CMOS reduce en gran medida el consumo de corriente de los circuitos integrados porque uno de los FET complementarios siempre está en modo no conductor, por lo que solo hay un flujo de corriente durante la transición entre estados, que es solo la cantidad de carga en la capacitancia equivalente de la puerta y tal vez alguna fuga cuando ambas puertas están abiertas momentáneamente.
¿Es teóricamente posible hacer una puerta lógica que tenga cero fugas mientras cambia de estado (usando cualquier tecnología realista), y la señal simplemente pasa a través del circuito como cambios en el voltaje que causan otros cambios en el voltaje? Si no, ¿cuál es el mínimo teórico?
No es posible hacer una puerta lógica electrónica que funcione incluso cuando su corriente es siempre cero.
Sin embargo, es posible disponer las puertas lógicas electrónicas CMOS de tal manera que la energía almacenada capacitivamente en las puertas del transistor se devuelva más tarde a la fuente de alimentación, por lo que utiliza una potencia neta casi nula. Una vez que el sistema está encendido y todos los condensadores de derivación están completamente cargados, esas puertas lógicas pueden realizar una cantidad arbitrariamente grande de cálculos mientras extraen casi cero corriente de la batería. Estos arreglos a menudo se denominan computación no destructiva.
Además, hay muchas formas de construir estructuras computacionales lógicamente equivalentes sin ningún dispositivo electrónico. Tales puertas lógicas no electrónicas usan naturalmente corriente cero, aunque casi todas requieren mucha más energía para operar que su puerta lógica electrónica lógicamente equivalente.
informática no electrónica
Algunas puertas lógicas no electrónicas se enumeran en el artículo "Diez computadoras más extrañas" .
Algunas puertas lógicas no electrónicas más que aparentemente no son lo suficientemente raras como para hacer ese artículo:
David Cary ha diseñado una CPU para que se construya completamente a partir de válvulas de carrete, y todavía está considerando si alimentarlo con presión de aceite hidráulico tradicional, presión de agua o presión de aire.
Las compuertas lógicas fluídicas no tienen partes móviles, si no cuenta el fluido que se mueve a través de ellas como una "parte".
(¿Hay algún artículo en Wikipedia o en algún otro wiki con una lista de formas de implementar el concepto abstracto de una "puerta lógica"?)
computación no destructiva
La computación no destructiva, también llamada computación reversible, Lógica de recuperación de carga o Lógica adiabática, involucra puertas que usan energía casi nula.
Cuando un sistema computacional borra un poco de información, debe disipar una energía mínima teórica de kT ln(2), el límite de von Neumann-Landauer, donde k es la constante de Boltzmann y T es la temperatura.
La mayoría de las puertas lógicas borran un poco de información para cada operación lógica. Sin embargo, hay algunas puertas lógicas que preservan cada bit. En teoría, estas puertas lógicas no destructivas podrían usar mucha menos energía que la potencia mínima teórica de las puertas lógicas destructivas de bits.
"Lógica reversible" de Ralph C. Merkle en Zyvex
RevComp - The Reversible and Quantum Computing Research Group tiene algunas buenas fotos de su CPU reversible.
Sí. Puede hacer una puerta que cambie con corriente cero si no le importa esperar una cantidad infinita de tiempo;) Dado que la corriente es un cambio en la carga sobre el cambio en el tiempo, a medida que el cambio en el tiempo llega al infinito, la corriente se vuelve cero. Ejecute su lógica lo más lento posible mientras cumple con las especificaciones de su otro sistema.
Tu tarea para esta noche es leer el capítulo "Termodinámica de la computación" de "Lectures on Computation de Feynman" ;)
No, no es posible.
La capacitancia de la puerta es una función de la geometría del transistor y las propiedades de los materiales del transistor. Siempre habrá capacitancia. En un esfuerzo por minimizar la capacitancia, siempre habrá compensación entre la velocidad del transistor, la ruptura de voltaje, la ganancia y otras propiedades del dispositivo.
No solo eso, sino que para usar la salida de la puerta, el transistor debe impulsar cualquier capacitancia de salida. Nuevamente, la capacitancia de salida es una función de la geometría del cable y las propiedades de los materiales circundantes.
También hay otros efectos de fuga. A través del drenaje y la fuente de cualquier transistor en estado apagado e incluso alguna corriente de fuga en la puerta. Si bien estos efectos son en su mayor parte insignificantes en las piezas de silicio reales, tarde o temprano se encontrará con ellos en su búsqueda de una puerta de corriente cero.
au contraire:
Su pregunta principal planteada se puede resolver sin usar corriente o cualquier tipo de circuito.
Si no tiene que ejecutar el programa para obtener el resultado , eso parecería un paso en la dirección de calcular algo por nada, aunque su aparato debe haber estado disipando algo de energía.
endolito