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

Эверест как профессия Эверест как профессия

Высоко над нашими головами скрывается самая труднодоступная страна на планете

Вокруг света
Регионы России, которые сильнее всего пострадали от внутреннего туризма Регионы России, которые сильнее всего пострадали от внутреннего туризма

Россияне открывают Алтай и Калининград... но не везде к этому готовы

Maxim
Зимние забавы за пределами земли Зимние забавы за пределами земли

Возможно ли в темноте космоса найти места для катания на коньках?

Наука и жизнь
Правила жизни Тома Хэнкса Правила жизни Тома Хэнкса

Правила жизни актера Тома Хэнкса

Правила жизни
Откуда к нам прилетела межзвездная комета? Астрономы впервые отследили ее путь Откуда к нам прилетела межзвездная комета? Астрономы впервые отследили ее путь

Астрономам впервые удалось точно установить, откуда прибыл межзвездный гость

Inc.
Обмануть время: зачем во многих странах переводят часы на зимнее и летнее время и почему в России от этого отказались Обмануть время: зачем во многих странах переводят часы на зимнее и летнее время и почему в России от этого отказались

Зачем вообще была придумана практика перевода часов на зимнее время?

ТехИнсайдер
Читалка для компьютера: выбираем лучшую из бесплатных Читалка для компьютера: выбираем лучшую из бесплатных

Лучшие читалки для компьютера из бесплатных программ

CHIP
Что такое поликарьера и чем она отличается от подработки Что такое поликарьера и чем она отличается от подработки

Горизонтальный рост: что такое поликарьера и кому она подходит

Ведомости
Банановые перспективы российских субтропиков Банановые перспективы российских субтропиков

Инвесторы хотят импортозаместить экзотические фрукты

Агроинвестор
В такси на Дубровку В такси на Дубровку

Ищешь живописное место для фотосессии? Советские фильмы знают ответ!

Лиза
Глаз-синхротрон Глаз-синхротрон

О том, как научить искусственный интеллект понимать, а не угадывать химию

Наука и жизнь
Кабачки Кабачки

Куда девать кабачки летом?

Здоровье
Команда спасателей Команда спасателей

Справляемся с отпускными кризисными бьюти-ситуациями

Moodboard
Превратить экранное время в деньги: как поколение альфа зарабатывает в смартфонах Превратить экранное время в деньги: как поколение альфа зарабатывает в смартфонах

Дети и подростки, которым исполняется около 15 лет, уже зарабатывают деньги

Forbes
Что такое калланетика и помогает ли она похудеть: 9 упражнений Что такое калланетика и помогает ли она похудеть: 9 упражнений

Эффективный комплекс упражнений для укрепления мышц, которые можно делать дома

РБК
Круизы: новая глава Круизы: новая глава

Rei — проект 196‑метровой круизной яхты от конгломерата Viken Group

Y Magazine
В палеолитическом пещерном святилище впервые нашли голубые краски В палеолитическом пещерном святилище впервые нашли голубые краски

Люди эпохи верхнего палеолита пользовались красками голубых оттенков

N+1
Камерно и точечно Камерно и точечно

Софья Синицына и ее год положительной трансформации

OK!
Художник Татьяна Андреева: «Меня интересует волновая природа всего» Художник Татьяна Андреева: «Меня интересует волновая природа всего»

Татьяна Андреева о том, как поймать неуловимое и о новом большом проекте

РБК
Зазеркалье времени: лучшие экранизации «Алисы в Стране чудес» — от немого кино до голливудского фэнтези Зазеркалье времени: лучшие экранизации «Алисы в Стране чудес» — от немого кино до голливудского фэнтези

Самые значимые экранизации «Алисы»: как каждая из них отражает свое время

Правила жизни
Почти вся пластиковая упаковка загрязнила пищу микропластиком Почти вся пластиковая упаковка загрязнила пищу микропластиком

Микро- и нанопоастик переходит из пластикосодержащей упаковки в еду и напитки

N+1
Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна Астероидные кольца, сила гравитации и сжатие звездного облака: откуда взялась Луна

Почему ни одна из гипотез не может объяснить, как на самом деле «родилась» Луна

Maxim
Просто красота Просто красота

Дизайнер Кристиан Гранде — о творческом пути в яхтенном дизайне

Y Magazine
В путешествие по «Сырному треугольнику» Верещагина В путешествие по «Сырному треугольнику» Верещагина

Сырный тур по России: Едимоново – Коприно – Углич

Здоровье
CAR-NK-терапия из донорских стволовых клеток помогла пациентке с системной склеродермией CAR-NK-терапия из донорских стволовых клеток помогла пациентке с системной склеродермией

Исследователи сообщили об успешном лечении тяжелой системной склеродермии

N+1
Против порчи и сглаза: как российский онколог лечит больных в Ираке Против порчи и сглаза: как российский онколог лечит больных в Ираке

Как онколог Денис Ларинов присоединился к международной миссии в Наджафе

Forbes
Сити-брейк Сити-брейк

Идеальные города России для семейного уик-энда

Лиза
Дача под боком Дача под боком

Идеи оформления балкона, которые перенесут тебя за город

Лиза
Почему ЕС не растет Почему ЕС не растет

Что провоцирует системный кризис развития Евросоюза

Эксперт
Главными последствиями засух последних лет назвали голод и кризис гидроэнергетики Главными последствиями засух последних лет назвали голод и кризис гидроэнергетики

Какие ужасные вещи назвали главными последствиями засух

N+1
Открыть в приложении