তত্ত্ব অনুসারে, শূন্য বর্তমান ব্যবহার করে এমন যুক্তি গেট তৈরি করা কি সম্ভব?


18

সিএমওএস আইসি-র বর্তমান অঙ্কনকে অনেকাংশে হ্রাস করে কারণ পরিপূরক এফইটিগুলির মধ্যে একটি সর্বদা নন-কন্ডাক্ট মোডে থাকে, সুতরাং রাজ্যগুলির মধ্যে স্থানান্তরকালে কেবল স্রোতের প্রবাহ থাকে যা গেটের সমতুল্য ক্যাপাসিটেন্সের চার্জের পরিমাণ মাত্র এবং উভয় গেট মুহূর্তে খোলা থাকলে কিছু ফুটো হতে পারে।

রাষ্ট্র পরিবর্তন করার সময় (যে কোনও বাস্তব প্রযুক্তি ব্যবহার করে) শূন্য ফুটো হয়েছে এমন যুক্তি গেট তৈরি করা কি তাত্ত্বিকভাবে সম্ভব? তা না হলে তাত্ত্বিক ন্যূনতম কী?


উত্তর:


8

বৈদ্যুতিন লজিক গেট তৈরি করা সম্ভব নয় যা তার বর্তমান সর্বদা শূন্য থাকলেও এটি কার্য করে functions

তবে, সিএমওএস ইলেকট্রনিক লজিক গেটগুলি এমনভাবে সাজানো সম্ভব যে ট্রানজিস্টর গেটগুলিতে ক্যাপাসিটিভভাবে সঞ্চিত শক্তি পরে বিদ্যুত সরবরাহে ফিরে আসে, সুতরাং এটি প্রায় শূন্য নেট শক্তি ব্যবহার করছে using একবার সিস্টেম চালিত হয়ে গেলে এবং সমস্ত বাইপাস ক্যাপাসিটারগুলি পুরোপুরি চার্জ হয়ে গেলে, সেই লজিক গেটগুলি ব্যাটারি থেকে প্রায় শূন্য প্রবাহ টানানোর সময় নির্বিচারে প্রচুর পরিমাণে গণনা করতে পারে। এই ধরনের ব্যবস্থাগুলি প্রায়শই অ-ধ্বংসাত্মক কম্পিউটিং নামে পরিচিত।

এছাড়াও, কোনও বৈদ্যুতিন ডিভাইস ছাড়াই যৌক্তিক সমতুল্য গণনা কাঠামো তৈরির অনেকগুলি উপায় রয়েছে। এই জাতীয় বৈদ্যুতিন লজিক গেটগুলি প্রাকৃতিকভাবে শূন্য বর্তমান ব্যবহার করে, যদিও তাদের প্রায় সকলেরই তাদের যৌক্তিক সমতুল্য বৈদ্যুতিন লজিক গেটের তুলনায় অনেক বেশি শক্তি প্রয়োজন।

নন-বৈদ্যুতিন কম্পিউটিং

কিছু অ-বৈদ্যুতিন লজিক গেটগুলি "দশ অদ্ভুত কম্পিউটারগুলি" নিবন্ধে তালিকাভুক্ত করা হয়েছে ।

আরও কয়েকটি অ-বৈদ্যুতিন লজিক গেটগুলি যে নিবন্ধটি তৈরি করার পক্ষে যথেষ্ট অদ্ভুত নয়:

ডেভিড ক্যারি স্পুল ভালভের বাইরে পুরোপুরি তৈরি করার জন্য একটি সিপিইউ ডিজাইন করেছেন এবং traditionalতিহ্যবাহী জলবাহী তেল চাপ, জলচাপ, বা বায়ুচাপ দিয়ে জিনিসটিকে শক্তিশালী করবেন কিনা তা নিয়ে এখনও চিন্তাভাবনা করছেন।

Fluidic যুক্তিবিজ্ঞান দরজা না, অংশের চলন্ত যদি আপনি একটি "অংশ" হিসেবে তাদের মাধ্যমে তরল চলমান গণনা করা হয় না।

(উইকিপিডিয়ায় কি কোনও নিবন্ধে "লজিক গেট" এর বিমূর্ত ধারণাটি প্রয়োগের উপায়গুলির তালিকা রয়েছে?)

অ-ধ্বংসাত্মক কম্পিউটিং

অ-ধ্বংসাত্মক কম্পিউটিং, যাকে রিভার্সিবল কম্পিউটিং, চার্জ রিকভারি লজিক বা অ্যাডিয়াব্যাটিক লজিকও বলা হয়, এতে প্রায় শূন্য শক্তি ব্যবহার করে এমন গেট অন্তর্ভুক্ত থাকে।

যখন একটি গণনামূলক সিস্টেম কিছুটা তথ্য মুছে ফেলে, তখন এটি কেটি এলএন (2) - ভন নিউম্যান-ল্যান্ডোয়ার সীমা - যেখানে কে বোল্টজম্যানের ধ্রুবক এবং টি তাপমাত্রা হয় তার একটি তাত্ত্বিক ন্যূনতম শক্তি বিচ্ছিন্ন করতে হবে।

