是否有“可以用来构建 CPU 的芯片”的名称?

电器工程 数字逻辑 中央处理器
2022-01-07 21:39:23

有些人喜欢用更简单的 IC 构建“自制”CPU。

有没有“如果你有足够的芯片,可以用它来构建 CPU”的名称?是否有其他芯片的名称,“无论你有多少芯片都无法构建 CPU”?

可以用足够大量的 4:1 多路复用器芯片构建 CPU(多路复用器是逻辑设计的战术核弹)。可以用(稍大)数量的 2 英寸 NAND 门构建 CPU。或来自 2 英寸 NOR 门。或者来自几个(可能是一个)CPLD 或 FPGA。

然而,

一个人不能单独用 2 英寸 XOR 门构建 CPU。仅凭二极管电阻逻辑无法完全构建 CPU 。仅凭 D 型触发器无法完全构建 CPU。

有没有一些术语或短语来区分这两类芯片,而不是“可以用来构建 CPU 的芯片”?

3个回答

你需要能够做 NOT 和 AND 和 OR 之一。使用德摩根定律,这些函数中的任何一个都可以转换为另一个,然后转换为所有其他逻辑函数。

这被称为功能完整性或表达充分性。创建这样一个系统的组件或函数被称为 Sheffer 函数(在 Henry Sheffer 之后,他发表了关于该主题的证明)或唯一足够的运算符。

另一个有趣的事实是,您可以组合四个 NAND 门来制作 D 型触发器,然后从那里创建一个存储单元,这也是创建图灵完备性所必需的。

ProofWiki关于该主题的文章很好读。

这套“可以用来制造计算机的芯片”可以组装成图灵完备的机器。其余的都不能。

所有逻辑门都可以由一组仅 NAND 或仅 NOR 门组装而成。如果您的 IC 可以充当其中一个或其中的一个,则可以将其制成图灵机。

我不知道一个具体的术语来描述这样一个集合。

这些问题也可能有所帮助:

https://stackoverflow.com/questions/4908893/what-logic-gates-are-required-for-turing-completeness

https://stackoverflow.com/questions/7284/what-is-turing-complete

我同意 4:1 多路复用器很棒的观点。几年前,我使用单个 74xx153/74xx253 和一个 RC 去毛刺电路为 Atari 2600 实现了一个 8K 组切换内存控制器。控制器必须提供与 A12 输入相反的输出,并且当 A11 为高电平且 A12 为低电平时,它必须锁存 A6。“回到过去”(1980 年代初期),银行转换墨盒要么使用定制硅片,要么使用三个 TTL 芯片;但是,使用现成的 74xx153(当时可用)可以在一个芯片中完成这项工作。