É possível construir um computador (Turing completo) usando apenas lógica de diodos sem transistores? Eu sei que o DTL era uma coisa, mas pelo que eu sabia, eles usaram transistores para amplificar sinais.
Eu suspeito que o problema não seria capaz de fazer um gate NOT usando diodos. Será interessante saber se existem 'soluções alternativas' para isso.
precisa
Respostas:
9
Certamente é possível criar um computador sem transistores, usando a lógica de diodos para a maioria das funções. Todos os computadores anteriores a 1953 evitavam transistores e alguns desses lógicos de diodos muito usados.
Mas, eventualmente, você precisa de alguma forma de amplificação e inversão.
Você pode facilmente obter uma inversão usando transformadores (pelo menos, se você estiver passando pulsos discretos em vez de níveis lógicos contínuos através da lógica. Isso era comum nas décadas de 40 e 50) - basta trocar as conexões de enrolamento secundárias.
Amplificação: supondo que você descartou válvulas (tubos de vácuo) e transistores, você tem poucas opções. Os relés são uma escolha óbvia, para taxas de clock de até alguns Hz. Acima disso, existem truques que você pode usar nos transformadores para amplificar as mudanças de corrente usando correntes menores em outros enrolamentos para trazer seus núcleos para dentro e fora da saturação. Eu nunca ouvi falar de alguém explorando essa forma de "amplificador magnético" para computação, portanto pode não ser possível.
Por outro lado, o Elliot 803 era um computador de transistor, mas implementou suas funções lógicas usando núcleos magnéticos, com apenas um transistor por porta para fornecer ganho.
Impossível. Com nada além de diodos, e suponho que você permita resistores, os níveis de saída de qualquer parte da lógica abrangerão uma faixa menor que os níveis de entrada. Quedas diretas de tensão aumentariam até não haver sinal. Tem que haver amplificação em todos os portões, ou pelo menos em muitos lugares.
A maior parada do programa, porém, é que, com apenas diodos, não há como inverter um sinal. Isso significa que não há portas XOR, ou meio-adicionadoras e completas, não há como testar se dois bits são iguais ou diferentes. Você teria que projetar um circuito de diodo no qual, se a entrada aumentar, a saída diminuir, e pelo menos a quantidade de entrada aumentada.
Finalmente, não havia como armazenar um pouco. Deve haver alguma maneira de manter o estado, como um contador de programa, registros, pilhas de chamadas ou algo equivalente. Os chinelos são fáceis de fabricar com portas NOR ou NAND conectadas de forma cruzada. Mas não temos aqueles em lógica de diodo puro.
Dito isto, não significa que um pouco de lógica de diodo não seja útil. Alguns diodos podem fazer uma pequena porta OR barata em um circuito TTL, se bem feito, economizando um chip que pode ser utilizado apenas 1/4. (De fato, eu tinha uma porta OR de dois diodos no meu projeto da feira de ciências, anos atrás.)
Agora, como é importante obter tensões maiores e inversão de sinais, estou começando a pensar: se você permite indutores, pode inverter tensões e criar tensões fora do intervalo das entradas. Embora ainda sejam componentes passivos, perdendo energia a cada passo, pergunto-me se poderia ser divertido contemplar a lógica do indutor de diodo ...?
Eu tenho trabalhado em um resistor de diodo que chamo de Light Logic e com um único gate posso criar todos os oito portões básicos, Buffer, NOT, AND, NAND, OR, NOR, XOR e XNOR. Meu projeto está publicado em Hackaday como, DANDO UM POUCO DE LUZ EM ALGUMA LÓGICA. Não é rápido, mas prova que o DRL pode fazer tudo se as pessoas não se restringirem a diodos e resistores de sinal. Pensar fora da caixa. Basicamente, um portão Light Logic é um LED acoplado a um resistor de foto / LDR. Essa combinação atua como uma chave, tanto quanto um transistor NPN. Os diodos de entrada 1N914 são conectados à frente do LED e a energia e a saída são conectadas ao LDR como uma porta DTL. Concedido que o LDR tem um tempo de reação pronunciado, mas esta é uma nova maneira de criar portas e meu objetivo é um transistor 100% e processador livre de relé. Aponte, evite que a luz difusa seja exposta ao LDR.
Esta é uma pergunta difícil. Eu sei que as portas "AND" podem ser feitas de diodos e que os relés de tração simples e dupla podem fornecer a inversão e a amplificação. Então parece que é possível (teoricamente)! No entanto, deve-se notar que a lógica do diodo não pode atuar como um substituto direto da lógica normal do transistor na maioria dos cenários, devido ao fato de que ele usa um caminho para o aterramento em vez de a entrada ser puxada alta (ou baixa, como em um transistor PNP). De qualquer forma, boa sorte!
