Em teoria, é possível fazer uma porta lógica que use corrente zero?

O CMOS reduz bastante o consumo atual de CIs porque um dos FETs complementares está sempre no modo não condutor, portanto, há apenas um fluxo de corrente durante a transição entre estados, que é apenas a quantidade de carga na capacitância equivalente do gate e talvez algum vazamento quando os dois portões estão abertos momentaneamente.

É teoricamente possível fazer um portão lógico que tenha zero vazamento enquanto muda de estado (usando qualquer tecnologia realista), e o sinal é passado através do circuito como mudanças na tensão, causando outras mudanças na tensão? Caso contrário, qual é o mínimo teórico?

Não é possível criar uma porta lógica eletrônica que funcione mesmo quando a corrente é sempre zero.

No entanto, é possível organizar as portas lógicas eletrônicas do CMOS de modo que a energia armazenada capacitivamente nas portas do transistor seja posteriormente devolvida à fonte de alimentação, de modo que esteja usando quase zero de energia líquida. Uma vez que o sistema é ligado e todos os capacitores de bypass estão totalmente carregados, essas portas lógicas podem fazer uma quantidade arbitrariamente grande de computação, enquanto extraem quase zero de corrente da bateria. Tais arranjos são freqüentemente chamados de computação não destrutiva.

Além disso, existem muitas maneiras de construir estruturas computacionais logicamente equivalentes sem dispositivos eletrônicos. Tais portas lógicas não eletrônicas naturalmente usam corrente zero, embora quase todas exijam muito mais energia para operar do que seu portão lógico eletrônico logicamente equivalente.

computação não eletrônica

Algumas portas lógicas não eletrônicas estão listadas no artigo "Dez computadores mais estranhos" .

Mais algumas portas lógicas não eletrônicas que aparentemente não são estranhas o suficiente para criar esse artigo:

David Cary projetou uma CPU para ser construída inteiramente a partir de válvulas de carretel, e ainda está pensando em alimentar a coisa com a pressão tradicional do óleo hidráulico, a pressão da água ou a pressão do ar.

Os portões lógicos fluídicos não têm partes móveis, se você não contar o fluido que se move através deles como uma "parte".

(Existe um artigo na Wikipedia ou em algum outro wiki com uma lista de maneiras de implementar o conceito abstrato de "porta lógica"?)

computação não destrutiva

A computação não destrutiva, também chamada computação reversível, lógica de recuperação de carga ou lógica adiabática, envolve portões que usam quase zero de energia.

Quando um sistema computacional apaga um pouco de informação, ele deve dissipar uma energia mínima teórica de kTln (2) - o limite de von Neumann-Landauer - onde k é a constante de Boltzmann e T é a temperatura.

A maioria das portas lógicas apaga um pouco de informação para cada operação lógica. No entanto, existem algumas portas lógicas que preservam todos os bits. Em teoria, esses portões lógicos não destrutivos poderiam usar muito menos energia do que o poder mínimo teórico dos portões lógicos destrutivos em bits.

"Reversible Logic" de Ralph C. Merkle na Zyvex

RevComp - O Grupo de Pesquisa em Computação Reversível e Quântica tem algumas fotos legais de sua CPU reversível.

Sim. Você pode criar um portão que alterne com corrente zero se você não se importar em esperar uma quantidade infinita de tempo;) Como a corrente é a mudança de carga sobre a mudança no tempo, como a mudança no tempo vai para o infinito, a corrente vai para zero. Execute sua lógica o mais lentamente possível, enquanto atende às outras especificações do sistema.

Sua tarefa de casa para esta noite é ler o capítulo "Termodinâmica da Computação" em "Palestras de Feynman sobre Computação";)

Não, não é possível.

A capacitância da porta é uma função da geometria do transistor e das propriedades dos materiais do transistor. Sempre haverá capacitância. Em um esforço para minimizar a capacitância, sempre haverá uma troca entre a velocidade do transistor, quebra de tensão, ganho e outras propriedades do dispositivo.

Não apenas isso, mas para usar a saída do gate, o transistor deve acionar qualquer capacitância de saída. Novamente, a capacitância de saída é uma função da geometria do fio e das propriedades dos materiais circundantes.

Existem também outros efeitos de vazamento. Do outro lado do dreno e da fonte de qualquer transistor no estado desligado e até de alguma corrente de fuga no portão. Embora esses efeitos sejam, na maioria das vezes, desprezíveis em peças de silicone reais, você os enfrentaria mais cedo ou mais tarde em sua busca por um portão de corrente zero.

au contraire:

Sua pergunta colocada pode ser resolvida sem corrente ou qualquer tipo de circuito.

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

Se você não precisar executar o programa para obter o resultado , isso pareceria um passo na direção de computar algo de graça, embora seus aparelhos devam estar dissipando alguma energia.