Повысить производительность компьютеров способны оптические устройства

Наука и жизньHi-Tech

Оптический компьютер стал ближе

Кандидат физико-математических наук Алексей Понятов

Современные компьютеры построены на электронных элементах, использующих для своей работы электрический ток. Однако при его протекании выделяется тепло, которое становится главным ограничителем увеличения быстродействия компьютеров за счёт возрастания тактовой частоты процессоров. Чем больше эта частота, тем больше быстродействие, но одновременно больше выделяется и тепла, которое приводит к нарушению работоспособности устройств. Поэтому тактовая частота современных процессоров, как правило, ограничена несколькими гигагерцами.

В перспективе повысить производительность на несколько порядков способны оптические устройства, в которых электрические токи заменят лучи лазеров. Но желательно, чтобы логика вычислений в них осталась прежней. Это позволит применить в фотонных вычислительных машинах все разработки и достижения, которые сейчас используют для электронных машин.

Процессоры компьютеров состоят из огромного количества транзисторов, сгруппированных в базовые элементы, выполняющие элементарные логические операции, хорошо знакомые всем «И» («AND»), «ИЛИ» («OR»), «НЕ» («NOT») и др. Такие элементы получили название «логические вентили». На их входы подаются сигналы, соответствующие «0» и «1» (это может быть отсутствие и наличие светового импульса), а на выходе после определённых преобразований выводится также «0» или «1». Например, вентиль «НЕ» превращает «0» в «1» и наоборот. Сложные цифровые схемы из множества разнообразных вентилей позволяют процессорам выполнять всё то многообразие действий, с которыми мы имеем дело на практике.

Среди логических вентилей существуют так называемые универсальные. Это означает, что, оперируя только ими, можно построить схемы, выполняющие остальные логические операции. Использование только одного вентиля увеличивает сложность схем, тем самым снижая их надёжность и быстродействие, зато создание такого вентиля делает принципиально возможным конструирование процессора. К универсальным относится, в частности, вентиль «NOR», эквивалентный операции «ИЛИНЕ» с логической формулой NOT (A OR B). Его таблица истинности приведена на рисунке.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Спасти мир от самого себя Спасти мир от самого себя

Непростая история одного из создателей атомной бомбы

Наука
От жуткого хоррора до ироничной пародии: как кино переосмысливает классические сказки на новый лад От жуткого хоррора до ироничной пародии: как кино переосмысливает классические сказки на новый лад

Оригинальные проекты, переосмысливающие классические сказки в неожиданном ключе

Правила жизни
Мини-арсенал Мини-арсенал

Точнейшие миниатюрные копии стрелкового оружия, из которых можно и пострелять

Популярная механика
Новое исследование: мат улучшает спортивные результаты Новое исследование: мат улучшает спортивные результаты

Как «матюки» во время физических нагрузок помогают превзойти свои возможности

Maxim
Новые методы помогут искать воду в лунных кратерах и глубоко под поверхностью Новые методы помогут искать воду в лунных кратерах и глубоко под поверхностью

Ученые пытаются определить, где и сколько льда находится на Луне

ТехИнсайдер
Эффект рататуя Эффект рататуя

Как вкусы из детства могут формировать наш характер и модель поведения

Grazia
ИИ проверят на дырки ИИ проверят на дырки

Минцифры проведет эксперимент по внедрению ИИ в региональные «Госуслуги»

Ведомости
День Д: как города США зарабатывают сотни миллионов на церемониях драфта НФЛ День Д: как города США зарабатывают сотни миллионов на церемониях драфта НФЛ

Что такое драфты и почему они вообще существуют?

Forbes
Десять цветов Десять цветов

Самые древние и почитаемые традиционные ремесла – часть культурного кода Мьянмы

Вокруг света
Щедры на дивиденды Щедры на дивиденды

Какие компании в этом году поделятся прибылью с акционерами

Деньги
Новое прочтение Новое прочтение

Современная архитектура и продуманный классический интерьер: дом в Подмосковье

SALON-Interior
Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии Исследование показало, сколько раз нужно заниматься сексом, чтобы снизить риск депрессии

Секс один-два раза в неделю может принести наибольшую психологическую пользу

Inc.
Дорожная карта Дорожная карта

Фильмы, которые помогут увидеть мир

Лиза
«Я, наверное, вас удивлю…» «Я, наверное, вас удивлю…»

Ирина Безрукова — о возрасте, красоте и женской силе

OK!
Куда приводят мечты инженеров Куда приводят мечты инженеров

Маршрут выходного дня по Калужской области

Weekend
5 полезных устройств для тех, кто затеял ремонт 5 полезных устройств для тех, кто затеял ремонт

Подборка полезной и надежной техники для ремонта

CHIP
Право на смелость Право на смелость

Певица Люся Чеботина и психолог Анетта Орлова — о любви к себе и сепарации

Psychologies
Почему женщины выбирают мужчин с криминальным прошлым: объясняет психолог Почему женщины выбирают мужчин с криминальным прошлым: объясняет психолог

По каким причинам девушки выбирают парней с криминальным прошлым?

VOICE
Культурный виноград появился на Сардинии больше трех тысяч лет назад Культурный виноград появился на Сардинии больше трех тысяч лет назад

Самый ранний культурный виноград выращивали на Сардинии

N+1
«Перезапуск будущего. Как „починить“ нематериальную экономику» «Перезапуск будущего. Как „починить“ нематериальную экономику»

Связь между нематериальной экономикой и усугублением проблемы неравенства

N+1
Энтомофагия Энтомофагия

Насколько употребление в пищу насекомых безопасно для жителей России?

Здоровье
Если на месте не сидится Если на месте не сидится

Все существа, начиная с самых первых, неустанно пытались обрести движение

Наука и жизнь
Как крупнейшая в мире миротворческая организация вызвала эпидемию, от которой погибли 10 000 человек Как крупнейшая в мире миротворческая организация вызвала эпидемию, от которой погибли 10 000 человек

Как в 2010 году миротворческая организация вызвала на Гаити эпидемию холеры

ТехИнсайдер
Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе Святая вода из Эфиопии вызвала семь случаев устойчивой холеры в Европе

Вспышка холеры в Европе: во всем виновата святая вода из Эфиопии

N+1
Ликвидность на бумаге Ликвидность на бумаге

Почему в банковской системе России сохраняется структурный профицит ликвидности

Ведомости
Ирина Мирошниченко: «Я дала понять Андрею Тарковскому, что я замужем» Ирина Мирошниченко: «Я дала понять Андрею Тарковскому, что я замужем»

Актриса Ирина Мирошниченко рассказывает о своей молодости и начале карьеры

Коллекция. Караван историй
Терапия CRISPR/Cas помогла снизить «плохой» холестерин при семейной гиперхолестеринемии Терапия CRISPR/Cas помогла снизить «плохой» холестерин при семейной гиперхолестеринемии

Как помогла терапия CRISPR/Cas при семейной гиперхолестеринемии

N+1
Яхонтовый интерес Яхонтовый интерес

История синего сапфира насчитывает в России не одно столетие

Grazia
«Картинки» натуралиста «Картинки» натуралиста

Что отражено в русских названиях птиц из семейства куликов?

Наука и жизнь
Астрономы впервые достоверно нашли экзопланету с кратной полярной орбитой Астрономы впервые достоверно нашли экзопланету с кратной полярной орбитой

Ученые впервые подтвердили существование экзопланеты с кратной полярной орбитой

N+1
Открыть в приложении