सिद्धांत रूप में, क्या एक तर्क गेट बनाना संभव है जो शून्य वर्तमान का उपयोग करता है?


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CMOS आईसी के वर्तमान ड्रा को बहुत कम कर देता है क्योंकि पूरक FETs में से एक हमेशा गैर-संचालन मोड में होता है, इसलिए राज्यों के बीच संक्रमण के दौरान केवल प्रवाह का प्रवाह होता है, जो कि गेट के समतुल्य समाई पर प्रभार की मात्रा है हो सकता है कि कुछ रिसाव जब दोनों फाटक पल-पल खुले हों।

क्या सैद्धांतिक रूप से लॉजिक गेट बनाना संभव है, जिसमें राज्यों (किसी यथार्थवादी तकनीक का उपयोग करते हुए) में शून्य रिसाव होता है, और सिग्नल को केवल सर्किट के माध्यम से पारित किया जाता है क्योंकि वोल्टेज में परिवर्तन के कारण वोल्टेज में अन्य परिवर्तन होते हैं? यदि नहीं, तो सैद्धांतिक न्यूनतम क्या है?


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जवाबों:


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इलेक्ट्रॉनिक लॉजिक गेट बनाना संभव नहीं है जो तब भी कार्य करता है जब इसका करंट हमेशा शून्य हो।

हालांकि, सीएमओएस इलेक्ट्रॉनिक लॉजिक गेट्स को इस तरह से व्यवस्थित करना संभव है कि ट्रांजिस्टर फाटकों पर संग्रहीत ऊर्जा बाद में बिजली की आपूर्ति में वापस आ जाए, इसलिए यह लगभग शून्य शुद्ध बिजली का उपयोग कर रहा है। एक बार जब सिस्टम चालू हो जाता है और सभी बाईपास कैपेसिटर पूरी तरह से चार्ज हो जाते हैं, तो वे लॉजिक गेट बैटरी से लगभग शून्य करंट खींचते हुए मनमाने ढंग से बड़ी मात्रा में गणना कर सकते हैं। ऐसी व्यवस्था को अक्सर गैर-विनाशकारी कंप्यूटिंग कहा जाता है।

इसके अलावा, किसी भी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के बिना तार्किक रूप से समकक्ष कम्प्यूटेशनल संरचनाओं के निर्माण के कई तरीके हैं। ऐसे गैर-इलेक्ट्रॉनिक लॉजिक गेट स्वाभाविक रूप से शून्य वर्तमान का उपयोग करते हैं, हालांकि उनमें से लगभग सभी को अपने तार्किक समकक्ष इलेक्ट्रॉनिक लॉजिक गेट की तुलना में संचालित करने के लिए बहुत अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है।

गैर-इलेक्ट्रॉनिक कंप्यूटिंग

कुछ गैर-इलेक्ट्रॉनिक तर्क गेट्स "दस अजीब कंप्यूटर" लेख में सूचीबद्ध हैं

कुछ और गैर-इलेक्ट्रॉनिक तर्क द्वार, जो स्पष्ट रूप से उस लेख को बनाने के लिए काफी अजीब नहीं हैं:

डेविड कैरी ने सीपीयू को पूरी तरह से स्पूल वाल्व से बाहर बनाया गया है, और अभी भी विचार कर रहा है कि पारंपरिक हाइड्रोलिक तेल के दबाव, पानी के दबाव या हवा के दबाव के साथ चीज़ को शक्ति प्रदान करना है या नहीं।

fluidic तर्क फाटकों नहीं, भागों चलती है यदि आप एक "भाग" के रूप में उन के माध्यम से तरल पदार्थ चलती गिनती नहीं है।

(क्या "लॉजिक गेट" की अमूर्त अवधारणा को लागू करने के तरीकों की सूची के साथ विकिपीडिया या कुछ अन्य विकि पर एक लेख है?)

