond à « 0 » si l'impulsion est de 0 volt (en fait inférieure à une certaine tension), et a « 1 » si elle vaut un certaine tension nominale – 3,3 volts par exemple – (en fait si elle est supérieure à une certaine tension seuil). On représente les chiffres en comptant en binaire : 0 = « 00000000 » ; 1 = « 00000001 » ; 2 = « 00000010 » ; 3 = « 00000011 » ; 4 = « 00000100 »... Les lettres sont elles aussi codées : a = « 01100001 » ; A = « 01000001 » ; b = « 01100010 ». L'ensemble des chiffres et des lettres, ainsi que les ponctuations, sont ainsi traduites par des ensembles de huit bits, les octets (bytes). Grâce aux opérations logiques sur des bits, l'information peut être manipulée. Pour cela, on utilise des opérateurs portant sur un bit [le « non », ou (inverseur)] et des opérateurs portant sur deux bits à la fois (porte « et » : il faut que les deux bits « A » et « B » aient la valeur « 1 » pour que la sortie « A » et « B » vaille « 1 », sinon elle vaut « 0 », etc., cf. fig. 7b).

La numérisation d'un son, qui est un signal d'amplitude et de fréquence variables, s'effectue en « échantillonnant » le signal, c'est-à-dire en prenant son amplitude à des instants successifs. Bien entendu, plus les variations du signal sont rapides, plus il faut échantillonner à intervalles de temps courts. Le théorème d'échantillonnage indique qu'il faut prendre des mesures avec une fréquence double de la fréquence la plus élevée du spectre du signal (c'est-à-dire de la fréquence de Fourier la plus élevée) pour avoir une information complète sur le signal.

Numériser les images consiste à découper celles-ci en éléments ou pixels (picture elements) et à coder l'amplitude et la couleur de chacun de ces éléments.

L'avantage de la numérisation, par rapport au traitement analogique des signaux et des informations, réside dans la grande résistance à toute dégradation lors de la propagation et du traitement : en propagation de signaux analogiques, on ne sait pas si une variation de signal est due au signal lui-même ou si c'est une dégradation. Le signal numérique est représenté par la présence, ou non, d'un bit et l'on régénère celui-ci (quand il n'est pas trop dégradé) de manière à le propager sur de longues distances et dans des longues chaînes de traitement de l'information, sans dégradation. De plus, des codes de correction d'erreurs peuvent être insérés pour corriger les bits manquants ou en surnombre (si le taux d'erreurs n'est pas trop élevé).

Réalisation des fonctions logiques avec des transistors

Grâce au transistor fonctionnant en interrupteur commandé par une tension, il est possible de réaliser les fonctions de logique combinatoire dans les ordinateurs : en associant des transistors et des résistances, on peut obtenir, en effet, des circuits créant des portes logiques, comme le « et » et le « ou ». Pour faire le « et », il faut un circuit qui donne la tension « 1 » quand, à la fois, les entrées A et B sont au « 1 ». Pour faire le « ou », il faut un circuit qui donne « 1 » quand une des deux entrées (A ou B) est au « 1 ». Dans tous les autres cas, la sortie logique S doit être « 0 ». On représente tous les cas d'entrées et sorties par des tableaux dits « tables de vérité ». Aux bornes des résistances des deux circuits,[...]

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Écrit par

  • : directeur de recherche émérite au C.N.R.S., École polytechnique, Palaiseau, professeur au Materials Department de l'université de Californie à Santa Barbara

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Classification

Pour citer cet article

Claude WEISBUCH. MICROÉLECTRONIQUE [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )

Médias

Microélectronique : transistor à effet de champ. - crédits : Encyclopædia Universalis France

Microélectronique : transistor à effet de champ.

Encyclopædia Universalis France

Microélectronique : connectique - crédits : IBM

Microélectronique : connectique

IBM

Microprocesseur : le Pentium. 4 - crédits : Intel .

Microprocesseur : le Pentium. 4

Intel .

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Autres références

  • AUTOMATISATION

    • Écrit par Jean VAN DEN BROEK D'OBRENAN
    • 11 882 mots
    • 12 médias
    Industrie automobile: chaîne de montage - crédits : ABB
    Cette densité ne cesse de croître avec les progrès des moyens de production de la microélectronique. On peut ainsi disposer, sur une seule pastille de silicium, de registres de mémoire d'une capacité considérable, de sorte que des variables numériques codées en mots de 8 ou 16 bits et même 32 bits...

  • CIRCUITS INTÉGRÉS

    • Écrit par Frédéric PÉTROT, Franck WAJSBÜRT
    • 8 993 mots
    • 20 médias
    Microprocesseur : le Pentium. 4 - crédits : Intel .

    Les circuits intégrés monolithiques (encore appelés puces, traduction de l'anglais chips) constituent l'approche la plus sophistiquée de la microélectronique. Leur origine technologique remonte à 1958, et leur importance économique et industrielle est devenue considérable. La miniaturisation...

  • COMMERCIALISATION DU PREMIER MICROPROCESSEUR

    • Écrit par Joseph BOREL, Bruno JACOMY
    • 464 mots
    • 1 média

    À la fin des années 1960, Marcian Hoff (surnommé Ted Hoff), un jeune ingénieur de la société américaine Intel (Integrated Electronics), propose le concept du microcalculateur (le terme microprocesseur apparaissant plus tardivement) pour répondre à une commande de la société japonaise Busicom,...

  • IMAGERIE TÉRAHERTZ

    • Écrit par Bernard PIRE
    • 1 427 mots
    • 1 média
    Le développement de sources puissantes et compactes n’a vraiment commencé qu’avec l’éclosion de la microélectronique et des nanotechnologies à la fin du xxe siècle. Les lasers à cascade quantique, mis au point en 1994 aux laboratoires Bell de Murray Hill (New Jersey, États-Unis) et commercialisés...
  • Afficher les 12 références

Voir aussi

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