Теоретично, чи можна зробити логічний затвор, який використовує нульовий струм?

CMOS значно скорочує поточний розрив ІМС, оскільки один із взаємодоповнюючих БНТ завжди знаходиться в режимі, що не проводить, тому існує лише потік струму під час переходу між станами, який є лише величиною заряду на еквівалентну ємність затвора і можливо, якийсь витік, коли обидві ворота миттєво відкриті.

Чи теоретично можливо зробити логічний затвор, який має нульовий витік при зміні станів (використовуючи будь-яку реалістичну технологію), і сигнал просто передається по ланцюгу, коли зміни напруги викликають інші зміни напруги? Якщо ні, то який теоретичний мінімум?

Неможливо зробити електронний логічний затвор, який функціонує навіть тоді, коли його струм завжди дорівнює нулю.

Однак можливо організувати електронні логічні ворота CMOS таким чином, щоб енергія, що ємнісно зберігається на транзисторних воротах, пізніше поверталася в джерело живлення, тому вона використовує майже нульову чисту потужність. Після того, як система вмикається і всі байпасні конденсатори повністю заряджені, ці логічні ворота можуть робити довільно велику кількість обчислень, витягуючи майже нульовий струм з акумулятора. Такі домовленості часто називають неруйнівними обчисленнями.

Також існує багато способів побудови логічно еквівалентних обчислювальних структур без будь-яких електронних пристроїв. Такі неелектронні логічні ворота, природно, використовують нульовий струм, хоча майже всі вони потребують набагато більше енергії для роботи, ніж їх логічно еквівалентний електронний логічний затвор.

неелектронні обчислення

Деякі неелектронні логічні ворота перелічені у статті "Десять найсмішніших комп'ютерів" .

Ще кілька неелектронних логічних воріт, які, мабуть, не досить дивні, щоб зробити цю статтю:

Девід Кері сконструював ЦП, який повністю будується із золотникових клапанів, і досі роздумує над тим, чи живити річ традиційним гідравлічним тиском масла, тиском води чи тиском повітря.

Ні В рідинних логічних воротах не мають рухомі частини, якщо не брати до уваги переміщення рідини через них як «частину».

(Чи є стаття про Вікіпедію чи якусь іншу вікі із переліком способів реалізації абстрактної концепції "логічних воріт"?)

неруйнівні обчислення

Неруйнівні обчислення, які також називаються оберненими обчисленнями, Логіка відновлення заряду або Adiabatic Logic, передбачають ворота, що використовують майже нульову потужність.

Коли обчислювальна система стирає трохи інформації, вона повинна розсіювати теоретичну мінімальну енергію kT ln (2) - границю фон Неймана-Ландауера - де k - постійна Больцмана, а T - температура.

Більшість логічних воріт стирають трохи інформації для кожної логічної операції. Однак є кілька логічних воріт, які зберігають кожен шматочок. Теоретично ці логічні ворота неруйнівного використання можуть використовувати набагато менше енергії, ніж теоретична мінімальна потужність логічних воріт бітів.

"Оборотна логіка" Ральфа К. Меркле на Zyvex

RevComp - дослідницька група з реверсивного та квантового обчислень має кілька приємних фотографій їх оборотного процесора.

Так. Ви можете зробити ворота, що перемикаються з нульовим струмом, якщо ви не заперечуєте чекати нескінченну кількість часу;) Оскільки струм - це зміна заряду над зміною часу, так як зміна часу переходить до нескінченності, струм іде до нуля. Запускайте свою логіку як можна повільніше, дотримуючись інших технічних характеристик системи.

Ваше домашнє завдання на сьогоднішній день - прочитати розділ "Термодинаміка обчислень" з "Лекції Фейнмана про обчислення";)

Ні, це неможливо.

Ємність затвора - це функція геометрії транзистора та властивостей матеріалів транзистора. Завжди буде ємність. Прагнучи звести до мінімуму ємність, завжди буде здійснюватися компроміс між швидкістю транзистора, пробою напруги, посиленням та іншими властивостями пристрою.

Мало того, але для того, щоб використовувати висновок затвора, транзистор повинен керувати будь-якою вихідною ємністю. Знову ж таки, вихідна ємність - це функція геометрії дроту та властивостей навколишніх матеріалів.

Є й інші наслідки витоку. Поперек стоку та джерела будь-якого транзистора у вимкненому стані і навіть деякий струм витоку у ворота. Хоча ці ефекти здебільшого незначні у фактичних частинах кремнію, ви рано чи пізно зіткнетеся з ними у своєму прагненні затвора з нульовим струмом.

au contraire:

Поставлене вами заголовкове питання можна вирішити за допомогою струму або будь-якого типу ланцюга.

http://www.youtube.com/watch?v=SudixyugiX4

Якщо вам не доведеться запускати програму для отримання результату , це може здатися кроком у напрямку обчислення чогось дарма, хоча їх апарат, мабуть, витрачав деяку потужність.