Alternative ai transistor

Sto cercando di pensare a alternative ai transistor, semplicemente perché sono curioso. Non m'interessa tanto delle caratteristiche di amplificazione dei transistor quanto della loro capacità di realizzare porte logiche. Ecco quello che ho finora, qualcuno potrebbe per favore aggiungere alla mia lista?

Tubi del vuoto: duh

Relè: i relè normalmente chiusi sono tutto ciò che serve per realizzare qualsiasi gate logico. Anche i relè normalmente aperti sono utili.

Amplificatori magnetici: gli amplificatori magnetici potrebbero essere utilizzati per realizzare porte logiche in modo simile alla logica transistor-transistor.

Toroidi di ferrite: si scopre che possono essere usati per fare operazioni logiche, ma non possono essere usati come normali porte logiche. http://www.youtube.com/watch?v=nQXjm7ru--s

Solo alcuni campioni.
Molte possibilità.

Relè: - potenzialmente molto capaci grazie alla possibilità di avere più contatti e contatti di commutazione.

Logica dei relè: ti forniranno un'ottima introduzione

Computer a relè R500 - bella conversazione

Video - Computer di inoltro di Harry Porter

(Hai letto male).

Video - Computer relè dal suono goffo adatto per il fai-da-te

Interruttore a barra trasversale: un blocco di interruttore specializzato non rotativo bidimensionale noto come "interruttore a barra trasversale" costituiva la base di molti centralini telefonici e sarebbe adattabile per realizzare un motore logico per scopi generici.

Esempio

Foto interruttore a croce come da art

Wikipedia - Interruttore a barra trasversale

Sistema di commutazione della barra trasversale numero 5 (è attivo)

Video eccessivamente oscuro dell'interruttore della barra trasversale russa al lavoro

Interruttore passo-passo: un'altra variante del relè è un selettore meccanico rotativo monodimensionale o bidimensionale multi-posizione. Uno di questi "computer" basato su questa tecnologia era (è) un centralino telefonico "passo-passo" o "Strowger".

Se non li hai mai visti / ascoltati al lavoro, questa sarà una sorpresa. Se lo hai, sarà un jogger di memoria. Western Electric Strowger quadri a gioco

Molti di questi

Wikipedia

fluidica:

Uso del flusso del fluido senza parti mobili negli interruttori effettivi per eseguire funzioni logiche e aritmetiche.

Wikipedia dice:

• La fluidica, o logica fluida, è l'uso di un fluido per eseguire operazioni analogiche o digitali simili a quelle eseguite con l'elettronica.

• La base fisica della fluidica è la pneumatica e l'idraulica, basate sulle basi teoriche della fluidodinamica. Il termine fluidica viene normalmente utilizzato quando i dispositivi non hanno parti mobili, quindi i normali componenti idraulici come i cilindri idraulici e i distributori non sono considerati o indicati come dispositivi fluidici.

  Gli anni '60 videro l'applicazione della fluidica a sofisticati sistemi di controllo, con l'introduzione dell'amplificatore fluidico. Un getto di fluido può essere deviato da un getto più debole che lo colpisce di lato. Ciò fornisce un'amplificazione non lineare , simile al transistor utilizzato nella logica digitale elettronica. Viene utilizzato principalmente in ambienti in cui la logica digitale elettronica sarebbe inaffidabile, come nei sistemi esposti a livelli elevati di interferenze elettromagnetiche o radiazioni ionizzanti.

  La nanotecnologia considera la fluidica come uno dei suoi strumenti. In questo ambito, effetti come le forze dell'interfaccia fluido-solido e fluido-fluido sono spesso molto significativi. La fluidica è stata utilizzata anche per applicazioni militari.

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Amplificatore fluido (dalla pagina Wikipedia sopra):

Britannica dice:

Logica a bolle microfluidiche

Fluidica usando bolle

Dicono:

Abbiamo inventato una nuova famiglia di logiche che implementa la logica booleana universale, la bistabilità e numerosi altri tratti associati a una famiglia di logiche scalabili usando fluidi immiscibili nelle geometrie microfluidiche. Una bolla in un canale rappresenta un po '. Ma a differenza dell'elettronica, un po 'di informazione può anche trasportare un carico chimico, permettendoci di manipolare materiali e informazioni allo stesso tempo. Questo paradigma lega chimica e computazione.

