क्या ट्रांजिस्टर एक CPU पर एकमात्र इलेक्ट्रॉनिक घटक है?


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मैं हाल ही में CPU के बारे में पढ़ रहा हूं और मुझे पता चला है कि CPU पर सभी तार्किक ब्लॉक और मेमोरी को ट्रांजिस्टर से बाहर किया जा सकता है। तो क्या यह CPU पर केवल इलेक्ट्रॉनिक घटक है?

संपादित करें (पहले दो उत्तरों के बाद बनाया गया): लेकिन सीपीयू बनाना केवल ट्रांजिस्टर आरेखों को प्रोजेक्ट करने की बात करता है (हो सकता है कि यह प्रमुख हिस्सा हो)। लेकिन अतिरिक्त घटकों जैसे डायोड, कैपेसिटर आदि को सीपीयू में कैसे जोड़ा जाता है?


आपका पसंदीदा उत्तर सबसे पहला है, लेकिन ऐसा नहीं है जिसमें सबसे अधिक वोट या सबसे अधिक जानकारी है। इसे बदलना अच्छा हो सकता है।
pjc50

कुछ प्रकार के ट्रांजिस्टर (MOSFETs) स्वाभाविक रूप से कैपेसिटर और डायोड हैं।
निक टी

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यदि आपके पास कोई नया प्रश्न है, तो एक नया प्रश्न पूछें और मूल को संपादित न करें
PlasmaHH

@PlasmaHH जब तक मैंने संपादन को हटाया और एक अलग सवाल पूछा, तब तक संपादन के लिए भी उत्तर आने लगे। इसलिए मुझे इसे वहीं रखना पड़ा।
डार्थ पिंग

सीपीयू घटकों से नहीं बने होते हैं, वे धातु और सिलिकॉन के पैटर्न से बने होते हैं।
user253751

जवाबों:


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तार्किक ब्लॉकों और यादों को केवल ट्रांजिस्टर से बाहर किया जा सकता है। महत्वपूर्ण सवाल यह है: सीपीयू तार्किक ब्लॉक और यादों पर सर्किट के सभी हैं, या कुछ और है?

जवाब है, हमेशा कुछ अन्य सर्किट होते हैं। यहाँ कुछ उदाहरण हैं:

  • ESD सुरक्षा सर्किट अक्सर डायोड और प्रतिरोधों का उपयोग करता है
  • आंतरिक बाईपास कैपेसिटर : वास्तव में ये सिर्फ ट्रांजिस्टर गेट से बनाए जा सकते हैं, लेकिन ये अक्सर धातु की परतों में भी बनाए जाते हैं।
  • आंतरिक एलडीओ नियामकों, बैंडगैप संदर्भों, पावर-ऑन-रीसेट तुलनाकर्ताओं आदि जैसे एनालॉग ब्लॉकों को आमतौर पर ट्रांजिस्टर के बीच कुछ प्रतिरोधों के साथ लागू किया जाता है । प्रतिरोधों से छुटकारा पाने और इनमें से कुछ मामलों में 100% ट्रांजिस्टर का उपयोग करना संभव हो सकता है, लेकिन यह आवश्यक नहीं है कि यह इष्टतम हो।
  • आंतरिक ऑसिलेटर्स प्रारंभ करनेवाला-संधारित्र (एलसी) टैंक सर्किट का उपयोग कर सकते हैं (हालांकि प्रेरक इतने बड़े हैं कि वे आधुनिक सामान्य प्रयोजन सीपीयू पर लागत प्रभावी नहीं हैं)।
  • आदि आदि।

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एक "रोकनेवाला" कितनी बार एक ट्रांजिस्टर के अलावा कुछ भी होता है जो वास्तव में लंबे चैनल के साथ होता है जो प्रतिरोधक क्षेत्र में पक्षपाती होता है? और कितनी बार ऑसिलेटर्स "परजीवी" पर भरोसा करने के बजाय एलसी टैंक सर्किट का उपयोग करते हैं [हालांकि बड़े होने के लिए इंजीनियर] एक रिंग के भीतर समाई जिसमें इनवर्टर की एक विषम संख्या होती है?
सुपरकैट

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@ सुपरकैट - मिश्रित-संकेत आईसी के लिए मैं काम करता हूं, असली प्रतिरोधों और कैपेसिटर के बहुत सारे हैं। जब मैंने रिंग ऑसिलेटर का चरण शोर अपर्याप्त होता है तो LC टैंक सर्किट का उपयोग किया है। बेशक, एक मिश्रित-सिग्नल वाले आईसी में सीपीयू (या दूसरे शब्दों में, "मुझे नहीं पता") से अधिक ऐसे सर्किट होंगे।
मोनिका