বেশিরভাগ লজিক গেটগুলি প্রতিটি লজিক অপারেশনের জন্য কিছুটা তথ্য মুছে দেয়। তবে কয়েকটি যুক্তিযুক্ত গেট রয়েছে যা প্রতিটি বিট সংরক্ষণ করে। তাত্ত্বিকভাবে এই অ-ধ্বংসাত্মক যুক্তি গেটগুলি বিট-ধ্বংসাত্মক লজিক গেটগুলির তাত্ত্বিক নূন্যতম শক্তির চেয়ে অনেক কম শক্তি ব্যবহার করতে পারে।

জাইভেক্সে রাল্ফ সি মের্কলে লেখা "রিভার্সিবল লজিক"

রেভকম্প - রিভার্সিবল এবং কোয়ান্টাম কম্পিউটিং রিসার্চ গ্রুপের তাদের বিপরীতমুখী সিপিইউর কিছু সুন্দর ছবি রয়েছে।


অ্যাডিয়াব্যাটিক যুক্তিটি আমি যা খুঁজছিলাম তা অনেকটাই। সিএমওএসের অসম্পূর্ণতাগুলি প্রায়শই উন্নতি করতে / পাওয়ার জন্য কিছু।
এন্ডোলিথ

যদিও আমি তথ্যের প্রক্রিয়াজাত করার জন্য তাত্ত্বিকভাবে প্রয়োজনীয় সবচেয়ে কম শক্তির পরিমাণ জানতে চাই।
এন্ডোলিথ

2
সমস্ত কম্পিউটার আর্কিটেকচার একসাথে বিটগুলি সংরক্ষণ করার জন্য, কিছু সংযুক্ত যুক্তিকে যেমন একটি এএলইউয়ের মাধ্যমে সঞ্চিত বিটগুলি পাইপ করা এবং তারপরে ফলাফল বিটগুলি অন্য কোথাও সঞ্চয় করার মধ্যে রয়েছে। কিছুটা সংরক্ষণের জন্য তাত্ত্বিক ন্যূনতম কেটি এলএন (2) প্রয়োজন। সম্মিলিত যুক্তির নিম্ন সীমাটি কেটি এলএন (২) এর তুলনায় আসলে শূন্য বা নিছক ছোট কিনা - বা অন্য কথায়, যৌক্তিক যুক্তির অপারেশনগুলির তাত্ত্বিক সর্বাধিক পরিমাণে যে কোনও একটি দ্বারা এটি করতে পারে কিনা তা নিয়ে বিতর্ক হতে পারে প্রদত্ত পরিমাণ শক্তি হ'ল অসীম বা সসীম। Cise.ufl.edu/research/revcomp দেখুন ।
ডেভিড্যাকারি

1
বিবর্তনযোগ্য কম্পিউটারটি কি টুরিং-সম্পূর্ণ হতে পারে, যে কোনও অবিবর্তনীয় টুরিং মেশিন> এর জন্য প্রয়োজন মেমরির পরিমাণের একটি সীমাবদ্ধ ফাংশন দিয়ে কোনও সমস্যা সমাধান করতে সক্ষম হচ্ছে?
সুপারক্যাট

1
@ এন্ডোলিথ: হ্যাঁ, আজ গেটগুলি কেটি এলএন (2) এর চেয়ে অনেক বেশি ব্যবহার করে - উভয়ই ধ্বংসাত্মক এবং অ-ধ্বংসাত্মক সিএমওএস গেট। যাইহোক, যদি বর্তমান প্রবণতা অব্যাহত থাকে , অ-ধ্বংসাত্মক সিএমওএস গেটগুলির দ্বারা ব্যবহৃত শক্তি কেটি এলএন (2) এর নীচে 2025-এর কাছাকাছি নেমে আসবে Dest ধ্বংসাত্মক গেটগুলি, সিএমওএস বা অন্য কিছু, কেটি এলএন (2) এর তাত্ত্বিক সর্বনিম্নের চেয়ে কম ব্যবহার করতে পারে না।
ডেভিড্যাকারি

10

হ্যাঁ. আপনি অসীম সময়ের অপেক্ষা করতে যদি আপত্তি না মনে করেন তবে আপনি এমন একটি গেট তৈরি করতে পারেন যা শূন্য প্রবাহের সাথে স্যুইচ করে;) যেহেতু সময়ের পরিবর্তনের সাথে সাথে বর্তমানের পরিবর্তনের উপর নির্ভর করে বর্তমান পরিবর্তন শূন্যে চলে যায়। আপনার অন্যান্য সিস্টেমের স্পেসিফিকেশন পূরণের সময় আপনার যুক্তিটিকে যতটা ধীর করতে পারেন তেমন চালান।

আজকের রাতের জন্য আপনার বাড়ির কার্যভারটি হ'ল "কম্পিউটিংয়ের থার্মোডাইনামিক্স" অধ্যায়টি "গণনার উপর ফিনম্যানের বক্তৃতা" থেকে পড়া;)


