¿Existe un nombre para "chips con los que se puede construir una CPU"?

Algunas personas disfrutan de construir CPUs "homebrew" a partir de circuitos integrados más simples.

¿Existe un nombre para "chips con los que uno puede construir una CPU, si tiene suficientes"? ¿Hay un nombre para los otros chips, "chips con los que no se puede construir una CPU, sin importar cuántos tenga"?

Uno puede construir una CPU a partir de cantidades suficientemente grandes de chips mux 4: 1 (los multiplexores son el Nuke táctico del diseño lógico ). Se puede construir una CPU con cantidades (algo mayores) de compuertas NAND de 2 pulgadas. O desde puertas NOR de 2 pulgadas. O de unos pocos (quizás uno) CPLD o FPGA.

Sin embargo,

Uno no puede construir una CPU solo con puertas XOR de 2 pulgadas. No se puede construir una CPU completamente solo con la lógica de resistencia de diodo . Uno no puede construir una CPU completamente solo con flip-flops tipo D.

¿Existe algún término o frase para distinguir estas dos categorías de chips que sea menos incómodo que "chips con los que se puede construir una CPU"?

digital-logic cpu

— davidcary
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Un problema que tengo con esta cuestión (lo que significa que tal vez se puede mejorar, o me falta algo) es que usted está siendo vaga sobre la forma de evaluar de ser capaz de "construir una CPU" fuera de. ¿Es esta una pregunta de diseño (lógica) o una pregunta de la familia IC? ¿Está solicitando determinar los requisitos lógicos para diseñar la computadora completa de Turing?

— mctylr

@mctylr: Sí, ¿cómo se llama el tipo de chips, como el 4: 1 mux, que permiten diseñar una computadora completa de Turing completamente a partir de ese chip? Sospecho que cada familia de IC tiene un IC a partir del cual (en cantidades suficientes) se puede construir una computadora completa de Turing; y tiene algún otro IC que, por sí solo, es inadecuado para construir una computadora completa de Turing. ¿Qué terminología puedo usar para distinguir el primer tipo de chip del segundo tipo de chip?

— davidcary

relacionado: ¿Hay un nombre para "cosas físicas con las cuales uno puede construir una máquina de Turing"?

— davidcary

@reemrevnivek: pensé que "diodo" tenía algo que ver con la "lógica de resistencia de diodo".

— davidcary

Respuestas:

Necesita poder NO y uno de AND y OR. Usando las leyes de Demorgan, cualquiera de estas funciones puede transformarse en la otra, y de allí en todas las demás funciones lógicas.

Esto se conoce como integridad funcional o adecuación expresiva. Los componentes o funciones que crean dicho sistema se conocen como funciones Sheffer (después de Henry Sheffer, quien publicó una prueba sobre el tema) u operadores únicos suficientes.

También es interesante el hecho de que puede combinar un cuarteto de compuertas NAND para hacer un flip flop de tipo D, y desde allí una celda de memoria, que también es necesaria para crear la integridad de Turing.

El artículo de ProofWiki sobre el tema es una buena lectura.

— Kevin Vermeer
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Una persona en la página de discusión de integridad funcional de Wikipedia afirma que las compuertas de Fredkin no están funcionalmente completas (ya que si aplica las 0 entradas a una o más compuertas de Fredkin cableadas en cualquier disposición concebible, nunca puede obtener un 1 en ninguna salida), y otros afirman que puedes construir una CPU completamente a partir de las puertas de Fredkin. Entonces, ¿una puerta de Fredkin está realmente "funcionalmente completa", o estoy buscando alguna categoría más amplia que incluya "funcionalmente completa" y también puertas de Fredkin?

— davidcary

@David: esto está un poco fuera de tema, pero si lees el artículo sobre las puertas de Fredkin, encontrarás que la puerta de Fredkin tiene la propiedad de intercambiar los dos últimos bits si el primer bit es 1, y también es reversible. Si permite que 1 y 0 estén codificados, es fácil obtener cualquier otra función lógica con algunas puertas Fredkin. Sin embargo, si permite la codificación rígida, ya no es reversible y, por lo tanto, no es una puerta Fredkin adecuada (según algunos). La reversibilidad es una categoría independiente de la integridad funcional, y creo que la integridad funcional es suficiente para su problema.

— Kevin Vermeer

Si aplica todas las entradas 0 a uno o más muxes 4: 1 cableados en cualquier disposición concebible, nunca podrá obtener un 1 en ninguna salida. Entonces, ¿es un chip mux realmente "funcionalmente completo", aunque nunca se menciona en esa excelente página de ProofWiki, o estoy buscando alguna categoría más amplia que incluya "funcionalmente completo" y también chips mux 4: 1?

— davidcary

@David: el 4: 1 mux es un dispositivo especializado que se encuentra en la electrónica. En el campo de la electrónica, rara vez, si alguna vez, estamos interesados en ensamblar una computadora completamente a partir de un tipo de CI, y en el campo de la informática teórica (el dominio de ProofWiki y el término "integridad funcional"), muxes y Otros circuitos integrados especializados se ensamblan a partir de puertas lógicas estándar. En esta tierra de nadie, creo que puedes definir tus propios términos.

— Kevin Vermeer

@reemrevnivek: cuando se fabrica un producto, a menudo se ahorra tiempo, dinero y espacio de almacenamiento al usar algunos tipos de componentes genéricos que puedo comprar a granel de varios fabricantes, en lugar de "optimizar" por separado cada parte y usar componentes súper especializados que solo son útiles en un lugar en un producto y cuyo fabricante probablemente declarará que "ya no se recomienda para nuevos diseños" en un par de años. PD: ¿Has oído hablar del Cray-1 o del Módulo de orientación Apollo? Todo excepto la memoria enteramente de un tipo de IC.

— davidcary

El conjunto de "chips con los que puede construir una computadora" puede ensamblarse en máquinas completas de Turing . El resto no puede.

Todas las puertas lógicas pueden ensamblarse a partir de conjuntos de puertas NAND o solo NOR. Si su IC en cuestión puede actuar como uno de estos, puede convertirse en una máquina Turing.

No conozco un término específico para describir ese conjunto.

Estas preguntas también pueden ayudar:

/programming/4908893/what-logic-gates-are-required-for-turing-completeness

/programming/7284/what-is-turing-complete

— Toby Jaffey
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Excelente. Entonces, un tipo de chip es "un chip que puede actuar como una puerta NAND, o actuar como una puerta NOR, o ambas", y el otro tipo de chip es "un chip que no puede actuar como una puerta NAND, tampoco puede actuar como una puerta NOR ". Conceptualmente mucho más simple. Probablemente sea adecuado, pero esperaba una frase que me saliera un poco más fácil.

— davidcary

Estoy de acuerdo con la opinión de que los multiplexores 4: 1 son maravillosos. Hace un par de años, implementé un controlador de memoria de 8K con conmutación de banco para un Atari 2600 usando un solo 74xx153 / 74xx253 y un circuito de eliminación de fallas RC. El controlador tiene que proporcionar una salida que sea la inversa de la entrada A12, y tiene que bloquear A6 cuando A11 es alto y A12 bajo. "Atrás en el día" (principios de la década de 1980), los cartuchos de cambio de banco utilizarían silicio personalizado o tres chips TTL; Sin embargo, usando un 74xx153 comercializado (que estaba disponible en ese momento) el trabajo se puede hacer en un chip.

— Super gato
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