Was ist Reversible Computing?

Wenn die Dichten und Schaltgeschwindigkeiten unserer Rechengeräte exponentiell zunehmen, muss die von diesen Geräten abgeleitete Energie auf einer bestimmten Ebene bleiben, sonst ist wirtschaftlich unpraktische Kühlapparate erforderlich.Konventionelle Computer führen thermodynamisch irreversible logische Operationen durch, dh nicht möglich, frühere Maschinenzustände ausschließlich auf Informationen aus zukünftigen Zuständen zu extrapolieren.Informationen in Form von Bits werden gelöscht.Diese Bitlöschung stellt die Entropie dar, die mit der Wärmeableitung korreliert ist.

Da wir zunehmend fortschrittliche Techniken verwenden, um unsere integrierten Schaltkreise zu entwerfen, fällt die Energieabteilung pro logischem Betrieb kontinuierlich.Die Entwicklung von 2015 wird jedoch eine grundlegende Barriere erreichen - die KT -Barriere -, die eine Energiemenge darstellt, die durch Multiplizieren der Temperatur der Computerumgebung (im Allgemeinen Raumtemperatur oder ~ 300 Kelvin) mit Boltzmanns konstant berechnet wird.Der einzige Weg, um in diese Barriere einzudringen, besteht darin, entweder die Temperatur unserer Computer zu senken oder thermodynamisch reversible Computer zu entwickeln, die keine Entropie erzeugen und daher nicht annähernd die Wärme wie herkömmliche, irreversible Computer auflösen.

Die Erstellung reversibler Computer ist eine deutlich attraktivere Option als das Abkühlen, da die Rechenumgebung auf die niedrigste erreichbare Temperatur (~ 0 Kelvin) abnimmtUm willkürlich reduziert zu werden.

Durch Erstellen von Computern, die reversible logische Operationen ausführen, kann willkürlich geringe Wärmeableitungen erreicht werden.Der Nachteil ist, dass reversible Architekturen ziemlich kompliziert werden können.Da sich 2015 nähert und die Computerindustrie sich der KT -Barriere nähert, ist es wahrscheinlich, dass Compiler die Anzahl der thermodynamisch reversiblen Operationen innerhalb herkömmlicher Computerarchitekturen maximieren.Wenn wir anfangen, Computer in Betracht zu ziehen, die aus sehr winzigen und schnellen Logikstoren konstruiert sind, wird die Reversibilität wie bei der Nanokomputierung zu einem wesentlichen Merkmal, um die Energieabteilung auf tolerierbaren Ebenen zu halten.Erstellt, um eine vollständig reversible Computerarchitektur zu entwickeln.Da die maximal erreichbaren Computerwirksamkeiten notwendigerweise aus reversiblen Architekturen bestehen, ist dieser Forschungsbereich unverzichtbar, wenn die Macht und Wirtschaft unserer Computer weiter zunehmen wird.