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ट्रांजिस्टर सीपीयू को कैसे पावर करते हैं: फ़ंक्शन, इवोल्यूशन और भविष्य की प्रौद्योगिकियां?

आप सीखेंगे कि सीपीयू के विभिन्न हिस्सों में उनका उपयोग कैसे किया जाता है, समय के साथ ट्रांजिस्टर की संख्या कैसे बढ़ी है, उनमें से कई का उपयोग करने के साथ आने वाली समस्याएं, और नए प्रकार के ट्रांजिस्टर भविष्य के कंप्यूटरों के लिए विकसित किए जा रहे हैं।

सूची

चित्रा 1। सीपीयू में ट्रांजिस्टर

सीपीयू में ट्रांजिस्टर क्या करते हैं?

ट्रांजिस्टर बुनियादी घटक हैं जो डिजिटल कंप्यूटिंग को संभव बनाते हैं।आधुनिक प्रोसेसर, विशेष रूप से सीपीयू में, वे अल्ट्रा-फास्ट स्विच के रूप में कार्य करते हैं जो नियंत्रित करते हैं कि एक सर्किट के माध्यम से वर्तमान कैसे बहता है।यह ऑन-ऑफ-ऑफ स्विचिंग बाइनरी मान, 1 एस और 0 एस का प्रतिनिधित्व करता है जो कंप्यूटिंग की भाषा बनाते हैं।ट्रांजिस्टर से पहले, वैक्यूम ट्यूबों का उपयोग किया गया था, लेकिन वे बड़े, धीमे और बहुत अधिक शक्ति का सेवन करते थे।ट्रांजिस्टर ने सब कुछ बदल दिया।

आज, CPU ज्यादातर MOSFET (मेटल-ऑक्साइड-सेमिकंडक्टर फील्ड-इफेक्ट ट्रांजिस्टर) नामक एक प्रकार का उपयोग करता है, जो नैनोमीटर-स्केल आकारों में भी कुशल है।MOSFETS दो प्रकारों में आते हैं: NMOS और PMOS।

• NMOS चालू हो जाता है जब एक सकारात्मक वोल्टेज उसके गेट पर लागू होता है, जिससे वर्तमान को पास करने की अनुमति मिलती है।

चित्रा 2। एनएमओएस आरेख

• PMOS विपरीत तरीके से काम करता है, यह कम या नकारात्मक गेट वोल्टेज के साथ सक्रिय होता है।कई सीएमओएस सर्किट में दोनों को जोड़ते हैं, जो अत्यधिक कुशल होते हैं क्योंकि वे केवल स्विच करते समय बिजली का उपयोग करते हैं।यह गुणवत्ता उन्हें उच्च गति, उच्च घनत्व प्रसंस्करण के लिए आदर्श बनाती है।

चित्रा 3। पीएमओएस आरेख

सीपीयू वास्तुकला में ट्रांजिस्टर

सीपीयू का प्रत्येक भाग, जैसे कि अंकगणितीय लॉजिक यूनिट (ALU), कंट्रोल यूनिट (CU), रजिस्टर और आंतरिक कनेक्शन, ट्रांजिस्टर से बने सर्किट से बनाया गया है।जब एक सीपीयू को एक निर्देश मिलता है, तो ट्रांजिस्टर शुरू से अंत तक इसकी देखभाल करते हैं: निर्देश को डिकोड करना, नियंत्रण संकेतों को भेजना, सही डेटा प्राप्त करना, गणना करना और परिणाम को संग्रहीत करना।यह सब एक सेकंड के अरबों में होता है।लॉजिक गेट्स (ट्रांजिस्टर से बने) तय करते हैं कि इनपुट सिग्नल के आधार पर क्या करना है, जबकि अन्य ट्रांजिस्टर सर्किट (जैसे फ्लिप-फ्लॉप) कम अवधि के लिए डेटा पर पकड़ रखते हैं।

चित्रा 4। सीपीयू वास्तुकला का ब्लॉक आरेख

ALU में ट्रांजिस्टर (अंकगणितीय तर्क इकाई)