Descriviamo varie porte AND / OR / NOT che esibiscono amplificazione, attiviamo / disattivano il flip-flop che espone memoria bistabile a un bit, contatori, circuiti in cascata come oscillatore ad anello, sincronizzatore di bolle e così via. La famiglia logica può essere utilizzata per controllare i reattori a flusso segmentato (reattori a goccia) in modo scalabile senza elementi di controllo esterni. La tecnologia della piattaforma semplifica notevolmente la progettazione di sistemi "lab on chip" microfluidici su larga scala con applicazioni in schermature ad alto rendimento, combinatoria, optofluidica integrata e tecnologie di stampa.

• Le interazioni di bolle non lineari da parte di campi di forza idrodinamici sono sfruttate per costruire porte logiche universali che operano a basso numero di Re nei fluidi newtoniani. Memoria microfluidica

  I dispositivi logici a bolle possono essere collegati in cascata per formare numerosi elementi di circuiti digitali come oscillatori ad anello, contatori.

  Le reti di scale fluide non lineari vengono utilizzate per sincronizzare due flussi di bolle, correggendo così qualsiasi errore di temporizzazione.

Libro gratuito online:

LA PREISTORIA DEL COMPUTER DIGITALE, DAL RELÈ AL CONCETTO DI PROGRAMMA MEMORIZZATO, 1935-1945

E altro ... :-)

Vorrei menzionare nuovamente i relè. I relè microelettrici meccanici (MEMS) potrebbero effettivamente diventare un serio concorrente dei transistor.

Se riesci a renderli abbastanza piccoli, possono passare abbastanza velocemente, sicuramente abbastanza velocemente da sostituire i transistor in molte applicazioni come MCU a bassa potenza in cui la velocità non è una priorità. In secondo luogo, a differenza dei transistor, non presentano perdite, il che li rende molto utili per applicazioni a bassissima potenza.

Puoi già acquistare queste cose come dispositivi discreti e un giorno potremmo persino vederle integrate in circuiti di dimensioni maggiori.

Aggiornare:

Purtroppo, questi sono stati interrotti a causa della bassa domanda dei clienti e non vi sono parti di ricambio.

Grafene

Al giorno d'oggi probabilmente l'alternativa più importante al transistor è il grafene : un foglio monoatomico di atomi di carbonio con un reticolo molto regolare è stato studiato con l'obiettivo di sostituire il silicio.

Nel grafene, gli elettroni si muovono con leggi più simili all'ottica e possono essere inviati al reticolo in traiettorie rettilinee; inoltre, l'applicazione di campi elettrici in diverse regioni del reticolo è possibile deviare queste traiettorie e, infine, costruire interruttori.

Ora che la tecnologia MOS al silicio si sta avvicinando al limite fisico, sembra che il grafene ci darà un nuovo margine per migliorare.

L'aspetto negativo è che non puoi farlo a casa (presumibilmente).

Informatica quantistica

Questo è anche considerato come l'evoluzione dei computer: l'informatica quantistica usa la proprietà delle particelle quantistiche di essere in ogni stato possibile fino a quando l'osservazione è fatta. Quindi, per i ricercatori, sarà in grado di considerare tutti i possibili risultati di un'operazione contemporaneamente.

Lati negativi: non puoi farlo a casa e, onestamente, non credo sia una possibilità realistica. Ma chi lo sa.

A casa

Se vuoi fare alcuni switch a casa, ci sono alcune alternative:

• Utilizzare la conducibilità di acqua e tubi in movimento per creare l'interruttore;

• laser / LED e specchi / setti servoazionati;

• accoppiatori ottici;

• triac (lavorare con AC);

Gears!

Babbage ha ideato il suo Difference Engine per fare calcoli numerici, ma puoi costruire motori simili che possono fare tutto quello che vuoi, a condizione che tu possa descriverlo in modo logico.

Sandia Labs ha utilizzato gli ingranaggi tra le altre funzioni meccaniche per creare un MEMS meccanismo di micro-bloccaggio . Non veloce come l'elettronica, ma molti ordini di grandezza più veloce dei classici meccanismi ad ingranaggi meccanici.

Non è una novità. Il meccanismo greco Antikythera di 2100 anni è una complessa interazione di ingranaggi ed era un computer astronomico.