Sería teóricamente posible para acelerar la velocidad de los procesadores modernos si uno utiliza la señal analógica de la aritmética (en el costo de la exactitud y precisión) en lugar de digital FPUs (CPU -> DAC -> analógico FPU -> ADC -> CPU)?
Es la señal analógica de la división posible (como FPU multiplicación a menudo lleva a un ciclo de CPU de todos modos)?
Fundamentalmente, todos los circuitos analógicos. El problema con la realización de cálculos con analógico tensiones o corrientes es una combinación de ruido y distorsión. Circuitos análogos están sujetos a ruido y es muy duro para hacer circuitos análogos lineales sobre grandes órdenes de magnitud. Cada etapa de un circuito analógico añadir ruido y/o distorsión de la señal. Esto puede ser controlada, pero no puede ser eliminado.
Los circuitos digitales, básicamente, de lado todo este problema mediante el uso de sólo dos niveles. A quién le importa si la salida está en off en un 10%, sólo tiene que estar por encima o por debajo de un umbral. A quién le importa si la salida está distorsionada por el 10%, de nuevo sólo tiene que estar por encima o por debajo de un umbral. En cada umbral de comparación, la señal es básicamente regenerado y ruido/no linealidad de problemas/etc. despojado. Si el nivel es empujado sobre el umbral, el te da un poco de error. Los procesadores están diseñados generalmente para tener poco las tasas de error en la orden de 10^-20, si mal no recuerdo. Debido a esto, los circuitos digitales son increíblemente robusto, son capaces de operar en un rango muy amplio de condiciones debido a la linealidad y el ruido son, básicamente, no temas. Es casi trivial para trabajar con 64 bits números digitalmente. 64 bits representa 385 dB de rango dinámico. Que el 19 de órdenes de magnitud. No hay manera en el infierno vas a llegar a ninguna parte cerca que con circuitos análogos. Si su resolución es de 1 picovolt (10^-12) (y esto básicamente será inundado al instante por el ruido térmico), a continuación, usted tiene que apoyar a un valor máximo de 10^7. Que es de 10 megavoltios. No hay absolutamente ninguna manera de operar sobre ese tipo de rango dinámico en analógico es simplemente imposible.
Sin embargo, para algunas operaciones, analógica tiene sus ventajas - más rápido, más simple, bajo consumo de energía, etc. Digital debe ser cuantificada en el nivel y en el tiempo. Analógica es continua en ambas. Un ejemplo donde analógica gana es en el receptor de radio en tu tarjeta wifi. La señal de entrada llega a 2.4 GHz. Totalmente digital receptor tendría un ADC corriendo a por lo menos 5 gigamuestras por segundo. Este sería consumir una enorme cantidad de energía. Y no es que incluso teniendo en cuenta el procesamiento después de la ADC. Ahora, los ADCs de que velocidad son realmente sólo se utiliza para los de muy alto rendimiento de banda de los sistemas de comunicación (por ejemplo, alta velocidad de símbolo coherente óptico de la modulación) y en el equipo de prueba. Sin embargo, un puñado de transistores y pasivos puede ser utilizado para convertir los 2.4 GHz señal de que algo en el MHz rango que puede ser manejado por un ADC en el 100 MSa/s rango mucho más razonable trabajar con.
Línea de fondo es que hay ventajas y desventajas de cada método. Si usted puede tolerar el ruido, la distorsión, de bajo rango dinámico, y/o de baja precisión, uso analógico. Si usted no puede tolerar el ruido o la distorsión y/o se necesita un alto rango dinámico y de alta precisión, a continuación, utilice digital. Siempre se puede tirar más bits en el problema para obtener más precisión. No hay ningún equivalente analógico de esto, sin embargo.
He asistido a una de IEEE hablar el mes pasado, titulado "Regreso al Futuro: Procesamiento Analógico de la Señal". La charla fue organizada por el IEEE de Circuito de Estado Sólido de la Sociedad.
Se propuso que un análogo de MAC (multiplicar y acumular) podría consumir menos energía que uno digital. Una cuestión, sin embargo, es que un análogo de MAC es un tema a analógico de ruido. Así que, si usted se presenta con los mismos insumos dos veces, los resultados podrían no ser exactamente el mismo.