ALU अंकगणित और तर्क संचालन को संभालता है जैसे कि जोड़, घटाव, तुलना और बिटवाइज लॉजिक।ये ऑपरेशन लॉजिक गेट्स (और, या, XOR, आदि) द्वारा किए जाते हैं, जो ट्रांजिस्टर के समूहों से बने होते हैं।

उदाहरण के लिए, बाइनरी एडिशन में उपयोग किए जाने वाले एक पूर्ण-आनंद में दर्जनों ट्रांजिस्टर होते हैं और इसे 32-बिट या 64-बिट इनपुट को एक साथ संभालने के लिए ALU में कई बार दोहराया जाता है।कई लोग देरी को कम करने और थ्रूपुट में सुधार करने के लिए कैरी-लुकहेड लॉजिक जैसी तकनीकों का उपयोग करके इन व्यवस्थाओं का अनुकूलन करते हैं।चूंकि ALU कम्प्यूटेशन-भारी वर्कलोड में सबसे अधिक बार एक्सेस किए गए घटकों में से एक है, इसलिए इसका प्रदर्शन इस बात पर निर्भर करता है कि इसका ट्रांजिस्टर लेआउट विलंबता और बिजली के उपयोग को कितनी अच्छी तरह से कम करता है।

नियंत्रण इकाई में ट्रांजिस्टर

नियंत्रण इकाई सीपीयू के अंदर निर्देश प्रवाह के प्रबंधन के लिए जिम्मेदार है।यह निर्देशों को डिकोड करता है और उन्हें बाहर ले जाने के लिए प्रोसेसर के सही हिस्सों को सिग्नल भेजता है।इन ऑपरेशनों को लॉजिक सर्किट में व्यवस्थित ट्रांजिस्टर के नेटवर्क द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

समय बहुत महत्वपूर्ण है।ट्रांजिस्टर-आधारित फ्लिप-फ्लॉप सिंक्रनाइज़्ड क्लॉक सिग्नल का उत्पादन करते हैं जो सब कुछ चरण में रखते हैं।चूंकि सीपीयू पाइपलाइनिंग और आउट-ऑफ-ऑर्डर निष्पादन जैसी तकनीकों के साथ अधिक उन्नत हो जाता है, नियंत्रण तर्क अधिक जटिल हो जाता है।इसे शाखा भविष्यवाणी और त्रुटि का पता लगाने जैसी सुविधाओं को संभालना चाहिए, जो सटीक, विश्वसनीय ट्रांजिस्टर व्यवहार पर निर्भर करता है।

रजिस्टरों और कैश मेमोरी में ट्रांजिस्टर

रजिस्टर प्रसंस्करण के दौरान अस्थायी रूप से डेटा रखते हैं।वे फ्लिप-फ्लॉप से ​​बनाए गए हैं, जिनमें से प्रत्येक में कई ट्रांजिस्टर हैं।ये bistable सर्किट डेटा को तब तक स्थिर रखते हैं जब तक कि एक नया मान इसे बदल नहीं देता।यह रजिस्टरों को अक्सर उपयोग किए जाने वाले डेटा या निर्देशों के लिए तेजी से पहुंच के लिए आदर्श बनाता है।

कैश मेमोरी, विशेष रूप से एल 1 और एल 2, एसआरएएम (स्टेटिक रैम) का उपयोग करके बनाया गया है, जहां प्रत्येक बिट को छह ट्रांजिस्टर का उपयोग करके संग्रहीत किया जाता है।इन ट्रांजिस्टर को गति, बिजली के उपयोग और हस्तक्षेप के लिए प्रतिरोध को संतुलित करने के लिए सावधानीपूर्वक ट्यून किया जाना चाहिए।यहां तक ​​कि अरबों ट्रांजिस्टर में वोल्टेज या रिसाव में मामूली बदलाव भी देरी या डेटा भ्रष्टाचार का कारण बन सकते हैं।यही कारण है कि ट्रांजिस्टर की गुणवत्ता गति और स्थिरता दोनों के लिए महत्वपूर्ण है।

