Alternativas a los transistores

Question

Estoy tratando de pensar en alternativas a los transistores, simplemente porque tengo curiosidad. No me importan tanto las características de amplificación de los transistores como su capacidad para hacer puertas lógicas. Esto es lo que tengo hasta ahora, ¿podría alguien añadir algo a mi lista?

Tubos de vacío: duh

Relés: Los relés normalmente cerrados son todo lo que necesitas para hacer cualquier puerta lógica. Los relés normalmente abiertos también son útiles.

Ampollas magnéticas: Los amplificadores magnéticos podrían utilizarse para hacer puertas lógicas de forma similar a la lógica de transistores.

Toroides de ferrita: Resulta que se pueden utilizar para hacer operaciones lógicas, pero no se pueden utilizar como las puertas lógicas normales. http://www.youtube.com/watch?v=nQXjm7ru--s

Answer 1

Sólo algunas muestras.
Muchas posibilidades.

Relés: - potencialmente muy capaz debido a la capacidad de tener múltiples contactos y contactos de cambio.

Lógica de los relés - estos le darán una muy buena introducción

Ordenador de relevo R500 - agradable charla a través de

Vídeo - El ordenador de relevo de Harry Porter

(Has leído mal).

Vídeo - Ordenador de relevo de sonido torpe y adecuado para el bricolaje

Interruptor transversal: Un bloque de conmutación bidimensional especializado, conocido como "conmutador de barra transversal", constituía la base de muchas centrales telefónicas y se podía adaptar para hacer un motor lógico de propósito general.

Ejemplo

Foto del interruptor del larguero como arte

Wikipedia - Interruptor transversal

Sistema de conmutación de barras transversales número 5 (está vivo)

Vídeo excesivamente oscuro de un interruptor de travesaño ruso en funcionamiento

Interruptor paso a paso: Otra variante del relé es un selector mecánico rotativo unidimensional o bidimensional de varias posiciones. Uno de estos "ordenadores" basados en esta tecnología era (es) una central telefónica "paso a paso" o "Strowger".

Si nunca los has visto/escuchado trabajar será una sorpresa. Si lo has hecho, te servirá para refrescar la memoria. Aparato de conmutación Western Electric Strowger en juego

Muchos de estos

Wikipedia

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Fluidos:

Uso de flujo de fluido sin partes móviles en los interruptores reales para realizar funciones lógicas y aritméticas.

Wikipedia dice:

• La fluídica, o lógica fluídica, es el uso de un fluido para realizar operaciones analógicas o digitales similares a las realizadas con la electrónica.

• La base física de la fluídica es la neumática y la hidráulica, basada en los fundamentos teóricos de la dinámica de fluidos. El término fluídica se utiliza normalmente cuando los dispositivos no tienen partes móviles, por lo que los componentes hidráulicos ordinarios, como los cilindros hidráulicos y los distribuidores, no se consideran ni se denominan dispositivos fluídicos.

  En la década de 1960 se aplicó la fluídica a sistemas de control sofisticados, con la introducción del amplificador fluídico. Un chorro de fluido puede ser desviado por un chorro más débil que lo golpea lateralmente. Esto proporciona una amplificación no lineal , similar al transistor utilizado en la lógica digital electrónica. Se utiliza sobre todo en entornos en los que la lógica digital electrónica no sería fiable, como en los sistemas expuestos a altos niveles de interferencia electromagnética o radiación ionizante.

  La nanotecnología considera la fluídica como uno de sus instrumentos. En este ámbito, efectos como las fuerzas de interfaz fluido-sólido y fluido-fluido suelen ser muy importantes. La fluídica también se ha utilizado para aplicaciones militares.

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Amplificador de fluidos (de la página de Wikipedia anterior):

Britannica dice -

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Lógica de burbuja microfluídica

Fluidos con burbujas

Dicen:

Hemos inventado una nueva familia lógica que implementa la lógica booleana universal, la biestabilidad y otros numerosos rasgos asociados a una familia lógica escalable utilizando fluidos inmiscibles en geometrías microfluídicas. Una burbuja en un canal representa un bit. Pero a diferencia de la electrónica, un bit de información también puede llevar una carga química, lo que nos permite manipular materiales e información al mismo tiempo. Este paradigma une la química y la computación.

