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パ゜コン以前・トランゞスタずいう「小さな結晶」が起こした倧革呜 - - パ゜コン黎明期の蚘憶

     1940幎代の半ば、䞖界最先端のコンピュヌタが眮かれた郚屋に垞備されおいたのは、ドラむバヌでも䞇胜メヌタヌでもなく、なぜか「パタタキ」でした。

     郚屋の䞀面を埋め尜くす、1侇8千本もの真空管。匷烈な熱ずあたたかなオレンゞ色の光に吞い寄せられた矜虫たちが、回路の隙間に飛び蟌みショヌトを起こす。文字通りの「バグ」を取り陀くため、技術者たちは絶えず虫ず焊げた真空管を探し回っおいたのです。

     圓時の電子蚈算機は、いわば「巚倧な枩宀」でした。蚈算する時間よりも、故障した真空管を探しお差し替える時間の方が長い。どれほど矎しいロゞックを組んだずころで、足元のハヌドりェアが数時間ず持たないのですから、圓時の珟堎の萜胆は想像に難くありたせん。蚈算機をこれ以䞊倧きく、速くしようずすればするほど、故障の確率が跳ね䞊がるずいう物理の壁。
     この閉塞感を䞀気に突き砎ったのが、ガラス管を飛び出した「小さな石の結晶」でした。

    真空を飛ぶ電子から、結晶をすり抜ける電子ぞ

     1947幎12月、アメリカのベル研究所で歎史が動きたす。りィリアム・ショックレヌ、ゞョン・バヌディヌン、りォルタヌ・ブラッテンの3人が生み出した「トランゞスタ」の誕生でした。

     真空管は、ガラス管の䞭をカラにしお、熱した金属から電子を空間ぞ飛び出させるこずでスむッチのオン・オフを制埡しおいたした。だからどうしおも加熱甚のフィラメントが芁るし、ガラスは割れるし、熱も持぀。

     これに察しおトランゞスタは画期的でした。䜕も存圚しない真空ではなく、「ゲルマニりムやシリコンずいった固䜓の内郚」で電子をコントロヌルしたのです。これはいわゆる゜リッドステヌト、固䜓物理孊の勝利でした。

     ガラス管の䞭で電子を飛ばすのをやめお、シリコンの結晶栌子の䞭を電子に朜り抜けさせる。考え方を倉えただけで、あんなに熱かったデバむスからヒヌタヌが消え、指先よりも小さなサむズに収たっおしたった。可動郚もなければ焌き切れるフィラメントもない。物理的な磚耗が存圚しないずいう事実は、蚈算機の信頌性を文字通り倩文孊的な数倀ぞず匕き䞊げたのです。


    寄生容量からの解攟ず、凊理速床の跳躍

     技術者たちを狂喜させたのは、サむズず耐久性だけではありたせんでした。動䜜スピヌドの次元が倉わったのです。

     真空管の時代、玠子ず玠子ずを繋ぐ配線は長くなり、回路のそこかしこに䜙蚈な「寄生容量浮遊容量」が溜たっおいたした。電気を流そうずしおも、この目に芋えない小さなコンデンサたちが邪魔をしお、信号の立ち䞊がりが鈍くなっおしたう。

     トランゞスタによっお回路がミリメヌトル単䜍たで小さくなるず、この配線にたずわり぀く雑味が綺麗に消え去りたした。クロック信号を䞊げたずきに波圢が厩れない。結果ずしお、蚈算速床はミリ秒1,000分の1秒の領域から、マむクロ秒100䞇分の1秒の領域ぞ䞀気に躍進したす。

     この玠晎らしい発明の裏にあった人間暡様にも、なかなか味わい深いものがありたす。

     理論家のショックレヌは、実隓を進めお最初に珟象を捉えたバヌディヌンずブラッテンの成果に激しい察抗心を燃やしたした。自分抜きで特蚱が出されるこずに憀慚しお、独り郚屋にこもり、より構造的に優れ実甚的な「接合型トランゞスタ」の理論を完璧に組み䞊げたず蚀われおいたす。それもわずか数ヶ月で。
     倩才たちの執念ず嫉劬が入り混じったドロドロずした゚ネルギヌが、結果ずしおこの技術革新を爆発的なスピヌドで掚し進めたわけです。


    怪物たちがオフィスぞ降りおきた日

     トランゞスタの登堎は、コンピュヌタの眮き堎所を根底から倉えおしたいたした。

     ビルの䞀階分を䞞ごず占有し、専甚の冷华プラントを必芁ずしおいた怪物たちが、少し倧きなオフィス家具くらいのサむズに収たり始める。1960幎代に入るず、IBMをはじめずするメヌカヌがトランゞスタベヌスの商甚蚈算機を次々ず投入したした。倧孊の極秘研究宀や軍の斜蚭から、䞀般䌁業の経理郚や工堎ぞず蚈算機が広がっおいったのです。

     熱を出さず、めったに壊れず、敎然ず䞊んで黙々ず蚈算をこなすブラックボックス。私たちがむメヌゞする「珟代のITむンフラ」の原型は、たさにこの瞬間に立ち䞊がりたした。

     機械の郜合に人間が振り回されおいた時代から、人間のビゞネスの郜合に合わせられる機械ぞ。蚈算機が本圓の意味で実甚的な道具になったのは、間違いなくこの小さな結晶のおかげでした。


    集積ずいう次の静かな狂気ぞ

     トランゞスタのおかげで、蚈算機は郚屋を抜け出し、机の暪に眮けるたで小さくなりたした。これで䞇事解決――ずはいかないのが、テクノロゞヌの面癜くも恐ろしいずころです。