सीपीयू में ट्रांजिस्टर की गिनती का विकास

CPU नमूना	मुक्त करना वर्ष	ट्रांजिस्टर गिनती करना	प्रक्रिया नोड	विवरण
इंटेल 4004	1971	2,300	10 माइक्रोन	पहला वाणिज्यिक माइक्रोप्रोसेसर
इंटेल 8086	1978	29,000	3 माइक्रोन	आधार x86 वास्तुकला के लिए
इंटेल पेंटियम	1993	3.1 दस लाख	800 एनएम	अधिवक्ता वास्तुकला
इंटेल कोर i7-920	2008	731 दस लाख	45 एनएम	शुरू की नेहलम माइक्रोआर्किटेक्चर
एएमडी Ryzen 9 5950x	2020	4.15 अरब	7 एनएम	16 कोर उपभोक्ता डेस्कटॉप सीपीयू
एएमडी थ्रेड्रिपर 3990x	2020	39.5 अरब	7 एनएम (बहु-चिपलेट)	64 कोर हेड प्रोसेसर
सेब एम 1 अल्ट्रा	2022	114 अरब	5 एनएम	उच्च चिप इंटरकनेक्ट के माध्यम से ट्रांजिस्टर की गिनती

अधिक ट्रांजिस्टर का मतलब बेहतर प्रदर्शन क्यों है?

सबसे बुनियादी स्तर पर, सीपीयू में प्रत्येक ट्रांजिस्टर बाइनरी स्विच के रूप में कार्य करता है।बाइनरी कोड में 1 या 0 का प्रतिनिधित्व करते हुए, यह या तो चालू या बंद हो सकता है।ट्रांजिस्टर को लॉजिक गेट्स बनाने के लिए संयुक्त किया जाता है, जो बदले में सर्किट बनाते हैं जो गणना करते हैं, डेटा स्टोर करते हैं और निर्णय लेते हैं।एक प्रोसेसर में ट्रांजिस्टर की संख्या बढ़ाने से कई प्रदर्शन लाभ खुलते हैं:

• अधिक जटिल सर्किट: अधिक ट्रांजिस्टर के साथ, वे अधिक परिष्कृत प्रसंस्करण इकाइयों को डिजाइन कर सकते हैं।उदाहरण के लिए, वे अतिरिक्त कोर जोड़ सकते हैं, शाखा भविष्यवाणी इकाइयों में सुधार कर सकते हैं, और जटिल निर्देशों को अधिक कुशलता से संभालने के लिए बड़ी अंकगणित इकाइयों को एकीकृत कर सकते हैं।

• अधिक समानता: एक बड़ा ट्रांजिस्टर बजट अधिक निष्पादन इकाइयों को एक साथ संचालित करने की अनुमति देता है।इसका मतलब है कि सीपीयू एक ही समय में कई निर्देशों या थ्रेड्स को संसाधित कर सकता है, जो मल्टीटास्किंग और समानांतर कंप्यूटिंग प्रदर्शन को बढ़ाता है।

• बड़े कैश: अधिक ट्रांजिस्टर बड़े और अधिक उन्नत कैश मेमोरी को शामिल करने में सक्षम बनाते हैं।बड़े कैश प्रोसेसर के करीब अक्सर एक्सेस किए गए डेटा को स्टोर करने में मदद करते हैं, विलंबता को कम करते हैं और धीमी मुख्य मेमोरी एक्सेस से बचकर थ्रूपुट में सुधार करते हैं।

• एन्हांस्ड पावर मैनेजमेंट: अतिरिक्त ट्रांजिस्टर ठीक-दाने वाले पावर कंट्रोल सर्किट के एकीकरण की अनुमति देते हैं।ये सर्किट सीपीयू के निष्क्रिय वर्गों को बंद कर सकते हैं या कार्यभार के आधार पर वोल्टेज और आवृत्ति को गतिशील रूप से समायोजित कर सकते हैं, प्रदर्शन का त्याग किए बिना ऊर्जा दक्षता में सुधार कर सकते हैं।