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दिलचस्प है, POWER7 एम्बेडेड DRAM के लिए और वोल्टेज ड्रॉप से ​​बचने के लिए कैपेसिटर का उपयोग करता है।
पॉल ए। क्लेटन

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यह उत्तर काफी अच्छा है लेकिन मुझे लगता है कि आप इसे थोड़ा विस्तार कर सकते हैं। रोकनेवाला भाग के लिए आप का मतलब है कि प्रतिरोधों को ठीक से पक्षपाती मस्जिद के साथ बनाया जा सकता है, लेकिन यह बहुत स्पष्ट नहीं है।
व्लादिमीर क्रेवरो

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@VladimirCravero - मैं कैसे घटकों के बारे में बात करने के लिए अपने जवाब का विस्तार करने की योजना नहीं बना रहा था। वैसे भी, एक विशिष्ट अवरोधक जिसके बारे में मैं सोच रहा था, वह पॉलीसिलिकॉन की लंबी, पतली पट्टी होगी। आप ज्यादातर मामलों में ठीक से पक्षपाती मस्जिद का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन कभी-कभी एक रोकनेवाला बेहतर होता है।
मोनिका

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मुझे लगता है कि आपको इसे दूसरे तरीके से देखना होगा: सीपीयू चरणों (आरोपण, लिथोग्राफी, नक़्क़ाशी, सामग्री के जमाव) के साथ बनाए जाते हैं। यदि आप एक निश्चित तरीके से डिज़ाइन करते हैं और एक निश्चित तरीके से लेयर करते हैं तो आपको एक CMOS जोड़ी मिलती है (बाईं ओर N-MOSFET, दाईं ओर P-प्रकार MOSFET), इनवर्टर बनाने के लिए उपयोगी और फिर पूरी लॉजिक चीज़ शुरू करने के लिए, आखिरकार सभी को बनाने के लिए सीपीयू लॉजिक ब्लॉक।

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लेकिन ईपीडी या मेमोरी के एकीकरण या जो भी हो, सीपीयू को अन्य प्रकार के उपकरणों की आवश्यकता होती है। उसके लिए, आप परतों को दूसरे तरीके से डिज़ाइन कर सकते हैं और सामग्री की एक लंबी लाइन बनाकर प्रतिरोधों (पॉलीसिलिकॉन परतों या डोप किए गए सब्सट्रेट का उपयोग करके) प्राप्त कर सकते हैं:

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यह किस योजनाबद्ध आईसी तकनीक का ऐसा विघटन है जो इस तरह का एक विघटनकारी विचार है: सरल चरणों से आप कुछ भी बना सकते हैं।


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सीपीयू पर अधिकांश घटक ट्रांजिस्टर होते हैं लेकिन अन्य घटक बनाए जा सकते हैं।

एक डायोड या तो पीएन जंक्शन या धातु अर्धचालक जंक्शन से अर्धचालक में डोपिंग के उपयुक्त स्तर के साथ बनाया जाता है।

एक अवरोधक को सामग्री की एक लंबी पट्टी से बाहर किया जा सकता है (टी मेटल परतों में से किसी एक पर अर्धवृत्ताकार परत पर अर्धवृत्ताकार धातु)।

एक संधारित्र दो प्रवाहकीय सामग्रियों से बना हो सकता है, जिसके बीच में एक पतली इन्सुलेट परत होती है (एक मच्छर या बड़े के गेट के समान)।

प्रतिरोधों और कैपेसिटर के साथ समस्या यह है कि आईसी में बड़े मूल्य बनाने का कोई अच्छा तरीका नहीं है। अक्सर एक रोकनेवाला या संधारित्र कई कई ट्रांजिस्टर के रूप में एक ही क्षेत्र को समाप्त कर सकता है। यह अक्सर एक प्रतिरोधक के बजाय एक विशेष ट्रांजिस्टर का उपयोग करने के लिए सिलिकॉन क्षेत्र के संदर्भ में सस्ता होता है।


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नहीं, डायोड, रेसिस्टर्स, कैपेसिटर और इंडक्टर भी हैं और शायद दूसरे भी।


लेकिन सीपीयू बनाना केवल ट्रांजिस्टर आरेख को प्रोजेक्ट करने की बात करता है। क्या आप कोई अन्य जानकारी दे सकते हैं कि इन घटकों को सीपीयू में कैसे जोड़ा जाए?
डार्थ पिंगू

