Есть ли название для «чипов, из которых можно построить процессор»?

Некоторым людям нравится создавать «доморощенные» процессоры из более простых микросхем.

Есть ли название для «чипов, из которых можно построить процессор, если их у вас достаточно»? Есть ли название для других микросхем, «микросхем, из которых нельзя построить ЦП, независимо от того, сколько у вас их»?

Можно построить ЦП из достаточно большого количества микросхем 4: 1 ( мультиплексоры - это тактический Nuke of Logic Design ). Можно построить ЦП из (несколько большего) количества 2-дюймовых вентилей NAND. Или из 2-х ворот NOR. Или из нескольких (возможно, одного) CPLD или FPGA.

Однако,

Невозможно собрать процессор только из двух входов XOR. Нельзя построить ЦП полностью из одной диодно-резисторной логики . Нельзя построить ЦП полностью из одних вьетнамок D-типа.

Есть ли какой-то термин или фраза для различения этих двух категорий микросхем, которые менее неудобны, чем «микросхемы, из которых можно построить процессор»?

digital-logic cpu davidcary
источник

Проблема у меня с этим вопросом (что означает , может быть , вы можете улучшить его, или я что - то отсутствует), что вы размытости от того , как Вы оцениваете быть в состоянии , чтобы «построить CPU» из. Это вопрос дизайна (логики) или вопрос семейства IC? Вы просите определить логические требования для проектирования полного компьютера Тьюринга?

Mctylr

@mctylr: Да - Как вы называете микросхемы, такие как мультиплексор 4: 1, которые позволяют полностью проектировать компьютер с полной Тьюрингом из этого чипа? Я подозреваю, что в каждом семействе микросхем есть микросхема, из которой (в достаточном количестве) можно построить компьютер, полный по Тьюрингу; и имеет некоторую другую микросхему, которая сама по себе не подходит для построения компьютера, полного по Тьюрингу. Какую терминологию я могу использовать, чтобы отличить чип первого типа от чипа второго типа?

Дэвидкари

related: есть ли название для «физических вещей, из которых можно построить машину Тьюринга»?

Дэвидкари

@reemrevnivek: Я думал, что «диод» как-то связан с «диодно-резисторной логикой».

Дэвидкари

Ответы:

Вы должны быть в состоянии сделать НЕ и один из И и ИЛИ. Используя законы Деморгана, одна из этих функций может быть преобразована в другую, а затем во все другие логические функции.

Это известно как функциональная полнота или выразительная адекватность. Компоненты или функции, которые создают такую систему, называются функциями Шеффера (после Генри Шеффера, который опубликовал доказательство по этой теме) или единственными достаточными операторами.

Также интересным является тот факт, что вы можете объединить квартет вентилей NAND для создания триггера D-типа и отсюда ячейку памяти, которая также необходима для создания полноты по Тьюрингу.

Статья ProofWiki на эту тему хороша для чтения.

Кевин Вермеер
источник

Один человек на странице обсуждения функциональной полноты Википедии утверждает, что ворота Фредкина не являются функционально полными (поскольку, если вы примените все 0 входов к одному или нескольким воротам Фредкина, подключенным в любой мыслимой договоренности, вы никогда не сможете получить 1 на любом выходе), и все же другие утверждают, что вы можете построить процессор полностью из ворот Фредкина. Итак, действительно ли ворота Фредкина «функционально завершены», или я ищу какую-то более широкую категорию, включающую «функционально завершенные», а также ворота Фредкина?

Дэвидкари

@David - Это немного не по теме, но если вы прочитаете статью о воротах Фредкина, вы обнаружите, что у ворот Фредкина есть свойство менять последние два бита, если первый бит равен 1, и он также обратим. Если вы разрешите жестко запрограммировать 1 и 0, легко получить любую другую логическую функцию с несколькими элементами Фредкина. Однако, если вы разрешите жесткое кодирование, оно больше не будет обратимым, и, следовательно, не будет подходящими воротами Фредкина (по некоторым данным). Обратимость - это категория, независимая от функциональной полноты, и я думаю, что функциональной полноты достаточно для вашей проблемы.

Кевин Вермеер,

Если вы примените все 0 входов к одному или нескольким мультиплексорам 4: 1, подключенным в любой возможной конфигурации, вы никогда не сможете получить 1 на любом выходе. Итак, действительно ли мультиплексор является «функционально завершенным», даже если на этой превосходной странице ProofWiki он никогда не упоминается, или я ищу какую-то более широкую категорию, включающую «функционально завершенную», а также микросхемы 4: 1?

Дэвидкари

@David - 4: 1 mux - специализированное устройство в электронике. В области электроники мы редко, если вообще когда-либо, заинтересованы в сборке компьютера исключительно из одного типа микросхемы, а также в области теоретической информатики (область ProofWiki и термин «функциональная полнота»), мультиплексоров и другие специализированные ИС собраны из стандартных логических элементов. В этой ничейной стране, я думаю, вы можете определить свои собственные термины.

Кевин Вермеер

@reemrevnivek: При изготовлении продукта часто экономится время, деньги и место для хранения, чтобы использовать несколько видов базовых компонентов, которые я могу купить оптом от нескольких производителей, вместо того, чтобы отдельно «оптимизировать» каждую деталь и использовать сверхспециализированные компоненты которые полезны только в одном месте в одном продукте, и чей производитель, скорее всего, объявит его «более не рекомендуемым для новых разработок» через пару лет. PS: когда-нибудь слышали о Cray-1 или модуле управления Apollo? Все, кроме памяти полностью от одного типа IC.

Дэвидкари

Набор «чипов, из которых можно построить компьютер» может быть собран в комплектные машины Тьюринга . Остальные не могут.

Все логические вентили могут быть собраны из наборов только вентилей NAND или только вентилей NOR.Если ваша рассматриваемая микросхема может действовать как одна из них, она может быть превращена в машину Тьюринга.

Я не знаю конкретного термина, чтобы описать такой набор.

Эти вопросы также могут помочь:

/programming/4908893/what-logic-gates-are-required-for-turing-completeness

/programming/7284/what-is-turing-complete

Тоби джеффи
источник

Отлично. Таким образом, один тип микросхемы - это «чип, который может действовать как шлюз NAND, или действовать как шлюз NOR, или оба», а другой тип чипа - «чип, который не может действовать как шлюз NAND, и при этом это не может действовать как ворота NOR ". Концептуально намного проще. Это, вероятно, достаточно, но я надеялся, что фраза скатится с моего языка немного легче.

Дэвидкари

Я согласен с мнением, что мультиплексоры 4: 1 замечательны. Пару лет назад я реализовал контроллер памяти с коммутацией банков 8K для Atari 2600, используя единую схему 74xx153 / 74xx253 и схему устранения помех RC. Контроллер должен обеспечивать выходной сигнал, обратный к входу A12, и он должен фиксировать A6, когда A11 высокий и A12 низкий. «Назад в день» (начало 1980-х), в картриджах с коммутацией банков использовались бы либо кремниевые кристаллы, либо три TTL-чипа; используя готовый 74xx153, однако (который был доступен тогда) работа может быть выполнена в одном чипе.

Supercat
источник