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Certamente é possível criar um computador sem transistores, usando a lógica de diodos para a maioria das funções. Todos os computadores anteriores a 1953 evitavam transistores e alguns desses lógicos de diodos muito usados.
Mas, eventualmente, você precisa de alguma forma de amplificação e inversão.
Você pode facilmente obter uma inversão usando transformadores (pelo menos, se você estiver passando pulsos discretos em vez de níveis lógicos contínuos através da lógica. Isso era comum nas décadas de 40 e 50) - basta trocar as conexões de enrolamento secundárias.
Amplificação: supondo que você descartou válvulas (tubos de vácuo) e transistores, você tem poucas opções. Os relés são uma escolha óbvia, para taxas de clock de até alguns Hz. Acima disso, existem truques que você pode usar nos transformadores para amplificar as mudanças de corrente usando correntes menores em outros enrolamentos para trazer seus núcleos para dentro e fora da saturação. Eu nunca ouvi falar de alguém explorando essa forma de "amplificador magnético" para computação, portanto pode não ser possível.
Por outro lado, o Elliot 803 era um computador de transistor, mas implementou suas funções lógicas usando núcleos magnéticos, com apenas um transistor por porta para fornecer ganho.
fonte
Impossível. Com nada além de diodos, e suponho que você permita resistores, os níveis de saída de qualquer parte da lógica abrangerão uma faixa menor que os níveis de entrada. Quedas diretas de tensão aumentariam até não haver sinal. Tem que haver amplificação em todos os portões, ou pelo menos em muitos lugares.
A maior parada do programa, porém, é que, com apenas diodos, não há como inverter um sinal. Isso significa que não há portas XOR, ou meio-adicionadoras e completas, não há como testar se dois bits são iguais ou diferentes. Você teria que projetar um circuito de diodo no qual, se a entrada aumentar, a saída diminuir, e pelo menos a quantidade de entrada aumentada.
Finalmente, não havia como armazenar um pouco. Deve haver alguma maneira de manter o estado, como um contador de programa, registros, pilhas de chamadas ou algo equivalente. Os chinelos são fáceis de fabricar com portas NOR ou NAND conectadas de forma cruzada. Mas não temos aqueles em lógica de diodo puro.
Dito isto, não significa que um pouco de lógica de diodo não seja útil. Alguns diodos podem fazer uma pequena porta OR barata em um circuito TTL, se bem feito, economizando um chip que pode ser utilizado apenas 1/4. (De fato, eu tinha uma porta OR de dois diodos no meu projeto da feira de ciências, anos atrás.)
Agora, como é importante obter tensões maiores e inversão de sinais, estou começando a pensar: se você permite indutores, pode inverter tensões e criar tensões fora do intervalo das entradas. Embora ainda sejam componentes passivos, perdendo energia a cada passo, pergunto-me se poderia ser divertido contemplar a lógica do indutor de diodo ...?
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Eu tenho trabalhado em um resistor de diodo que chamo de Light Logic e com um único gate posso criar todos os oito portões básicos, Buffer, NOT, AND, NAND, OR, NOR, XOR e XNOR. Meu projeto está publicado em Hackaday como, DANDO UM POUCO DE LUZ EM ALGUMA LÓGICA. Não é rápido, mas prova que o DRL pode fazer tudo se as pessoas não se restringirem a diodos e resistores de sinal. Pensar fora da caixa. Basicamente, um portão Light Logic é um LED acoplado a um resistor de foto / LDR. Essa combinação atua como uma chave, tanto quanto um transistor NPN. Os diodos de entrada 1N914 são conectados à frente do LED e a energia e a saída são conectadas ao LDR como uma porta DTL. Concedido que o LDR tem um tempo de reação pronunciado, mas esta é uma nova maneira de criar portas e meu objetivo é um transistor 100% e processador livre de relé. Aponte, evite que a luz difusa seja exposta ao LDR.
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Esta é uma pergunta difícil. Eu sei que as portas "AND" podem ser feitas de diodos e que os relés de tração simples e dupla podem fornecer a inversão e a amplificação. Então parece que é possível (teoricamente)! No entanto, deve-se notar que a lógica do diodo não pode atuar como um substituto direto da lógica normal do transistor na maioria dos cenários, devido ao fato de que ele usa um caminho para o aterramento em vez de a entrada ser puxada alta (ou baixa, como em um transistor PNP). De qualquer forma, boa sorte!
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