     数千個、数䞇個ずトランゞスタを䞊べお耇雑な凊理をさせようずしたずき、今床は「それらを繋ぐ無数の銅線をどうやっお人間がハンダ付けするのか」ずいう新たな壁が立ち塞がりたす。いわゆる配線の迷宮です。

     個䜓のトランゞスタを綺麗に䞊べる時代の終焉。そしお物語は、それらの玠子や配線そのものを、䞀枚のシリコンの板の䞊にたずめお「印刷」しおしたうずいう、集積回路ICの時代ぞず滑り蟌んでいきたす。

     熱を克服した電子たちは、次はいよいよ、目に芋えないほどミクロな基板の迷宮ぞずその䜏凊を移しおいくこずになるのです。



    【埒然メモ】トランゞスタの発明ずコンピュヌタの小型化・高性胜化

    1. 発明ず技術革新真空管からの脱华

     (1)真空管の限界
      ENIACなどの初期倧型コンピュヌタは数䞇個の真空管を䜿甚しおいたため、巚倧郚屋䞀面、倧量の発熱、頻繁な球切れ障害が日垞茶飯事だった。

     (2)トランゞスタの発明1947幎
      ベル研究所のショックレヌ、バヌディヌン、ブラッテンによっお発明される1956幎ノヌベル物理孊賞。
      半導䜓シリコンやゲルマニりムを利甚したスむッチング・増幅機構により、機械的・熱的な機械的摩耗やフィラメント切れが発生しない画期的なデバむスずなった。

     (3)圧倒的な物理的メリット
      真空管に比べお小型指先サむズ、省電力、䜎発熱、高寿呜。


    2. コンピュヌタの䞖代亀代第2䞖代ぞの進化

     (1)第2䞖代コンピュヌタの登堎1950幎代埌半〜
      真空管を甚いた「第1䞖代」から、トランゞスタを採甚した「第2䞖代」ぞ移行。
      凊理速床がミリ秒1,000分の1秒単䜍からマむクロ秒100䞇分の1秒単䜍ぞず倧きく飛躍した。

     (2)信頌性ず皌働率の爆発的向䞊
      真空管時代は「蚈算時間より修理時間の方が長い」ず蚀われるほどだったが、トランゞスタ化により長時間連続皌働が可胜になり、商甚利甚や科孊技術蚈算の本栌化を支えた。


    3. 「集積回路IC・LSI」ぞの発展ず高密床化

     (1)トランゞスタ同士を繋ぐ限界スモヌル・タむラニヌ問題
      トランゞスタ単䜓を倧量にはんだ付けしお配線する方匏では、配線ミスや接続䞍良が増加し、小型化に限界配線の迷宮が生じた。

     (2)IC集積回路の発明1950幎代末〜1960幎代
      ゞャック・キルビヌやロバヌト・ノむスらにより、1぀のシリコン基板䞊に耇数のトランゞスタや抵抗・コンデンサをたずめお組み蟌む「IC」が誕生。

     (3)モゞュヌル化ずさらなる高密床化
      IC集積回路からLSI倧芏暡集積回路ぞず集積床が高たり、のちの1チップCPUマむクロプロセッサIntel 4004など誕生ぞの盎接的な道筋が぀くられた。


    4. 産業・瀟䌚・ビゞネスぞの圱響普及期

     (1)「科孊甚」から「オフィス・䞀般ビゞネス」ぞ
      巚倧な囜家プロゞェクトや倧孊の研究宀専甚だった蚈算機が、䌁業の基幹システムやデヌタ凊理甚ずしおビルの䞀宀・オフィスに眮けるサむズメむンフレヌムに収たるようになった。

     (2)IBM System/360の衝撃1964幎
      トランゞスタ技術をベヌスずした汎甚小型モゞュヌルSLTを採甚し、ビゞネスから科孊蚈算たで同䞀アヌキテクチャで動くコンピュヌタずしお䞖界䞭でベストセラヌずなった。

     (3)ラゞオや身近な補品の小型化ずいう前兆
      電子蚈算機に先立ち、「トランゞスタラゞオ」や「卓䞊蚈算機電卓」が普及したこずで、䞀般の人々にも「電子機噚が手元に眮けるほど小さくなる」ずいう未来感が提瀺された。


    関連蚘事

    ・電卓ず蚈算機の歎史ず技術的進化


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    ・僕らのパ゜コン 30幎史 ニッポン パ゜コンクロニクル Kindle版
     SE線集郚 線集
     翔泳瀟2012/12/20
     写真で振り返る、ニッポンのパ゜コン歎史教科曞。30幎以䞊を通しお倉化したパ゜コンを2郚構成で、写真を倚甚し䞖盞にも觊れながら、時間の流れの䞭で倧きな倉化をわかりやすく解説。第1郚を幎代ごずのトピックの解説にあお、圓時の開発者や関係者ぞの「蚌蚀タヌニングポむント」を盛り蟌み、開発秘話などを明らかにしおいる。第2郚では、PCアヌキテクチャなどをテヌマごずにたずめおいる。
     ※ 曞籍の解説等は原則ずしおリンク先Amazonにおける解説をベヌスに蚘茉しおいたす。詳现内容はリンク先を参照願いたす。

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    Tom.Msn

     
     
    [毎日]気づきを明日ぞ、[月]仕事/マネゞメント、[æ°Ž]思考、[金]ITず技術、[土]゚ッセむ、[日]ラむフスタむル、等を投皿。ずの関わりが長く、開発・マネゞメント・教育に関わる。3DCG/写真/デザむン/絵本/民俗孊・・・にも関心あり。Amazonのア゜シ゚むトずしお販売䞭

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