Có một cái tên nào cho các chip chip trong đó người ta có thể xây dựng CPU CPU không?


9

Một số người thích xây dựng CPU "homebrew" từ các IC đơn giản hơn.

Có một tên cho "chip trong đó người ta có thể xây dựng CPU, nếu bạn có đủ chúng"? Có một tên cho các chip khác, "những con chip mà người ta không thể tạo ra CPU, cho dù bạn có bao nhiêu trong số chúng"?

Người ta có thể xây dựng một CPU với số lượng chip mux 4: 1 đủ lớn ( bộ ghép kênh là Nuke của Logic Design ). Người ta có thể xây dựng một CPU trong số lượng (một phần lớn hơn) của cổng NAND 2 trong. Hoặc từ cổng 2-in NOR. Hoặc từ một vài (có lẽ một) CPLD hoặc FPGA.

Tuy nhiên,

Người ta không thể xây dựng CPU ngoài cổng XOR 2 trong một mình. Người ta không thể xây dựng một CPU hoàn toàn bằng logic điện trở diode . Người ta không thể xây dựng một CPU hoàn toàn từ các flip-flop loại D.

Có một số thuật ngữ hoặc cụm từ để phân biệt hai loại chip này ít gây khó xử hơn "các chip có thể xây dựng CPU" không?


6
Một vấn đề tôi có với câu hỏi này (có nghĩa là có thể bạn có thể cải thiện nó, hoặc tôi đang thiếu một cái gì đó) là bạn đang bị mơ hồ về cách bạn đánh giá là có khả năng để "xây dựng một CPU" ra khỏi. Đây là một câu hỏi thiết kế (logic), hoặc một câu hỏi gia đình IC? Bạn đang yêu cầu xác định các yêu cầu logic để thiết kế máy tính hoàn chỉnh Turing?
mctylr

1
@mctylr: Có - Bạn gọi loại chip nào, chẳng hạn như mux 4: 1, cho phép người ta thiết kế một máy tính hoàn chỉnh Turing từ chip đó? Tôi nghi ngờ rằng mọi gia đình IC đều có một IC mà từ đó (đủ số lượng) người ta có thể xây dựng một máy tính hoàn chỉnh Turing; và có một số IC khác, một mình, không đủ để xây dựng một máy tính hoàn chỉnh Turing. Tôi có thể sử dụng thuật ngữ nào để phân biệt loại chip đầu tiên với loại chip thứ hai?
davidcary


@reemrevnivek: Tôi nghĩ rằng "diode" có liên quan đến "logic điện trở diode".
davidcary

Câu trả lời:


16

Bạn cần có khả năng KHÔNG và một trong VÀ VÀ HOẶC. Sử dụng định luật của Demorgan, một trong hai chức năng này có thể được chuyển đổi sang chức năng khác và từ đó thành tất cả các chức năng logic khác.

Điều này được gọi là đầy đủ chức năng hoặc đầy đủ biểu cảm. Các thành phần hoặc chức năng tạo ra một hệ thống như vậy được gọi là các hàm Sheffer (sau Henry Sheffer, người đã công bố một bằng chứng về chủ đề này) hoặc các toán tử đủ duy nhất.

Điều thú vị nữa là bạn có thể kết hợp một bộ tứ cổng NAND để tạo ra một flip-type lật và từ đó có một ô nhớ, cũng được yêu cầu để tạo ra sự hoàn chỉnh của Turing.

Bài viết của ProofWiki về chủ đề này là đọc tốt.


Một người trên trang thảo luận về tính đầy đủ chức năng của Wikipedia tuyên bố rằng các cổng Fredkin không hoàn chỉnh về mặt chức năng (vì nếu bạn áp dụng tất cả 0 đầu vào cho một hoặc nhiều cổng Fredkin có dây trong bất kỳ sự sắp xếp có thể hiểu được nào, bạn không thể nhận được 1 ở bất kỳ đầu ra nào), và những người khác tuyên bố bạn có thể xây dựng một CPU hoàn toàn ngoài cổng Fredkin. Vì vậy, một cổng Fredkin thực sự "hoàn thành về mặt chức năng", hay tôi đang tìm kiếm một số loại rộng hơn bao gồm "hoàn thành về mặt chức năng" và cả cổng Fredkin?
davidcary

