¿Es posible construir una computadora (Turing completo) usando solo lógica de diodo sin transistores? Sé que DTL era una cosa, pero por lo que pude ver, usaron transistores para amplificar señales.
Sospecho que el problema no podría ser hacer una puerta NO con diodos. Sin embargo, será interesante saber si hay alguna 'solución' para eso.
PeterJ
Respuestas:
9
Ciertamente es posible hacer una computadora sin transistores, usando lógica de diodo para la mayoría de las funciones. Todas las computadoras anteriores a 1953 evitaban los transistores, y algunas de estas lógicas de diodos muy utilizadas.
Pero eventualmente necesita alguna forma de amplificación e inversión.
La inversión se puede lograr fácilmente utilizando transformadores (al menos, si está pasando pulsos discretos en lugar de niveles lógicos continuos a través de la lógica. Esto era común en los años 1940 y 50): simplemente cambie las conexiones del devanado secundario.
Amplificación: suponiendo que haya descartado válvulas (tubos de vacío) y transistores, sus opciones son limitadas. Los relés son una opción obvia, para frecuencias de reloj de hasta unos pocos Hz. Además de eso, hay trucos que puedes jugar en los transformadores para amplificar los cambios de corriente mediante el uso de corrientes más pequeñas en otros devanados para que sus núcleos entren y salgan de la saturación. Nunca he oído hablar de nadie que explote esta forma de "amplificador magnético" para la informática, por lo que puede que no sea posible.
Por otro lado, el Elliot 803 era una computadora de transistores, pero implementó sus funciones lógicas utilizando núcleos magnéticos, con solo un transistor por puerta para proporcionar ganancia.
Imposible. Con nada más que diodos, y supongo que permite resistencias, los niveles de salida de cualquier fragmento de lógica abarcarán un rango menor que los niveles de entrada. Las caídas de tensión directas se sumarían hasta que no hubiera señal. Tiene que haber amplificación en cada puerta, o al menos en muchos lugares.
Sin embargo, el mayor obstáculo para el espectáculo es que con solo diodos no habría forma de invertir una señal. Eso significa que no hay puertas XOR, o sumadores y sumadores completos, no hay forma de probar si dos bits son iguales o diferentes. Tendría que diseñar un circuito de diodos donde, si la entrada sube, la salida baja, y al menos tanto como la entrada subió.
Finalmente, no habría forma de almacenar un poco. Tiene que haber alguna forma de mantener el estado, como un contador de programa, registros, pilas de llamadas o algo equivalente. Las chanclas son fáciles de hacer con puertas NOR o NAND conectadas cruzadas. Pero no los tenemos en lógica de diodo puro.
Dicho esto, no significa que un poco de lógica de diodo no sea útil. Un par de diodos puede hacer una pequeña compuerta OR barata en un circuito TTL, si se hace correctamente, ahorrando un chip que podría ser solo 1/4 utilizado. (De hecho, tuve una puerta OR de dos diodos en mi proyecto de feria de ciencias, hace años).
Ahora, dado que obtener voltajes más grandes e inversión de señales es importante, empiezo a preguntarme: si permite inductores, puede invertir voltajes y crear voltajes fuera del rango de las entradas. Aunque todavía son componentes pasivos, por lo que pierden energía en cada paso del camino, me pregunto si podría ser divertido contemplar la lógica del diodo-inductor ...
He estado trabajando en una puerta de resistencia de diodo que llamo Light Logic y con una sola puerta puedo crear las ocho puertas básicas, Buffer, NOT, AND, NAND, OR, NOR, XOR y XNOR. Mi proyecto está publicado en Hackaday como, SHEDDING A BIT OF LIGHT ON ALGUNA LÓGICA. No es rápido, pero demuestra que DRL puede hacerlo todo si la gente no se limita a dar diodos y resistencias. Pensar fuera de la caja. Básicamente, una puerta Light Logic es un LED acoplado a una resistencia fotográfica / LDR. Esta combinación actúa tanto como un interruptor como un transistor NPN. Los diodos de entrada 1N914 están conectados por delante del LED y la alimentación y la salida están conectadas al LDR como una puerta DTL. Es cierto que el LDR tiene un tiempo de reacción pronunciado, pero esta es una nueva forma de crear compuertas y mi objetivo es un procesador 100% libre de transistores y relés. Punto, evite que la luz dispersa quede expuesta al LDR.
Esta es una pregunta difícil. Sé que las compuertas "AND" pueden estar hechas de diodos y que los relés de tiro simple y doble tiro pueden proporcionar la inversión y la amplificación. ¡Entonces parece que es posible (teóricamente)! Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la lógica de diodo no puede actuar como un reemplazo directo de la lógica de transistor normal en la mayoría de los escenarios debido al hecho de que utiliza una ruta a tierra en lugar de que la entrada se tire hacia arriba (o bajo, como con un transistor PNP). De todos modos, ¡buena suerte!