हो सकता है क्योंकि ट्रांजिस्टर सर्किट के अधिकांश भाग बनाते हैं। मैं आईसी निर्माण पर एक विशेषज्ञ नहीं हूं, इसलिए मैं कैसे जवाब दे सकता हूं, इसके बारे में सटीक है।
बार्ट

प्रश्न के स्वामी ने इसे सर्वश्रेष्ठ उत्तर के रूप में स्वीकार किया।
user1717828

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जिस व्यक्ति ने एक प्रश्न पूछा है, वह न्याय करने के लिए सबसे अच्छी स्थिति में हो सकता है कि कौन सा उत्तर उनके व्यक्तिगत हित के लिए सबसे अधिक लागू होता है, लेकिन वे अक्सर न्याय करने के लिए सबसे अच्छी स्थिति में नहीं होते हैं जो सबसे सही या सूचनात्मक होता है।
क्रिस स्ट्रैटन

यहाँ क्या याद आ रहा है कि अन्य घटक आकस्मिक या परजीवी हो सकते हैं। या वे जानबूझकर ट्रांजिस्टर या पतित ट्रांजिस्टर के ऐसे गुणों को जोड़कर या अधिक अद्वितीय संरचनाओं से बना सकते हैं। बेशक द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर स्वयं आधुनिक आईसी में अछूता गेट एफईटी की तुलना में असामान्य हैं।
क्रिस स्ट्रैटन

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लेकिन अतिरिक्त घटकों जैसे डायोड, कैपेसिटर आदि को सीपीयू में कैसे जोड़ा जाता है?

वैसे आप केवल सिलिकॉन से कोई भी इलेक्ट्रॉनिक घटक बना सकते हैं ।

सिलिकॉन में दिलचस्प विशेषताएं हैं। डोपेड सिलिकॉन एक अर्धचालक है , जिसका अर्थ है कि यह प्रतिरोधक बना सकता है , क्योंकि किसी भी सामान्य कंडक्टर का प्रतिरोध होता है। यह भी तारों के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, हालांकि बहुत कुशल नहीं है। अभ्यास में पॉलीसिलिकॉन का उपयोग किया जाएगा , उदाहरण के लिए 8087 चिप्स

... एक छोटे सिलिकॉन मरने के होते हैं, सिलिकॉन के क्षेत्रों के साथ अशुद्धियों के साथ उन्हें वांछित अर्धचालक गुण देने के लिए। सिलिकॉन के ऊपर, पॉलीसिलिकॉन (एक विशेष प्रकार का सिलिकॉन) ने तारों और ट्रांजिस्टर का गठन किया। अंत में, शीर्ष पर एक धातु की परत ने सर्किटरी को एक साथ तार दिया

http://www.righto.com/2018/09/two-bits-per-transistor-high-density.html?m=1

एनपी अर्धचालकों को एक साथ रखना एक डायोड बनाता है , क्योंकि यह डायोड की संरचना है। PNP या NPN को एक साथ रखना ट्रांजिस्टर बनाता है । ऑक्सीजन के साथ संयोजन करते समय यह सिलिकॉन डाइऑक्साइड बन जाता है जो अब संचालित नहीं होता है और इसका उपयोग तारों के आसपास के क्षेत्र और तत्वों का संचालन करने के लिए किया जा सकता है।

कैपेसिटर भी बनाना बहुत आसान है, बस 2 इन्सुलेट प्लेटों (सिलिकॉन) के बीच ढांकता हुआ के रूप में एक इन्सुलेटर (सिलिकॉन डाइऑक्साइड)।

ट्रांजिस्टर, रेसिस्टर्स और कैपेसिटर के साथ आप एक ऐसा ऑम्पैम्प बना सकते हैं, जिसका इस्तेमाल किसी भी कॉइल के बिना एक इंसट्रक्टर को अनुकरण करने के लिए किया जा सकता है , यहां तक ​​कि एक वास्तविक इंडक्शन कॉइल की तुलना में कम क्षेत्र का उपभोग किया जाता है। कूल, है ना?

