Diodenlogik-Computer

Ist es möglich, einen Computer (Turing complete) nur mit Diodenlogik ohne Transistoren zu bauen? Ich weiß, dass DTL eine Sache war, aber soweit ich das beurteilen konnte, verwendeten sie Transistoren, um Signale zu verstärken.

Es ist sicherlich möglich, einen Computer ohne Transistoren herzustellen, wobei für die meisten Funktionen Diodenlogik verwendet wird. Alle Computer vor 1953 vermieden Transistoren und einige dieser stark verwendeten Diodenlogiken.

Aber irgendwann brauchen Sie irgendeine Form der Verstärkung und Inversion.

Inversion können Sie leicht mit Transformatoren erreichen (zumindest, wenn Sie diskrete Impulse anstelle kontinuierlicher Logikpegel durch die Logik leiten. Dies war in den 1940er und 50er Jahren üblich) - tauschen Sie einfach die Sekundärwicklungsverbindungen aus.

Verstärkung: Unter der Annahme, dass Sie Ventile (Vakuumröhren) sowie Transistoren ausgeschlossen haben, sind Ihre Möglichkeiten begrenzt. Relais sind eine offensichtliche Wahl für Taktraten bis zu einigen Hz. Darüber hinaus gibt es Tricks, die Sie an Transformatoren spielen können, um Stromänderungen zu verstärken, indem Sie kleinere Ströme in anderen Wicklungen verwenden, um deren Kerne in die Sättigung und aus dieser heraus zu bringen. Ich habe noch nie von jemandem gehört, der diese Form des "Magnetverstärkers" für Computer verwendet, daher ist dies möglicherweise nicht möglich.

Auf der anderen Seite war der Elliot 803 ein Transistorcomputer, aber er implementierte seine Logikfunktionen unter Verwendung von Magnetkernen mit nur einem Transistor pro Gate, um eine Verstärkung bereitzustellen.

Unmöglich. Mit nichts als Dioden, und ich nehme an, Sie erlauben Widerstände, erstrecken sich die Ausgangspegel eines jeden Teils der Logik über einen kleineren Bereich als die Eingangspegel. Durchlassspannungsabfälle würden sich summieren, bis kein Signal mehr vorhanden wäre. In jedem Gate oder zumindest an vielen Stellen muss eine Verstärkung erfolgen.

Der größte Show-Stopper ist jedoch, dass es mit nur Dioden keine Möglichkeit gibt, ein Signal zu invertieren. Das heißt, keine XOR-Gatter oder Halb- und Volladdierer, keine Möglichkeit zu testen, ob zwei Bits gleich oder verschieden sind. Sie müssten eine Diodenschaltung entwerfen, bei der der Ausgang abfällt, wenn der Eingang steigt, und mindestens so stark, wie der Eingang steigt.

Schließlich würde es keine Möglichkeit geben, ein bisschen zu speichern. Es muss eine Möglichkeit geben, den Status aufrechtzuerhalten, z. B. einen Programmzähler, Register, Aufrufstapel oder ähnliches. Flip-Flops sind mit vernetzten NOR- oder NAND-Gattern einfach herzustellen. Aber wir haben diese nicht in reiner Diodenlogik.

Das heißt aber nicht, dass ein bisschen Diodenlogik nicht hilfreich ist. Ein paar Dioden können ein billiges kleines ODER-Gatter in einer TTL-Schaltung bilden, wenn es richtig gemacht wird, wodurch ein Chip gespart wird, der möglicherweise nur 1/4 verwendet wird. (Tatsächlich hatte ich vor Jahren in meinem Wissenschaftsmesse-Projekt ein ODER-Gatter mit zwei Dioden.)

Da es wichtig ist, größere Spannungen und die Inversion von Signalen zu erhalten, frage ich mich, ob Sie Induktivitäten zulassen, Spannungen invertieren und Spannungen außerhalb des Eingangsbereichs erzeugen können. Obwohl immer noch passive Komponenten, die bei jedem Schritt Energie verlieren, frage ich mich, ob es vielleicht Spaß macht, über die Logik der Diodeninduktivität nachzudenken ...?

Ich habe an einem Diodenwiderstandstor gearbeitet, das ich Light Logic nenne, und mit einem einzigen Gatter kann ich alle acht Grundgatter erstellen, Buffer, NOT, AND, NAND, OR, NOR, XOR und XNOR. Mein Projekt wird auf Hackaday veröffentlicht als: EINIGES LICHT AUF EINIGE LOGIK VERLETZEN. Nicht schnell, aber es beweist, dass DRL alles kann, wenn sich die Leute nicht auf Signaldioden und Widerstände beschränken. Denke mal kreativ. Grundsätzlich ist ein Light Logic-Gate eine LED, die mit einem Fotowiderstand / LDR gekoppelt ist. Diese Kombination wirkt wie ein NPN-Transistor als Schalter. Die Eingangsdioden 1N914 sind vor der LED verdrahtet, und Strom und Ausgang sind wie bei einem DTL-Gatter mit dem LDR verbunden. Zugegeben, der LDR hat eine ausgeprägte Reaktionszeit, aber dies ist eine neue Art, Gates zu erstellen, und mein Ziel ist ein 100-prozentiger Transistor- und Relais-freier Prozessor. Verhindern Sie, dass Streulicht dem LDR ausgesetzt wird.

Das ist eine schwierige Frage. Ich weiß, dass "UND" -Gatter aus Dioden hergestellt werden können und dass Single-Pull-Double-Throw-Relais die Inversion und Verstärkung liefern können. Es sieht also so aus, als wäre es (theoretisch) möglich! Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Diodenlogik in den meisten Szenarien nicht als direkter Ersatz für die normale Transistorlogik fungieren kann, da sie einen Pfad zur Masse verwendet, anstatt dass der Eingang hochgezogen wird (oder niedrig, wie bei einem PNP-Transistor). Wie auch immer, viel Glück!