¿Existe una relación uno a uno entre bits y transistores?

Question

Soy un estudiante principiante de ciencias de la computación tratando de entender la arquitectura del hardware.

Me pregunto si 1 bit siempre es igual a 1 transistor. Si no es así, ¿cuál es la relación entre los bits y los transistores? ¿Cómo se implementan los bits a nivel de hardware (transistor)?

Hasta donde entiendo, los datos se almacenan como una secuencia de bits, y componentes como la RAM consisten en transistores, por lo que parece que cada uno de esos bits se almacenaría en un transistor.

Answer 1

No, no exactamente, ni siquiera cercano excepto por un caso especial o 2

Un bit es una unidad abstracta de información.

Un transistor es una cosa física, un interruptor controlado por corriente (BJT) o voltaje (FET), más o menos. La lógica digital moderna utiliza FETs (CMOS), por lo que es controlado por voltaje.

En DRAM, un transistor y un condensador pueden almacenar temporalmente un bit (cuando se utiliza como parte de una matriz DRAM con otros transistores para direccionamiento y demás).

O un solo transistor más una resistencia pueden (en la lógica RTL) implementar una compuerta NOT que invierte 1 bit. (Una compuerta NOT CMOS requiere 2 transistores.)

En general no, no tiene sentido decir que un transistor es un bit. Si estás hablando de cuántos transistores se necesitan para implementar una caché o un archivo de registros con una capacidad dada, entonces es relevante que una celda SRAM generalmente consista en 6 o más transistores. (https://en.wikipedia.org/wiki/Static_random-access_memory#Design). Usar más de 6 puede ayudar a que funcione de manera más estable a voltajes bajos, ahorrando energía. (Las CPU modernas tienen transistores tan pequeños que están más limitadas por la densidad de potencia que por el número de transistores. Consulta http://www.lighterra.com/papers/modernmicroprocessors/ - es una visión general muy buena de la arquitectura de la CPU, pero a un nivel más alto que los transistores individuales.)

Cuando no forma parte de una matriz completa de memoria, un bit puede ser almacenado por un flip-flop / latch hecho de múltiples transistores para implementar reloj, set/reset y entrada, dependiendo de el tipo de flip-flop.

Ese enlace de Wikipedia muestra algunos diseños de flip-flop. Un bit es el estado de voltajes en esos transistores, no los transistores mismos. O puedes decir que el flip-flop tiene una capacidad de almacenamiento de 1 bit.