CMOS znacznie zmniejsza pobór prądu układów scalonych, ponieważ jeden z komplementarnych tranzystorów polowych jest zawsze w trybie nieprzewodzącym, więc podczas przejścia między stanami występuje tylko przepływ prądu, który jest tylko ilością ładunku na równoważnej pojemności bramki i może jakiś wyciek, gdy obie bramy są chwilowo otwarte.
Czy teoretycznie możliwe jest wykonanie bramki logicznej, która ma zerowy przeciek podczas zmiany stanów (przy użyciu dowolnej realistycznej technologii), a sygnał jest właśnie przepuszczany przez obwód jako zmiany napięcia powodujące inne zmiany napięcia? Jeśli nie, jakie jest teoretyczne minimum?
Odpowiedzi:
Nie jest możliwe stworzenie elektronicznej bramki logicznej, która działa nawet wtedy, gdy jej prąd wynosi zawsze zero.
Możliwe jest jednak ustawienie elektronicznych bramek logicznych CMOS w taki sposób, że energia zgromadzona pojemnościowo na bramkach tranzystorowych jest później zwracana do zasilacza, więc wykorzystuje prawie zerową moc netto. Gdy system zostanie zasilony i wszystkie kondensatory obejściowe zostaną w pełni naładowane, bramki logiczne mogą wykonać dowolnie dużą ilość obliczeń, jednocześnie pobierając prawie zerowy prąd z akumulatora. Takie układy są często nazywane obliczeniami nieniszczącymi.
Ponadto istnieje wiele sposobów budowania logicznie równoważnych struktur obliczeniowych bez żadnych urządzeń elektronicznych. Takie nieelektroniczne bramki logiczne naturalnie wykorzystują prąd zerowy, chociaż prawie wszystkie z nich wymagają znacznie większej mocy do działania niż ich logicznie równoważne elektroniczne bramki logiczne.
obliczenia nieelektroniczne
Niektóre nieelektroniczne bramki logiczne wymieniono w artykule „Dziesięć najdziwniejszych komputerów” .
Kilka innych nieelektronicznych bramek logicznych, które najwyraźniej nie są wystarczająco dziwne, aby ten artykuł:
David Cary zaprojektował procesor zbudowany w całości z zaworów hydraulicznych i wciąż zastanawia się, czy zasilić urządzenie tradycyjnym ciśnieniem oleju hydraulicznego, ciśnieniem wody czy powietrzem.
W płynowe logiczne bram nie mają ruchomych części, jeśli nie liczyć przenoszenie płynu przez nich jako „części”.
(Czy istnieje artykuł na Wikipedii lub innej wiki z listą sposobów na wdrożenie abstrakcyjnej koncepcji „bramki logicznej”?)
informatyka nieniszcząca
Obliczenia nieniszczące, zwane także obliczeniami odwracalnymi, logiką odzyskiwania ładunku lub logiką adiabatyczną, obejmują bramy, które zużywają prawie zerową moc.
Kiedy system obliczeniowy usuwa trochę informacji, musi rozproszyć teoretyczną minimalną energię kTnn (2) - granicę von Neumanna-Landauera - gdzie k jest stałą Boltzmanna, a T jest temperaturą.
Większość bramek logicznych usuwa trochę informacji dla każdej operacji logicznej. Istnieje jednak kilka bramek logicznych, które zachowują każdy kawałek. Teoretycznie te nieniszczące bramki logiczne mogłyby zużywać znacznie mniej energii niż teoretyczna minimalna moc bramek logicznych niszczących bity.
„Reversible Logic” Ralpha C. Merkle'a w Zyvex
RevComp - The Reversible and Quantum Computing Research Group ma kilka fajnych zdjęć z ich odwracalnego procesora.
źródło
Tak. Możesz stworzyć bramkę, która przełącza się na zerowy prąd, jeśli nie masz nic przeciwko czekaniu przez nieskończoną ilość czasu;) Ponieważ prąd zmienia się wraz z upływem czasu, ponieważ zmiana czasu zmierza do nieskończoności, prąd zmienia się na zero. Uruchom logikę tak wolno, jak to możliwe, spełniając inne specyfikacje systemu.
Twoim zadaniem domowym na dziś wieczór jest przeczytanie rozdziału „Termodynamika obliczeń” z „Wykładów Feynmana na temat obliczeń”;)
źródło
Nie, nie jest to możliwe.
Pojemność bramki jest funkcją geometrii tranzystora i właściwości materiałów tranzystora. Zawsze będzie pojemność. Aby zminimalizować pojemność, zawsze nastąpi kompromis między prędkością tranzystora, przebiciem napięcia, wzmocnieniem i innymi właściwościami urządzenia.
Nie tylko to, ale aby użyć wyjścia bramki, tranzystor musi napędzać dowolną pojemność wyjściową. Ponownie, pojemność wyjściowa jest funkcją geometrii drutu i właściwości otaczających materiałów.
Istnieją również inne efekty wycieku. Przez spust i źródło dowolnego tranzystora w stanie wyłączonym, a nawet trochę prądu upływowego do bramki. Podczas gdy te efekty są w przeważającej części nieistotne w rzeczywistych częściach krzemowych, natrafisz na nie prędzej czy później w poszukiwaniu bramy o zerowym prądzie.
źródło
au contraire:
Twoje postawione pytanie można rozwiązać bez użycia prądu lub dowolnego rodzaju obwodu.
http://www.youtube.com/watch?v=SudixyugiX4
źródło
Jeśli nie musisz uruchamiać programu, aby uzyskać wynik , wydaje się to krokiem w kierunku obliczania czegoś za darmo, chociaż ich aparat musiał rozpraszać trochę mocy.
źródło