Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
Поиски более быстрых и компактных вычислительных схем непосредственно приводят к вопросу о том, каковы принципиальные физические ограничения на развитие в этом направлении. На практике ограничения, вероятно, возникают из-за необходимости обеспечения доступа к каждому логическому элементу. Пока, однако, трудно понять, какие именно физические условия это накладывает на те степени свободы, которые переносят информацию. Существование такой компактной среды хранения как генетическая означает, что можно весьма далеко продвинуться в направлении все большей компактификации Перевод И. О. Чередникова, А. Г. Холмской. Однако, отвлекаясь от проблемы доступа, можно показать или по меньшей мере предположить с большой степенью уверенности, что обработка информации неизбежно сопровождается определенным минимальным выделением тепла. Вообще говоря, это и неудивительно. Вычисления, как все процессы, протекающие с конечной скоростью, должны приводить к некоторой диссипации. Тем не менее наши аргументы значительно более фундаментальны и приводят к выводу о минимальном выделении тепла вне зависимости от скорости процесса. Естественно, количество выделенного тепла на много порядков меньше, чем диссипация энергии в любом практически осуществимом устройстве. Принципиальным моментом тем не менее оказывается тот факт, что диссипация приводит к реальным следствиям, а не является просто досадной и устранимой неприятностью. На практике к тем же следствиям могут привести несравненно большие количества рассеянной энергии. Результат нашего исследования о диссипации можно предсказать несколькими способами, и нашей основной целью будет сжатое изложение главных идей, которые помогут достичь более глубокого понимания физических требований к логическим устройствам. Простейший путь предсказания нашего вывода состоит в учете того, что бинарное устройство должно иметь по крайней мере одну информационную степень свободы. На классическом уровне одна степень свободы соответствует Рис. 1. Бистабильная потенциальная яма. Наш главный аргумент возникает в результате следующего хода рассуждений. Простейшее бинарное устройство представляет собой частицу в бистабильной потенциальной яме, показанной на рис. 1. Назовем состояние устройства, когда частица находится в левой яме, состоянием нуль, а когда частица находится в правой яме — состоянием единица. Рассмотрим теперь операцию установки в единицу, которая переводит частицу в состояние единица, вне зависимости от ее начального положения. Если мы говорим, что частица находится в состоянии единица, то ее легко сохранить в этом состоянии без какихлибо затрат энергии. Если же частица находится в состоянии нуль, то мы можем приложить силу, которая заставит эту частицу перескочить барьер, а когда она пройдет максимум потенциала — обратную силу, чтобы частица, попав в состояние единица, не имела избыточной кинетической энергии. Итак, нам совсем не потребуется энергия на весь процесс, поскольку мы извлекли нужную долю энергии из движения частицы под уклон. Таким образом, на первый взгляд, кажется возможным осуществить установку в единицу без потери энергии. Отметим, однако, что для предотвращения потерь энергии потребовалось использовать две различные программы в зависимости от начального состояния устройства. Компьютер работает совсем не так. В большинстве случаев способ перемещения информации компьютером не зависит от введенных данных и является функцией только физической реализации вычислительной схемы. Можем ли мы найти меняющуюся со временем силу Однако, если допустить возможность потенциальной ямы с потерями, то такое построение упрощается. Очень большая начальная сила, приложенная достаточно медленно для того, чтобы затухание предотвращало колебания, вытолкнет частицу вправо, в состояние единица,
|
1 |
Оглавление
|