अनुकरण करनेवाला प्रारंभ करनेवाला

ऊपर एक सिम्युलेटेड इंडक्शन बनाने का एक तरीका है। आप नीचे दिए गए संदर्भों में इसे करने के लिए और अधिक तरीके खोज सकते हैं

बेशक, यदि आपको अधिक प्रेरण या समाई की आवश्यकता है, तो आपको एक अलग बाहरी कुंडल या संधारित्र का उपयोग करना पड़ सकता है।


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हां, प्रोसेसर पूरी तरह से ट्रांजिस्टर और तारों से बना है।

यह इस बात पर निर्भर करता है कि "इलेक्ट्रॉनिक घटक" और "सीपीयू" से आपका क्या मतलब है। यदि आप सेमीकंडक्टर उपकरणों और वास्तविक प्रसंस्करण इकाई तक ही सीमित रखते हैं, तो हाँ, एक सीपीयू ट्रांजिस्टर से बना है।

यदि आप IOs शामिल करते हैं, तो आपके पास कुछ उच्च-वोल्टेज ट्रांजिस्टर और क्लैंप डायोड, प्लस ESD सुरक्षा कोशिकाएं (जो ट्रांजिस्टर और / या डायोड का उपयोग कर सकती हैं)। यदि आप निष्क्रिय घटकों की अनुमति देते हैं, तो आपके पास धातु या पॉलीसिलिकॉन से बने तार हैं। बेशक, BJTs से भी डायोड बनाया जा सकता है।

ट्रांजिस्टर और तार कई एकीकृत सर्किटों पर एकमात्र घटक हैं, जिसमें कई सीपीयू चिप्स शामिल हैं।

कुछ माइक्रोप्रोसेसर में प्रोसेसर के समान चिप पर अन्य घटक होते हैं।

यदि आप पूरे चिप को शामिल करते हैं, तो आपके पास किसी भी प्रकार के एनालॉग घटक हो सकते हैं: तापमान माप के लिए डायोड, डिजिटल कन्वर्टर्स के अनुरूप, एलडीओ वोल्टेज नियामक, क्रिस्टल ऑसिलेटर्स, मेमोरी के लिए अर्थ एम्पलीफायरों, और (शायद सबसे अधिक) पावर-ऑन रीसेट सर्किट। । ये निष्क्रिय घटकों का उपयोग करते हैं। प्रतिरोध सबसे आम हैं, और कई अलग-अलग प्रकारों में आते हैं:

  • पॉलीसिलिकॉन - कम प्रतिरोध, ठीक सहिष्णुता, तारों के लिए भी उपयोग किया जाता है
  • एन-वेल - उच्च प्रतिरोध, भयानक सहिष्णुता और टेम्पो
  • डिफ्यूजन - किड्स औसत दर्जे का
  • नकारात्मक टेम्पो प्रतिरोधों की तरह अजीब सामान

प्रतिरोधक की तुलना में कैपेसिटर बहुत बड़ा होता है। वे धातु-ऑक्साइड-अर्धचालक ढेर, या पॉली-ऑक्साइड-पॉली से बने होते हैं। आप पीएन जंक्शन कैपेसिटेंस या धातु की परत में समानांतर तारों के बीच समाई का उपयोग कर सकते हैं।

आमतौर पर किसी भी लेकिन उच्चतम-आवृत्ति सर्किट (> 1 गीगाहर्ट्ज़) में उपयोग करने के लिए संकेतक बहुत बड़े होते हैं। वे धातु के सर्पिल से बने हैं।

फ्लैश मेमोरी और डीआरएएम में इस्तेमाल किए जाने वाले तरह के अतिरिक्त विशेष-ट्रांजिस्टर भी हैं। वे निश्चित रूप से अपने स्वयं के एक वर्ग में हैं।


+1। मुझे उम्मीद है कि इस उत्तर के लिए मैंने जो छोटा ट्वीक बनाया है, वह इसका अर्थ नहीं बदल सकता है।
davidcary

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वास्तविक दुनिया में "आदर्श ट्रांजिस्टर" जैसा कोई घटक नहीं है। एक ट्रांजिस्टर भी एक रोकनेवाला, एक संधारित्र, डायोड के एक जोड़े, एक कम वोल्टेज जेनर डायोड, आदि ये सभी दुष्प्रभाव सीपीयू के काम में भाग लेते हैं, भले ही उनमें से कुछ अवांछित (परजीवी तत्व) हो सकते हैं।

इसलिए सीपीयू को "आदर्श ट्रांजिस्टर" से नहीं बनाया जा सकता है, लेकिन वास्तविक दुनिया ट्रांजिस्टर को अन्य आवश्यक तत्वों के लिए प्रतिस्थापित किया जा सकता है। हालांकि कुछ मामलों में यह इष्टतम नहीं है क्योंकि समर्पित प्रतिरोधक या कैपेसिटर सरल होते हैं और बेहतर प्रदर्शन करते हैं।

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