@David - Đây là một chủ đề nhỏ, nhưng nếu bạn đọc bài viết về cổng Fredkin, bạn sẽ thấy rằng cổng Fredkin có đặc tính hoán đổi hai bit cuối nếu bit đầu tiên là 1, và nó cũng có thể đảo ngược. Nếu bạn cho phép 1 và 0 được mã hóa cứng, thật dễ dàng để có được bất kỳ chức năng logic nào khác với một vài cổng Fredkin. Tuy nhiên, nếu bạn cho phép mã hóa cứng, nó không còn có thể đảo ngược và do đó không phải là cổng Fredkin thích hợp (theo một số người). Reversibility là một danh mục độc lập với tính đầy đủ chức năng và tôi nghĩ rằng tính đầy đủ chức năng là đủ cho vấn đề của bạn.
Kevin Vermeer

Nếu bạn áp dụng tất cả 0 đầu vào cho một hoặc nhiều mux 4: 1 có dây trong bất kỳ sự sắp xếp có thể hiểu được nào, bạn không bao giờ có được 1 ở bất kỳ đầu ra nào. Vì vậy, một chip mux thực sự "hoàn thành về mặt chức năng", mặc dù nó không bao giờ được đề cập trên trang ProofWiki xuất sắc đó, hay tôi đang tìm kiếm một danh mục rộng hơn bao gồm "hoàn thành chức năng" và cả chip mux 4: 1?
davidcary

@David - Mux 4: 1 là một thiết bị chuyên dụng được tìm thấy trong thiết bị điện tử. Trong lĩnh vực điện tử, hiếm khi chúng ta quan tâm đến việc lắp ráp máy tính hoàn toàn từ một loại IC và trong lĩnh vực khoa học máy tính lý thuyết (miền của ProofWiki và thuật ngữ "hoàn thiện chức năng"), muxes và các IC chuyên dụng khác được lắp ráp từ các cổng logic tiêu chuẩn. Ở vùng đất không có đàn ông này, tôi nghĩ bạn có thể xác định các điều khoản của riêng mình.
Kevin Vermeer

@reemrevnivek: Khi sản xuất một sản phẩm, nó thường tiết kiệm thời gian, tiền bạc và không gian lưu trữ để sử dụng một số loại linh kiện chung mà tôi có thể mua với số lượng lớn từ một số nhà sản xuất, thay vì "tối ưu hóa" từng bộ phận và sử dụng các thành phần siêu chuyên dụng chỉ hữu ích ở một nơi trong một sản phẩm và nhà sản xuất có thể sẽ tuyên bố nó "không còn được khuyến nghị cho các thiết kế mới" trong một vài năm nữa. ps: Bạn đã từng nghe về Cray-1 hay Module Hướng dẫn Apollo chưa? Tất cả mọi thứ ngoại trừ bộ nhớ hoàn toàn từ một loại IC.
davidcary

5

Tập hợp "chip bạn có thể tạo ra một máy tính" có thể được lắp ráp thành các máy hoàn chỉnh Turing . Phần còn lại là không thể.

Tất cả các cổng logic có thể được lắp ráp từ các bộ chỉ có cổng NAND hoặc chỉ cổng NOR. Nếu IC của bạn trong câu hỏi có thể hoạt động như một hoặc một trong số này, nó có thể được tạo thành một máy Turing.

Tôi không biết một thuật ngữ cụ thể để mô tả một bộ như vậy.

Những câu hỏi này cũng có thể giúp:

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

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


1
Thông minh. Vì vậy, một loại chip là "một con chip có thể hoạt động giống như cổng NAND hoặc hoạt động như cổng NOR hoặc cả hai", và loại chip khác là "một con chip không thể hoạt động như cổng NAND, Nó cũng không thể hoạt động như một cổng NOR ". Khái niệm đơn giản hơn nhiều. Điều đó có lẽ là đủ, nhưng tôi đã hy vọng cho một cụm từ tắt lưỡi của tôi dễ dàng hơn một chút.
davidcary

2

Tôi đồng ý với quan điểm rằng bộ ghép kênh 4: 1 là tuyệt vời. Cách đây vài năm, tôi đã triển khai bộ điều khiển bộ nhớ chuyển đổi ngân hàng 8K cho Atari 2600 bằng cách sử dụng một 74xx153 / 74xx253 duy nhất và mạch khử RC. Cả bộ điều khiển phải cung cấp một đầu ra là nghịch đảo của đầu vào A12 và nó phải chốt A6 khi A11 cao và A12 thấp. "Quay lại trong ngày" (đầu những năm 1980), các hộp mực chuyển đổi ngân hàng sẽ sử dụng silicon tùy chỉnh hoặc ba chip TTL; tuy nhiên, bằng cách sử dụng 74xx153 ngoài giá (lúc đó đã có sẵn), công việc có thể được thực hiện trong một chip.

Khi sử dụng trang web của chúng tôi, bạn xác nhận rằng bạn đã đọc và hiểu Chính sách cookieChính sách bảo mật của chúng tôi.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.