गैर-विनाशकारी कंप्यूटिंग

गैर-विनाशकारी कंप्यूटिंग, जिसे प्रतिवर्ती कंप्यूटिंग, चार्ज रिकवरी लॉजिक या एडियाबेटिक लॉजिक भी कहा जाता है, जिसमें लगभग शून्य शक्ति का उपयोग करने वाले द्वार शामिल हैं।

जब एक कम्प्यूटेशनल सिस्टम थोड़ी सी जानकारी को मिटा देता है, तो उसे kT ln (2) - वॉन न्यूमैन-लैंडॉउर सीमा के एक सैद्धांतिक न्यूनतम ऊर्जा को नष्ट करना चाहिए - जहां कश्मीर बोल्ट्जमैन का स्थिर है और टी का तापमान है।

अधिकांश लॉजिक गेट हर लॉजिक ऑपरेशन के लिए थोड़ी जानकारी मिटा देते हैं। हालांकि, कुछ तर्क द्वार हैं जो हर बिट को संरक्षित करते हैं। सिद्धांत रूप में ये गैर-विनाशकारी लॉजिक गेट बिट-डिस्ट्रक्टिव लॉजिक गेट्स की सैद्धांतिक न्यूनतम शक्ति की तुलना में बहुत कम शक्ति का उपयोग कर सकते हैं।

Zyvex पर राल्फ सी। मर्कले द्वारा "प्रतिवर्ती तर्क"

RevComp - Reversible और Quantum Computing Research Group के पास अपने प्रतिवर्ती CPU की कुछ अच्छी तस्वीरें हैं।


Adiabatic तर्क बहुत ज्यादा मैं क्या देख रहा था। CMOS की खामियों के आसपास कुछ सुधारने / पाने के लिए।
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हालांकि मैं अभी भी जानकारी को संसाधित करने के लिए सैद्धांतिक रूप से आवश्यक न्यूनतम ऊर्जा की मात्रा जानना चाहता हूं।
एंडोलिथ

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सभी कंप्यूटर आर्किटेक्चर एक जगह पर बिट्स को स्टोर करने के बीच वैकल्पिक करते हैं, कुछ कॉम्बिनेशन लॉजिक जैसे कि ALU के माध्यम से संग्रहित बिट्स को पाइप करते हैं, और फिर परिणाम बिट्स को कहीं और स्टोर करते हैं। थोड़ा सा स्टोर करने के लिए kT ln (2) की सैद्धांतिक न्यूनतम आवश्यकता होती है। इस बात पर बहस होने लगती है कि क्या कॉम्बिनेशन लॉजिक की निचली सीमा वास्तव में शून्य है या kT ln (2) की तुलना में छोटी है - या दूसरे शब्दों में, इस बात पर कि क्या कॉम्बिनेशन लॉजिक ऑपरेशंस की सैद्धांतिक अधिकतम मात्रा एक के साथ कर सकते हैं ऊर्जा की मात्रा अनंत या परिमित है। Cise.ufl.edu/research/revcomp देखें ।
दाविदसी

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क्या प्रतिवर्ती कंप्यूटर को ट्यूरिंग-पूर्ण किया जा सकता है, किसी गैर-प्रतिवर्ती ट्यूरिंग मशीन के लिए आवश्यक मेमोरी की मात्रा के बाउंड फ़ंक्शन के साथ किसी भी समस्या को हल करने में सक्षम होने के नाते>?
सुपरकैट

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@endolith: हाँ, आज , गेट्स kT ln (2) की तुलना में बहुत अधिक उपयोग करते हैं - दोनों विनाशकारी और गैर-विनाशकारी CMOS गेट्स। हालाँकि, यदि वर्तमान रुझान जारी रहता है , तो गैर-विनाशकारी सीएमओएस गेट्स द्वारा उपयोग की जाने वाली ऊर्जा 2025 के आसपास केटी लेन (2) से नीचे चली जाएगी। विनाशकारी गेट, चाहे सीएमओएस हो या कुछ और, केटी एनएन (2) के सैद्धांतिक न्यूनतम से कम का उपयोग नहीं कर सकता है।
डेविडेसीरी

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हाँ। आप एक गेट बना सकते हैं जो शून्य करंट के साथ स्विच करता है यदि आपको समय की अनंत राशि का इंतजार करने में कोई आपत्ति नहीं है;) चूंकि वर्तमान समय में परिवर्तन पर प्रभारी बदल रहा है, चूंकि समय में परिवर्तन अनंत में जाता है और वर्तमान शून्य पर जाता है। अपने तर्क को उतने धीमे चलाएं जितना आप अपने अन्य सिस्टम विनिर्देशों को पूरा कर सकते हैं।

