Alternativen zu Transistoren

Ich versuche Alternativen zu Transistoren zu finden, einfach weil ich neugierig bin. Die Verstärkungseigenschaften von Transistoren sind mir weniger wichtig als vielmehr die Fähigkeit, logische Gatter zu erzeugen. Was ich bisher habe, könnte jemand meiner Liste hinzufügen?

Vakuumröhren: duh

Relais: Normalerweise sind nur geschlossene Relais erforderlich, um ein logisches Gatter zu erstellen. Auch normalerweise offene Relais sind nützlich.

Mag-Ampere: Magnetverstärker könnten verwendet werden, um logische Gatter ähnlich wie Transistor-Transistor-Logik herzustellen.

Ferrit-Toroide: Es stellt sich heraus, dass sie für logische Operationen verwendet werden können, aber nicht ganz wie normale Logikgatter. http://www.youtube.com/watch?v=nQXjm7ru--s

Nur ein paar Beispiele.
Viele Möglichkeiten.

Relais: - Möglicherweise sehr leistungsfähig, da mehrere Kontakte und Wechselkontakte möglich sind.

Relaislogik - diese gibt Ihnen eine sehr gute Einführung

R500 Relais Computer - schön durchzusprechen

Video - Harry Porters Relais-Computer

(Sie haben das falsch gelesen).

Video - Schön DIY-tauglicher klobig klingender Relais-Computer

Crossbar-Schalter: Ein zweidimensionaler, nicht rotierender Spezialschalterblock, der als "Crossbar-Schalter" bekannt ist, bildete die Basis vieler Telefonvermittlungsstellen und wäre anpassbar, um eine Allzweck-Logikmaschine herzustellen.

Beispiel

Crossbar Schalter Foto als Art.-Nr.

Wikipedia - Crossbar Schalter

Crossbar-Vermittlungssystem Nummer 5 (ist am Leben)

Übermäßig dunkles Video des russischen Crossbar-Schalters bei der Arbeit

Schritt-für-Schritt-Schalter: Eine andere Variante des Relais ist ein eindimensionaler oder zweidimensionaler mechanischer Drehwähler mit mehreren Positionen. Ein solcher "Computer", der auf dieser Technologie basiert, war (ist) eine "Schritt-für-Schritt" - oder "Strowger" -Telefonvermittlung.

Wenn Sie sie noch nie gesehen / gehört haben, wird dies eine Überraschung sein. Wenn Sie es haben, wird es ein Memory Jogger sein. Western Electric Strowger Schaltanlage im Spiel

Viele solche

Wikipedia

Fluidik:

Verwendung des Flüssigkeitsstroms ohne bewegliche Teile in den tatsächlichen Schaltern, um logische und arithmetische Funktionen auszuführen.

Wikipedia sagt:

• Fluidics oder Fluidic Logic ist die Verwendung eines Fluids zur Ausführung analoger oder digitaler Operationen, die denen mit der Elektronik vergleichbar sind.

• Die physikalische Basis der Fluidik ist Pneumatik und Hydraulik, basierend auf der theoretischen Grundlage der Fluiddynamik. Der Begriff Fluidik wird normalerweise verwendet, wenn Geräte keine beweglichen Teile aufweisen, sodass gewöhnliche Hydraulikkomponenten wie Hydraulikzylinder und Schieberventile nicht als Fluidikgeräte betrachtet oder bezeichnet werden.

  In den 1960er Jahren wurde mit der Einführung des Fluidverstärkers die Fluidik auf anspruchsvolle Steuerungssysteme angewendet. Ein Flüssigkeitsstrahl kann durch einen schwächeren Strahl abgelenkt werden, der seitlich auf ihn auftrifft. Dies liefert eine nichtlineare Verstärkung , ähnlich dem Transistor, der in der elektronischen digitalen Logik verwendet wird. Es wird hauptsächlich in Umgebungen verwendet, in denen elektronische digitale Logik unzuverlässig wäre, wie in Systemen, die starken elektromagnetischen Interferenzen oder ionisierender Strahlung ausgesetzt sind.

  Die Nanotechnologie betrachtet die Fluidik als eines ihrer Instrumente. In diesem Bereich sind Effekte wie Fluid-Feststoff- und Fluid-Fluid-Grenzflächenkräfte häufig von hoher Bedeutung. Fluidik wurde auch für militärische Anwendungen verwendet.

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Fluidverstärker (von Wikipedia-Seite oben):

Britannica sagt -

Mikrofluidische Blasenlogik

Fluidik mit Blasen

Sie sagen:

Wir haben eine neue Logikfamilie erfunden, die universelle boolesche Logik, Bistabilität und zahlreiche andere Merkmale implementiert, die mit einer skalierbaren Logikfamilie verbunden sind, die nicht mischbare Flüssigkeiten in mikrofluidischen Geometrien verwendet. Eine Blase in einem Kanal steht für ein bisschen. Im Gegensatz zur Elektronik kann eine Information auch eine chemische Nutzlast tragen, sodass wir Materialien und Informationen gleichzeitig manipulieren können. Dieses Paradigma verbindet Chemie und Berechnung.