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Ciertamente es posible hacer una computadora sin transistores, usando lógica de diodo para la mayoría de las funciones. Todas las computadoras anteriores a 1953 evitaban los transistores, y algunas de estas lógicas de diodos muy utilizadas.
Pero eventualmente necesita alguna forma de amplificación e inversión.
La inversión se puede lograr fácilmente utilizando transformadores (al menos, si está pasando pulsos discretos en lugar de niveles lógicos continuos a través de la lógica. Esto era común en los años 1940 y 50): simplemente cambie las conexiones del devanado secundario.
Amplificación: suponiendo que haya descartado válvulas (tubos de vacío) y transistores, sus opciones son limitadas. Los relés son una opción obvia, para frecuencias de reloj de hasta unos pocos Hz. Además de eso, hay trucos que puedes jugar en los transformadores para amplificar los cambios de corriente mediante el uso de corrientes más pequeñas en otros devanados para que sus núcleos entren y salgan de la saturación. Nunca he oído hablar de nadie que explote esta forma de "amplificador magnético" para la informática, por lo que puede que no sea posible.
Por otro lado, el Elliot 803 era una computadora de transistores, pero implementó sus funciones lógicas utilizando núcleos magnéticos, con solo un transistor por puerta para proporcionar ganancia.
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Imposible. Con nada más que diodos, y supongo que permite resistencias, los niveles de salida de cualquier fragmento de lógica abarcarán un rango menor que los niveles de entrada. Las caídas de tensión directas se sumarían hasta que no hubiera señal. Tiene que haber amplificación en cada puerta, o al menos en muchos lugares.
Sin embargo, el mayor obstáculo para el espectáculo es que con solo diodos no habría forma de invertir una señal. Eso significa que no hay puertas XOR, o sumadores y sumadores completos, no hay forma de probar si dos bits son iguales o diferentes. Tendría que diseñar un circuito de diodos donde, si la entrada sube, la salida baja, y al menos tanto como la entrada subió.
Finalmente, no habría forma de almacenar un poco. Tiene que haber alguna forma de mantener el estado, como un contador de programa, registros, pilas de llamadas o algo equivalente. Las chanclas son fáciles de hacer con puertas NOR o NAND conectadas cruzadas. Pero no los tenemos en lógica de diodo puro.
Dicho esto, no significa que un poco de lógica de diodo no sea útil. Un par de diodos puede hacer una pequeña compuerta OR barata en un circuito TTL, si se hace correctamente, ahorrando un chip que podría ser solo 1/4 utilizado. (De hecho, tuve una puerta OR de dos diodos en mi proyecto de feria de ciencias, hace años).
Ahora, dado que obtener voltajes más grandes e inversión de señales es importante, empiezo a preguntarme: si permite inductores, puede invertir voltajes y crear voltajes fuera del rango de las entradas. Aunque todavía son componentes pasivos, por lo que pierden energía en cada paso del camino, me pregunto si podría ser divertido contemplar la lógica del diodo-inductor ...
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He estado trabajando en una puerta de resistencia de diodo que llamo Light Logic y con una sola puerta puedo crear las ocho puertas básicas, Buffer, NOT, AND, NAND, OR, NOR, XOR y XNOR. Mi proyecto está publicado en Hackaday como, SHEDDING A BIT OF LIGHT ON ALGUNA LÓGICA. No es rápido, pero demuestra que DRL puede hacerlo todo si la gente no se limita a dar diodos y resistencias. Pensar fuera de la caja. Básicamente, una puerta Light Logic es un LED acoplado a una resistencia fotográfica / LDR. Esta combinación actúa tanto como un interruptor como un transistor NPN. Los diodos de entrada 1N914 están conectados por delante del LED y la alimentación y la salida están conectadas al LDR como una puerta DTL. Es cierto que el LDR tiene un tiempo de reacción pronunciado, pero esta es una nueva forma de crear compuertas y mi objetivo es un procesador 100% libre de transistores y relés. Punto, evite que la luz dispersa quede expuesta al LDR.
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Esta es una pregunta difícil. Sé que las compuertas "AND" pueden estar hechas de diodos y que los relés de tiro simple y doble tiro pueden proporcionar la inversión y la amplificación. ¡Entonces parece que es posible (teóricamente)! Sin embargo, debe tenerse en cuenta que la lógica de diodo no puede actuar como un reemplazo directo de la lógica de transistor normal en la mayoría de los escenarios debido al hecho de que utiliza una ruta a tierra en lugar de que la entrada se tire hacia arriba (o bajo, como con un transistor PNP). De todos modos, ¡buena suerte!
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