Syteme Binaire

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Application

Les opérations en binaire :

L'addition :

L'addition en binaire se fait de la même manière qu'en notation décimale:
On commence à additionner les bits de droite (ceux appelés bit de poids faible) puis on a des retenues lorsque la somme de deux bits de méme poids dépasse 1 (chiffre maximum en binaire).

Exemple :

0 1 1 1 1 1
+ 0 1 1 0 0 1
1 1 1 0 0 0

La soustration :

La soustraction en binaire se fait de la même manière qu'une addition, sauf que lorsque l'on soustrait un bit à un d'un bit à zéro, on soustrait une retenue pour le bit de poids plus élevé.

Exemple :

0 1 1 1 1 0
- 0 1 1 0 0 1
0 0 0 1 0 1

La multiplication :

La multiplication en binaire est la même chose qu'en décimale : un nombre multiplié par 0 est égal à 0. On a donc :

  • 0*0=0
  • 0*1=0
  • 1*0=0
  • 1*1=1

Exemple :

0 1 1 1 1 1
* 1 1 0
0 0 0 0 0 0
0 1 1 1 1 1
0 1 1 1 1 1
1 0 1 1 1 0 1 0

Convertions :

Pour convertir un nombre décimal en binaire, on a deux possibilités :

  • La méthode des divisions successives (que nous allons voir en premier).
  • La méthode des puissances.

On divise par deux le nombre jusqu'à ce que le nombre trouvé soit 1:

Exemple pour 27:

27 2
1 13 2
1 6 2
0 3 2
1 1

On part ensuite du sens inverse. Donc 27= 0001 1011 (en binaire).

Deuxième méthode : on utilise les puissances :

27 = 1*2^0+ 1*2^1+ 1*2^3 + 1*2^4

Le langage hexadécimal

Le langage hexadécimal est venu pour freiner l'accroissement en longueur des nombres binaires. C'est une base 16. On a en fait pris les 10 premiers chiffres suivis des six premières lettres :

0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F

Base décimale 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Base hexa 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
Binaire 0 1 10 11 100 101 110 111 1000 1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111

Convertions :

Du décimal à l'hexadécimal :

Méthode des divisions successives (exemple pour 36 en décimal) :

36 16
4 2

36=24 en hexadécimal (soit 4 * 16^0 + 2 * 16^1)

De l'hexadécimal au binaire :

Exemple avec 24 en hexadécimal (36 en décimal donc) :

On utilise ce qu'on appelle le code 1248 (se lit "un deux quatre huit").

2 4
0010 0100

2=0010 en binaire (sur 4 bits), et 4 est égal à 0100 en binaire sur 4 bits. On en déduit ensuite le nombre binaire final :

00100100

Ce nombre est bien égal à 36 en décimal, nous avons donc converti notre nombre hexadécimal en binaire, puis en décimal.

LES TRANSISTORS ACTUELS

 

“Le cristal de silicium est le semi-conducteur le plus utilisé.”

Les premiers transistors sont trop volumineux et consomment beaucoup d’énergie. Ces difficultés contribuent, dans les années 70, au développement d’une nouvelle famille de dispositifs appelés transistors MOS (métal, oxyde, semi-conducteur). Cette nouvelle technologie va permettre l’augmentation rapide du nombre de composants par circuit intégré et par conséquent l’explosion de la micro-informatique.
La plupart des transistors actuels sont des MOS. Un transistor MOS comprend un émetteur d’électrons (la source), un contrôleur (la grille) et un récepteur (le drain). Ces transistors sont fabriqués par multiples dépôts successifs de différentes couches de matériaux (conducteurs, semi-conducteurs et isolants). Les semi-conducteurs et conducteurs constituent les chemins que les électrons peuvent suivre. Les matériaux non conducteurs isolent les conducteurs entre eux, ils canalisent les flux d’électrons, c’est-à-dire le courant électrique.
Le cristal de silicium est le semi-conducteur le plus utilisé. Or, la disposition des atomes de silicium est très ordonnée dans un cristal. Ceux-ci sont rangés en colonnes régulièrement disposées. Dans cette organisation parfaite, aucun électron n’est libre, donc le courant ne passe pas, sauf si des ions étrangers viennent perturber ce bel arrangement en apportant un surplus ou un manque d’électrons (“trous” positifs). Alors, le cristal de silicium est dopé et le courant peut passer. Cette capacité du silicium à accueillir des impuretés en quantité limitée est utilisée pour déterminer les flux d’électrons qui emprunteront les chemins tracés. L’oxyde de silicium sert d’isolant entre les chemins.
Le silicium peut être utilisé dans sa masse ou en couche mince déposée sur du silicium massif ou sur isolant (SOI : “Silicon On Insolator” ou silicium sur isolant).

 

La Fabrication Des Puces

Les techniques de fabrication des circuits intégrés sont très complexes. Il s’agit en effet de réaliser sur une surface de quelques millimètres carrés et une épaisseur de quelques microns un assemblage de plusieurs milliers de composants et les interconnexions entre tous ces éléments. Le matériau de départ est une tranche (disque) très fine de silicium dont le diamètre ne cesse de croître. Il est couramment de 10 cm de diamètre mais peut atteindre des tailles de l’ordre de 30 cm.
Ce disque de silicium subit près d’une centaine de traitements différents : dépôt de couches minces isolantes ou conductrices, microgravure, attaque chimique, recuit thermique approprié, dopage par implantation d’atomes…
Plusieurs circuits intégrés sont fabriqués en même temps sur une plaque de silicium et le procédé de fabrication traite des lots de 50 à 100 tranches de silicium.
Lorsque l’ensemble des traitements est effectué, la tranche de silicium qui regroupe une à plusieurs centaines de fois le même circuit intégré élémentaire est découpée en pastilles. Le circuit intégré nu est très fragile. Pour être utilisée, chaque pastille ou puce est montée dans un boîtier céramique ou plastique muni de pattes de connexion. Une fois encapsulée, chaque puce est alors contrôlée individuellement et celles qui ont un fonctionnement défectueux ou qui s’écartent trop des spécifications attendues sont rejetées.
Le rendement d’une chaîne de fabrication est l’une des mesures principales de la qualité d’une filière technologique. Par exemple, pour des circuits de complexité moyenne, 40% à 60% de ceux-ci ont un fonctionnement correct.