ওহ, ফেনম্যান আমারও এটি পড়া উচিত!
আটকে 27

1
আমি সম্ভবত এটি অনেক আগে পড়েছি। এটি কি নিবন্ধ যা বিপরীত গণনার বিষয়ে কথা বলে?
এন্ডোলিথ

3
এটাই সেটা.
jluciani

6

না, এটা সম্ভব নয়।

গেট ক্যাপাসিট্যান্স হ'ল ট্রানজিস্টর জ্যামিতির একটি ক্রিয়া এবং ট্রানজিস্টর উপকরণগুলির বৈশিষ্ট্য। সর্বদা ক্যাপাসিটেন্স থাকবে। ক্যাপাসিট্যান্স হ্রাস করার প্রচেষ্টায় সর্বদা ট্রানজিস্টরের গতি, ভোল্টেজ বিচ্ছিন্নতা, লাভ এবং অন্যান্য ডিভাইসের বৈশিষ্ট্যের মধ্যে বাণিজ্য থাকবে।

কেবল এটিই নয়, গেটের আউটপুট ব্যবহার করার জন্য, ট্রানজিস্টরকে অবশ্যই কোনও আউটপুট ক্যাপাসিটেন্স ড্রাইভ করতে হবে। আবার, আউটপুট ক্যাপাসিট্যান্স তারের জ্যামিতির একটি ফাংশন এবং পার্শ্ববর্তী সামগ্রীগুলির বৈশিষ্ট্য।

অন্যান্য ফুটো প্রভাব আছে। অফ স্টেটে যে কোনও ট্রানজিস্টরের ড্রেন এবং উত্স এবং গেটে কিছু লিকেজ কারেন্টও রয়েছে। এই প্রভাবগুলি প্রকৃত সিলিকন অংশগুলিতে বেশিরভাগ অংশের জন্য উপেক্ষিত হলেও, আপনি শীঘ্রই বা পরে আপনার শূন্য-বর্তমান গেটের সন্ধানে তাদের বিরুদ্ধে এসেছিলেন।


আমি বলিনি এটির ট্রানজিস্টর ব্যবহার করতে হবে।
এন্ডোলিথ

5
নাও হতে পারে তবে আপনি তাদের উল্লেখ করেছেন এবং প্রশ্নটি সিএমওএস ট্যাগ করেছেন। সুতরাং এটি একটি যুক্তিসঙ্গত অনুমান মত মনে হয়েছিল।
ক্লিন্ট লরেন্স

1
আমি এটি একটি নতুন প্রযুক্তির উদাহরণ হিসাবে উল্লেখ করেছি যা বর্তমান ব্যবহারকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করেছে। আমি ভাবছি তাত্ত্বিকভাবে আরও ভাল কিছু আছে কিনা।
এন্ডোলিথ

অন্য কথায়, প্রক্রিয়াটিতে কোনও স্রোত অঙ্কন না করে কোনও তারের ভোল্টেজ পরিমাপ করা সম্ভব? তাত্ত্বিকভাবে কোনও সুইচিং ডিভাইস তৈরি করা সম্ভব যা কোনও ইনপুট ক্যাপাসিট্যান্স নেই? কোনও জল ছাড়তে ছাড়াই কোনও পাইপে চাপ চাপানো কি সম্ভব?
এন্ডোলিথ

1
> কোনও পাইপ দিয়ে কোনও জল ছাড়তে ছাড়াই চাপটি পরিমাপ করা সম্ভব? হ্যাঁ. উভয় প্রান্তে কেবল রাবার ঝিল্লি ইনস্টল করুন। তবে আপনি কোনও জল সরিয়ে না নিয়ে এটি করতে পারবেন না এবং সঞ্চারিত জল নলকূপে শক্তি হারাবে। :)
জেপিসি

3

অ বৈপরীত্য:

আপনার পোজ করা শিরোনাম প্রশ্নটি কারেন্ট বা যে কোনও ধরনের সার্কিট ব্যবহার করে সমাধান করা যেতে পারে।

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


1
যদি আপনি প্রতিবার গেটগুলি পুনরায় সেট করতে মানুষের থেকে প্রয়োজনীয় সমস্ত শক্তি গণনা না করেন ...
ডাভর

2

ফলাফলটি পেতে যদি আপনাকে প্রোগ্রামটি চালাতে না হয় , তবে এটি কোনও কিছুর জন্য কোনও কিছু গণনা করার দিকের ধাপ হিসাবে মনে হবে, যদিও তাদের যন্ত্রপাতিটি অবশ্যই কিছু শক্তি বিচ্ছিন্ন করে দিচ্ছে।


বাহ, বেশ আশ্চর্যজনক।
ডেভিড্যাকারি
আমাদের সাইট ব্যবহার করে, আপনি স্বীকার করেছেন যে আপনি আমাদের কুকি নীতি এবং গোপনীয়তা নীতিটি পড়েছেন এবং বুঝতে পেরেছেন ।
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.