आज रात के लिए आपका होमवर्क असाइनमेंट "फेयमैन के व्याख्यान पर संगणना पर" से "कम्प्यूटिंग के थर्मोडायनामिक्स" अध्याय को पढ़ना है;)


ओह, फेनमैन मुझे वह भी पढ़ना चाहिए!
स्टिकी

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हो सकता है कि मैंने बहुत पहले पढ़ लिया हो। क्या वह निबंध जो प्रतिवर्ती संगणना की बात करता है?
एंडोलिथ

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वही है वो।
jluciani

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नहीं, यह संभव नहीं है।

गेट कैपेसिटेंस ट्रांजिस्टर ज्यामिति और ट्रांजिस्टर सामग्री के गुणों का एक कार्य है। हमेशा समाई होगी। समाई को कम करने के प्रयास में हमेशा ट्रांजिस्टर की गति, वोल्टेज के टूटने, लाभ और अन्य उपकरण गुणों के बीच व्यापार बंद हो जाएगा।

इतना ही नहीं, लेकिन गेट के आउटपुट का उपयोग करने के लिए, ट्रांजिस्टर को किसी भी आउटपुट कैपेसिटेंस को चलाना होगा। फिर से, आउटपुट कैपेसिटेंस तार ज्यामिति और आसपास के सामग्रियों के गुणों का एक कार्य है।

अन्य रिसाव प्रभाव भी हैं। बंद राज्य में किसी भी ट्रांजिस्टर की नाली और स्रोत के पार और यहां तक ​​कि गेट में कुछ लीकेज करंट भी। हालांकि ये प्रभाव वास्तविक सिलिकॉन भागों में नगण्य अधिकांश भाग के लिए हैं, आप शून्य-वर्तमान गेट के लिए आपकी खोज में जल्दी या बाद में उनके खिलाफ आएंगे।


मैंने यह नहीं कहा कि उसे ट्रांजिस्टर का उपयोग करना था।
एंडोलिथ

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शायद नहीं, लेकिन आपने उनका उल्लेख किया और प्रश्न CMOS को टैग किया। तो यह एक उचित धारणा की तरह लग रहा था।
क्लिंट लॉरेंस

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मैंने इसे एक नई तकनीक के उदाहरण के रूप में उल्लेख किया है जिसने वर्तमान उपयोग को बहुत कम कर दिया है। मैं सोच रहा था कि क्या सैद्धांतिक रूप से कुछ बेहतर है।
एंडोलिथ

दूसरे शब्दों में, क्या इस प्रक्रिया में किसी भी विद्युत प्रवाह को खींचे बिना तार पर वोल्टेज को मापना संभव है? क्या यह एक स्विचिंग डिवाइस बनाने के लिए सैद्धांतिक रूप से संभव है जिसमें कोई इनपुट समाई नहीं है? क्या किसी भी पानी को बाहर किए बिना पाइप में दबाव को मापना संभव है?
एंडोलिथ

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> क्या किसी भी पानी को बाहर किए बिना पाइप में दबाव को मापना संभव है? हाँ। बस दोनों सिरों पर रबर झिल्ली स्थापित करें। लेकिन आप ऐसा नहीं कर सकते बिना किसी पानी को चलाए और हिलता हुआ पानी ट्यूबिंग को ऊर्जा देता है। :)
जेपीसी

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Au contraire:

आपके समक्ष रखा गया हेडलाइन प्रश्न वर्तमान या किसी भी प्रकार के सर्किट का उपयोग करके हल किया जा सकता है।

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


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यदि आप हर बार गेट को रीसेट करने के लिए मानव से आवश्यक सभी
ऊर्जाओं की

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यदि आपको परिणाम प्राप्त करने के लिए कार्यक्रम चलाने की आवश्यकता नहीं है , तो यह कुछ भी नहीं के लिए कुछ कंप्यूटिंग की दिशा में एक कदम की तरह प्रतीत होगा, हालांकि उनका तंत्र कुछ शक्ति को भंग कर रहा होगा।


वाह, यह बहुत अद्भुत है।
डेविडेसीरी सेफ़
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