chip de computadora de 3 fases

3

Acabo de tener una conversación con un amigo que estudió informática cuántica. Lamentablemente, he olvidado la mayor parte de la conversación, ya que fue mucho más allá de mi umbral de conocimiento.

Básicamente, él decía que los chips tradicionales de computadoras se están volviendo más pequeños y más rápidos, pero pronto alcanzaremos el límite porque a medida que los chips se reducen, tenemos que pasar menos corriente a través de ellos. Aquí, habrá un intercambio de rendimiento de chip por tamaño.

Entonces, como estos aún no existen, debe haber una buena razón por la cual no se pueden construir microprocesadores que funcionen en CA trifásica en lugar de en una sola fase tradicional. ¿Esto se debe a que, como lo entiendo, los microprocesadores tienen osciladores dentro de ellos para generar sus ciclos de reloj, estos osciladores no cambiarían de estado, sino que siempre serían fijos, debido al flujo constante de electrones? Sin los picos y las depresiones de una sola fase, asumo que un oscilador no puede oscilar, ¿es correcto?

Mi conocimiento es que la electrónica es lamentable en el mejor de los casos, por lo que es probable que exista alguna razón fundamental por la que esto no sea convencional porque, en mi opinión, esto permitiría potencialmente tres veces la potencia informática en comparación con un microchip tradicional.

Gracias.

    
pregunta jwbensley

4 respuestas

12

La mayoría de los chips no se ejecutan en CA, sino que usan una fuente de alimentación de CC. Las computadoras tienen convertidores de CA a CC incorporados que pueden tomar la alimentación de CA de la pared y cambiarla a la alimentación de CC requerida que la computadora necesita. También es completamente posible ejecutar una computadora usando otras fuentes de energía como baterías, células solares, etc.

Los osciladores dentro de las computadoras están diseñados para tomar una fuente de alimentación de CC preferiblemente con la menor fluctuación posible y cambiar esto al reloj de alta frecuencia utilizado por el chip. Si estás interesado, haz una búsqueda de "Pierce Oscillator" y "Phase-locked loop".

Si multiplica la frecuencia de la mayoría de las líneas de alimentación de CA monofásicas por 3, obtiene una frecuencia de ~150-180 Hz , muy lejos del rango de GHz en el que se encuentran las CPU modernas.

Sin embargo, considera esto:

Hay personas que rutinariamente hacen overclock de sus CPU a límites extremos (más de 5 GHz). Esto significa que es posible que alguien tome la misma CPU y, en teoría, bombee un reloj mucho más alto a través de ellos. También hay osciladores disponibles que pueden generar oscilaciones en el rango de terahertz. ¿Por qué no se utilizan en su computadora? Porque la mayoría de los chips no funcionarán correctamente a estas altas velocidades en condiciones "normales". Caso y punto? Estas CPU extremadamente overclockeadas utilizan nitrógeno líquido u otros sistemas de refrigeración especializados, y aún así no pueden ser overclockeadas muy por encima del rango de 10 GHz.

Por último, la frecuencia de la CPU no es el único factor en la potencia de cálculo global. A principios de la década de 2000, Intel vendía chips Pentium 4 que lograron% de relojes de CPU.

Mi computadora portátil también tiene un chip Intel, un i5-m430. Aunque esto funciona con un reloj de CPU ~3.8 GHz , yo diría que mi computadora portátil tiene mucha más capacidad de computación que las computadoras Pentium 4.

Respuesta al comentario de Rocketmagnet:

Entonces, ¿cómo sería una computadora con un oscilador trifásico? Bueno, primero tendrías que descubrir cómo conectar el oscilador a la CPU. Supongo que puedes conectar varios chips monofásicos entre dos cables del oscilador, mirando algo como esto (de Wikipedia):

En esencia, tienes un chip de triple núcleo que tiene relojes desfasados. Sin embargo, no veo cómo esto es beneficioso para un chip de triple núcleo que proviene del mismo reloj. En cualquier caso, creo que los relojes sincronizados serían una característica beneficiosa cuando llegue el momento de la comunicación entre núcleos.

    
respondido por el helloworld922
6

Los microchips corren universalmente DC. La fuente de ese DC puede ser cualquier cosa: monofásica, trifásica, batería, pila de combustible, lo que sea, siempre que el DC que llegue al chip esté dentro de sus especificaciones.

    
respondido por el Stephen Collings
5

La frecuencia de la red eléctrica está muy alejada de la frecuencia del oscilador de los microprocesadores. Un resumen de lo que sucede es:

Supongamos que la red eléctrica es monofásica, 115V AC 60Hz. El voltaje máximo se calcula con 115V * 1.414 = ~ 163V, lo que significa que varía entre + 163V y -163V 60 veces por segundo.

Dado que la mayoría de la electrónica digital funciona a una tensión DC de < 12V, (los voltajes comunes son 5V, 3.3V, 2V, 1.5V, 1.2V, etc.), esto no es de utilidad ya que es . Así que esto se alimenta a la fuente de alimentación, donde se se transforma a los voltajes más bajos, rectified y suavizado para producir los voltajes DC deseados .

Así que esa es la fuente de alimentación, ahora, ¿cómo funciona el microprocesador en DC?

Usted tiene razón en que usa un oscilador , pero los osciladores no necesitan una tensión de alimentación variable para funcionar: la función de un oscilador es generar una forma de onda variable en la frecuencia deseada.
El oscilador (ejemplo a continuación: entrada 3.3VDC, salida de onda cuadrada de 125MHz) generalmente se basará alrededor de un cristal de cuarzo y producirá una frecuencia de hasta 100MHz o más (por encima de esto es posible con SAW y otras tecnologías)

EstoesaúndemasiadobajoparaunmicroprocesadorqueoperaafrecuenciasdeGHz,porloqueestaseñalseenvíaaun Loop de fase bloqueada (PLL) que generalmente se encuentra en el chip para multiplicar la frecuencia hasta la frecuencia de operación.

Esperemos que pueda ver que la CA original de 60 Hz no tiene nada que ver con el microprocesador; el microprocesador funcionará siempre que obtenga su voltaje de CC nominal, que será algo así como uno o más de los enumerados anteriormente. Esto podría provenir de un panel solar con batería (computadora portátil, teléfono, etc.) o de cualquier otra fuente de alimentación. Si la fuente de alimentación no genera el voltaje correcto, la fuente de alimentación la transforma al voltaje correcto (por ejemplo, 115 VCA - > 3,3 VCC)

    
respondido por el Oli Glaser
4

Como señalan otros, la fuente de alimentación y la operación de la computadora no están relacionadas esencialmente.

Una mejora que suena similar a lo que usted menciona, pero en realidad no lo es, es usar 3 estados por bit en lugar de 2 como en casi todas las computadoras creadas.

El número ideal de niveles en un "bit" de datos es "e", la base logarítmica natural. Como e es mnon integer no verás computadoras de nivel e. Pero, como 3 está más cerca de e que 2, una computadora con 3 memorias de nivel tiene una ventaja en algunas situaciones.

PERO, dado que la dificultad para implementar 3 niveles es mucho mayor que en dos niveles (encendido / apagado, alto bajo), es muy poco probable que veamos ninguna computadora de estado con memoria de 3 niveles. Algunos se construyeron en Rusia hace muchas décadas y funcionaron según lo previsto, pero los problemas prácticos se han relacionado con el "interesante:" estante de la historia de la computadora, hasta ahora de todos modos.

    
respondido por el Russell McMahon

Lea otras preguntas en las etiquetas