De qué estás hablando se llama una Computadora Analógica, y fue bastante generalizado en los primeros días de las computadoras. A finales de la década del '60 habían desaparecido prácticamente por completo. El problema es que no sólo de precisión es mucho peor que el digital, pero la precisión es así. Y la velocidad de computación digital es mucho más rápido que incluso los pequeños circuitos análogos.
Analógico divisores son realmente posibles, y Analog Devices, hace alrededor de 10 modelos diferentes. Estos son en realidad los multiplicadores que se introducen en la retroalimentación de la ruta de acceso de un amp op, produciendo un divisor, pero AD utilizado para producir una dedicada divisor optimizado para grandes (60 dB, creo) rango dinámico del divisor.
Básicamente, analógicas de cálculo es lento e impreciso en comparación a la digital. No sólo eso, sino la realización de cualquier particular analógicas de cálculo requiere la reconfiguración de hardware. Tarde en el juego, híbrido analógico equipos fueron producidos que podría hacer esto bajo control de software, pero estos eran voluminosas y nunca prendió, excepto para usos especiales.
Es la señal analógica de la división posible (como FPU multiplicación a menudo lleva a un ciclo de CPU de todos modos)?
Si usted tiene un multiplicador analógico, analógico divisor es "fácil" de hacer:
simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab
Suponiendo que X1 y X2 son positivos, se soluciona de esta forma Y = X1 / X2.
Analógico multiplicadores existen, por lo que este circuito es posible en principio. Desafortunadamente la mayoría de los multiplicadores analógicos tienen una bastante limitado rango de valores de entrada.
Otro enfoque sería el primer uso de registro de amplificadores para obtener el logaritmo de X1 y X2, restar y, a continuación, exponentiate.
Sería teóricamente posible para acelerar la velocidad de los procesadores modernos si uno utiliza la señal analógica de la aritmética (en el costo de precisión) en lugar de digital FPUs (CPU -> ADC -> analógico FPU -> DAC -> CPU)?
En el corazón es una cuestión de tecnología---mucho se ha invertido en I&D para hacer operaciones digitales más rápido que la tecnología analógica tendría un largo camino por recorrer para ponerse al día en este punto. Pero no hay manera de decir que es absolutamente imposible.
Por otro lado, yo no esperaría que mi crudo circuito divisor de arriba a trabajar tal vez por encima de 10 MHz sin tener que hacer algún trabajo muy cuidadoso y tal vez inmersión profunda investigación para conseguir que vaya más rápido.
También, usted dice que debemos descuidar la precisión, pero un circuito como el que me atrajo es probablemente sólo una precisión del 1% o así, sin puesta a punto y, probablemente, sólo el 0,1% sin la invención de nueva tecnología. Y el rango dinámico de las entradas que pueden ser de utilidad calculado es igualmente limitado. Entonces no sólo es, probablemente, de 100 a 1000 veces más lento que los circuitos digitales, su rango dinámico es, probablemente, alrededor de 10a 300 veces peor (en comparación a la IEEE de punto flotante de 64 bits).
No, porque DAC y ADC conversiones de tomar mucho más tiempo de lo digital, división o multiplicación.
Analógica de la multiplicación y la división no es tan simple, utiliza más energía y que no sería rentable (en comparación con digital IC).
Rápido (GHz) analógica de la multiplicación y de la división de ICs tiene la precisión de alrededor del 1%. Eso significa que todo lo puede dividir en rápido analógico divisor es... de 8 bits de los números o algo así. Digital de ICs acuerdo con cifras como esta, muy rápido.
Otro problema es que los números de punto flotante cubren un enorme rango de números muy pequeños. 16-bits en coma flotante rango de número es \$3.4*10^{-34}\$ a \$3.4*10^{34}\$. Que requeriría 1360dB rango dinámico (!!!) si no he metido nada.
Aquí se puede ver en analógico divisores y multiplicadores ofrecidos por los Dispositivos Analógicos (enlace)
Estas cosas no son muy útiles en general de informática. Estos son mucho mejor en el procesamiento analógico de la señal.
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