Wir beschreiben verschiedene UND / ODER / NICHT-Gatter mit Verstärkung, Kipp-Flip-Flop mit bistabilem Ein-Bit-Speicher, Zähler, kaskadierte Schaltungen wie Ringoszillatoren, Blasensynchronisatoren usw. Mit der Logikfamilie können segmentierte Durchflussreaktoren (Tröpfchenreaktoren) ohne externe Steuerelemente skalierbar gesteuert werden. Die Plattformtechnologie vereinfacht den Entwurf von mikrofluidischen Lab-on-Chip-Systemen in großem Maßstab mit Anwendungen in den Bereichen Hochdurchsatz-Screening, Kombinatorik, integrierte Optofluidik und Drucktechnologien erheblich.

• Nichtlineare Blasenwechselwirkungen durch hydrodynamische Kraftfelder werden genutzt, um universelle Logikgatter zu bauen, die in newtonschen Flüssigkeiten mit niedriger Re-Zahl arbeiten. Mikrofluidisches Gedächtnis

  Bubble-Logic-Bausteine ​​können kaskadiert werden, um zahlreiche digitale Schaltungselemente wie Ringoszillatoren und Zähler zu bilden.

  Nichtlineare fluidische Leiternetze werden verwendet, um zwei Blasenströme zu synchronisieren und so Zeitfehler zu korrigieren.

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Ich möchte noch einmal Relays erwähnen. Mikroelektrische mechanische Relais (MEMS) könnten zu einem ernsthaften Konkurrenten für Transistoren werden.

Wenn Sie sie klein genug machen können, können sie ziemlich schnell schalten, mit Sicherheit schnell genug, um die Transistoren in vielen Anwendungen, wie z. B. Kleinleistungs-MCUs, zu ersetzen, bei denen die Geschwindigkeit keine Priorität hat. Zweitens weisen sie im Gegensatz zu Transistoren keine Leckage auf, was sie für Anwendungen mit extrem geringer Leistung sehr nützlich macht.

Sie können diese Dinge bereits als diskrete Geräte kaufen , und eines Tages werden sie möglicherweise sogar in größeren Schaltkreisen integriert.

Aktualisieren:

Leider wurden diese aufgrund geringer Kundennachfrage eingestellt und es gibt kein Ersatzteil.

Graphen

Die wahrscheinlich wichtigste Alternative zum Transistor ist heutzutage Graphen : Eine einatomige Schicht aus Kohlenstoffatomen mit einem sehr regelmäßigen Gitter wurde untersucht, um Silizium zu ersetzen.

In Graphen bewegen sich Elektronen mit Gesetzen, die denen der Optik ähneln, und sie können in geradlinigen Bahnen über das Gitter geschickt werden. Darüber hinaus ist es durch Anlegen von elektrischen Feldern in verschiedenen Bereichen des Gitters möglich, diese Flugbahnen abzulenken und letztendlich Schalter zu bauen.

Jetzt, da die Silizium-MOS-Technologie sich der physikalischen Grenze nähert, scheint Graphen uns neue Möglichkeiten zur Verbesserung zu eröffnen.

Der Nachteil ist, dass Sie es zu Hause (vermutlich) nicht tun können.

Quanten-Computing

Dies wird auch als Evolution von Computern angesehen: Quantencomputer nutzen die Eigenschaft von Quantenteilchen, sich in jedem möglichen Zustand zu befinden, bis die Beobachtung abgeschlossen ist. Für die Forscher wird es also möglich sein, alle möglichen Ergebnisse einer Operation gleichzeitig zu berücksichtigen.

Nachteile: Sie können es nicht zu Hause tun, und ehrlich gesagt halte ich es nicht für eine realistische Möglichkeit. Aber wer weiß.

Zuhause

Wenn Sie zu Hause einige Änderungen vornehmen möchten, gibt es einige weitere Alternativen:

• Verwenden Sie die Leitfähigkeit von Wasser und beweglichen Rohren, um den Schalter zu erstellen.

• Laser / LEDs und Servospiegel / Septen;

• Optokoppler;

• Triacs (Arbeit mit AC);

Getriebe!

Babbage hat seine Difference Engine für numerische Berechnungen entwickelt, aber Sie können ähnliche Engines bauen, die alles können, was Sie wollen, vorausgesetzt, Sie können es in Logik beschreiben.

Sandia Labs verwendete Zahnräder und andere mechanische Funktionen, um einen MEMS- Mikrosperrmechanismus zu erstellen . Nicht so schnell wie die Elektronik, aber einige Größenordnungen schneller als klassische mechanische Getriebe.

Das ist nichts Neues. Der 2100 Jahre alte griechische Antikythera-Mechanismus ist ein komplexes Zusammenspiel von Zahnrädern und war ein astronomischer Computer.