Describimos varias puertas AND/OR/NOT que exhiben amplificación, flip-flop de palanca que exhiben memoria biestable de un bit, contadores, circuitos en cascada como oscilador de anillo, sincronizador de burbuja, etc. La familia lógica puede utilizarse para controlar reactores de flujo segmentados (reactores de gotas) de forma escalable sin ningún elemento de control externo. La tecnología de la plataforma simplifica enormemente el diseño de sistemas microfluídicos a gran escala "lab on chip" con aplicaciones en el cribado de alto rendimiento, la combinatoria, la optofluídica integrada y las tecnologías de impresión.

• Las interacciones no lineales de las burbujas mediante campos de fuerza hidrodinámicos se explotan para construir puertas lógicas universales que operan a bajo número Re en fluidos newtonianos. Memoria microfluídica

  Los dispositivos lógicos de burbuja pueden conectarse en cascada para formar numerosos elementos de circuitos digitales como osciladores de anillo, contadores.

  Las redes de escalera fluida no lineal se utilizan para sincronizar dos flujos de burbujas, corrigiendo así cualquier error de sincronización.

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Libro gratuito en línea:

LA PREHISTORIA DEL ORDENADOR DIGITAL, DESDE LOS RELÉS HASTA EL CONCEPTO DE PROGRAMA ALMACENADO, 1935-1945

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Y más... :-)

Answer 2

Me gustaría volver a mencionar los relés. Los relés mecánicos microeléctricos (MEMS) podrían convertirse en un serio competidor de los transistores.

Si se pueden hacer lo suficientemente pequeños, pueden conmutar bastante rápido, ciertamente lo suficientemente rápido como para reemplazar a los transistores en muchas aplicaciones como los MCU de baja potencia donde la velocidad no es una prioridad. En segundo lugar, a diferencia de los transistores, no tienen fugas, lo que los hace muy útiles para aplicaciones de muy bajo consumo.

Ya puedes comprar estas cosas como dispositivos discretos, y un día podríamos incluso verlos integrados en circuitos a mayor escala.

Actualización:

Lamentablemente, se dejaron de fabricar debido a la escasa demanda de los clientes, y no existe ninguna pieza de recambio.

Answer 3

Grafeno

Probablemente la alternativa más importante al transistor hoy en día es grafeno Se ha estudiado una hoja monoatómica de átomos de carbono con una red muy regular con el objetivo de sustituir al silicio.

En el grafeno, los electrones se mueven con leyes más parecidas a las de la óptica, y pueden ser enviados sobre la red en trayectorias rectilíneas; además, aplicando campos eléctricos en diferentes regiones de la red es posible desviar estas trayectorias y, en última instancia, construir interruptores.

Ahora que la tecnología MOS de silicio se acerca al límite físico, parece que el grafeno nos dará un nuevo margen de mejora.

El inconveniente es que no se puede hacer en casa (presumiblemente).

Computación cuántica

Esto también se considera la evolución de los ordenadores: computación cuántica utilizan la propiedad de las partículas cuánticas de estar en todos los estados posibles hasta que se realiza la observación. Así, los investigadores podrán considerar todos los posibles resultados de una operación al mismo tiempo.

Inconvenientes: no se puede hacer en casa y, sinceramente, no creo que sea una posibilidad realista. Pero quién sabe.

En casa

Si quieres hacer algunos cambios en casa, hay algunas alternativas más:

• Utiliza la conductividad del agua y las tuberías en movimiento para crear el interruptor;

• láseres/LEDs y espejos servo-accionados/septa;

• optoacopladores;

• triacs (funcionan con CA);

Answer 4

¡Marchas!

Babbage ideó su Máquina Diferencial para hacer cálculos numéricos, pero se pueden construir motores similares que hagan cualquier cosa que se quiera, siempre que se pueda describir en lógica.

Los Laboratorios Sandia utilizaron engranajes, entre otras funciones mecánicas, para crear un MEMS mecanismo de micro-bloqueo . No es tan rápido como la electrónica, pero sí varios órdenes de magnitud más rápido que los mecanismos de engranaje mecánicos clásicos.

No es nada nuevo. El griego de 2100 años Mecanismo de Anticitera es una compleja interacción de engranajes, y era un ordenador astronómico.