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即使其电流始终为零,也无法使电子逻辑门正常工作。
但是,可以通过以下方式布置CMOS电子逻辑门:电容性存储在晶体管门上的能量随后返回到电源,因此它使用的净功率几乎为零。一旦系统加电并且所有旁路电容器都充满电,这些逻辑门就可以进行任意大量的计算,同时从电池中汲取几乎为零的电流。这样的布置通常被称为非破坏性计算。
同样,有许多方法可以在没有任何电子设备的情况下构建逻辑上等效的计算结构。这种非电子逻辑门自然使用零电流,尽管几乎所有非电子逻辑门都需要比逻辑上等效的电子逻辑门更大的功率来工作。
非电子计算
文章“十大最奇怪的计算机”中列出了一些非电子逻辑门 。
其他一些非电子逻辑门显然不足以撰写这篇文章:
大卫·卡里(David Cary)设计了一种完全由滑阀构建的CPU,并且仍在考虑是否要使用传统的液压油压力,水压或气压为事物供电。
该流体逻辑门都没有移动部件,如果你不指望通过他们的“部分”流体运动。
(在Wikipedia或其他Wiki上是否有一篇文章,其中列出了实现“逻辑门”的抽象概念的方法列表?)
无损计算
非破坏性计算(也称为可逆计算),电荷恢复逻辑或绝热逻辑涉及几乎使用零功率的门。
当计算系统删除一些信息时,它必须消散理论上的最小能量kT ln(2)-冯·诺依曼-兰道尔极限-其中k是玻尔兹曼常数,T是温度。
大多数逻辑门会为每个逻辑操作擦除一些信息。但是,有一些逻辑门可以保留每一位。从理论上讲,这些非破坏性逻辑门的功耗要远低于位破坏性逻辑门的理论最小功耗。
Zyvex的Ralph C. Merkle撰写的“可逆逻辑”
RevComp- 可逆和量子计算研究小组 拥有其可逆CPU的漂亮照片。
是。如果您不介意等待无限长的时间,则可以使门切换为零电流;)由于电流是电荷随时间的变化而变化,随着时间的变化达到无穷大,电流将变为零。在满足其他系统规格的同时,尽可能慢地运行逻辑。
您今晚的家庭作业是阅读“费恩曼关于计算的演讲”中的“计算热力学”一章;)
不,不可能。
栅极电容是晶体管几何形状和晶体管材料特性的函数。总会有电容。为了最小化电容,总会在晶体管速度,电压击穿,增益和其他器件特性之间进行权衡。
不仅如此,为了使用栅极的输出,晶体管必须驱动任何输出电容。同样,输出电容是导线几何形状和周围材料特性的函数。
还有其他泄漏效应。处于截止状态的任何晶体管的漏极和源极之间,甚至有一些泄漏电流流入栅极。尽管这些影响在实际的硅元件中大部分可以忽略不计,但您迟早会寻求零电流门时会与它们抗衡。