• ऑन-चिप एकीकरण: अतिरिक्त ट्रांजिस्टर पूर्व में अलग-अलग घटकों जैसे मेमोरी कंट्रोलर, ग्राफिक्स इकाइयों और एआई एक्सेलेरेटर्स के एकीकरण का समर्थन करते हैं, सीधे सीपीयू मरने पर।यह संचार देरी को कम करता है और विशिष्ट कार्यभार के लिए प्रदर्शन को बढ़ाता है।

CPU डेटा कैसे संसाधित करता है?

सीपीयू एक व्यवस्थित अनुक्रम का अनुसरण करके कार्यों को पूरा करता है, जिसे फ़ेच-डिकोड-निष्पादन चक्र के रूप में जाना जाता है।इस लूप के प्रत्येक चरण के दौरान, अनगिनत ट्रांजिस्टर नियंत्रण संकेतों का प्रबंधन करने, तर्क राज्यों को स्थानांतरित करने और गणना करने के लिए एक साथ काम करते हैं।ये छोटे स्विच सीपीयू के लिए अविश्वसनीय गति और सटीकता के साथ संचालन को पूरा करना संभव बनाते हैं।

चित्रा 5। फेच-डिकोड-निष्पादन चक्र का आरेख

1। लाना

चक्र तब शुरू होता है जब नियंत्रण इकाई मेमोरी से अगला निर्देश एकत्र करती है।यह निर्देश प्रोग्राम काउंटर (पीसी) द्वारा निर्दिष्ट स्थान पर रहता है, जो निर्देश स्ट्रीम में सीपीयू की वर्तमान स्थिति को ट्रैक करता है।फिर निर्देश को आगे की प्रक्रिया के लिए इंस्ट्रक्शन रजिस्टर (IR) में स्थानांतरित कर दिया जाता है।मेमोरी और कंट्रोल सर्किट के भीतर ट्रांजिस्टर स्विच और एम्पलीफायरों की तरह काम करते हैं, जिससे निर्देश को जल्दी और मज़बूती से प्राप्त किया जा सकता है।

2। डिकोड

एक बार प्राप्त होने के बाद, निर्देश निर्देश डिकोडर को पारित कर दिया जाता है, जो बाइनरी ओपकोड का अनुवाद करता है और यह निर्धारित करता है कि सीपीयू को अंकगणित, तर्क, डेटा स्थानांतरित करने, या नियंत्रण प्रवाह को बदलने के रूप में सीपीयू को क्या करना चाहिए।नियंत्रण इकाई में ट्रांजिस्टर उपयुक्त आंतरिक मार्गों को सक्रिय करते हैं, जिससे रजिस्टरों, बसों और लॉजिक ब्लॉक जैसे घटकों को तदनुसार प्रतिक्रिया देने की अनुमति मिलती है।यह संपूर्ण डिकोडिंग प्रक्रिया ट्रांजिस्टर नेटवर्क और लॉजिक गेट्स पर निर्भर करती है जो आवश्यक नियंत्रण संकेतों को उत्पन्न करते हैं।

3। निष्पादित करें

निष्पादन चरण में, सीपीयू निर्दिष्ट ऑपरेशन करता है।गणना के लिए, अंकगणित लॉजिक यूनिट (ALU) काम को संभालता है।लॉजिक गेट्स और ट्रांजिस्टर की परतों से निर्मित, ALU जोड़, घटाव, तार्किक तुलना और बिटवाइज संचालन (जैसे, और, या, XOR) जैसे कार्य करता है।रजिस्टरों से इनपुट डेटा, तत्काल मान, या मेमोरी को इन ट्रांजिस्टर सर्किट के माध्यम से सटीक समय के साथ रूट किया जाता है, जो तेज और कुशल निष्पादन को सक्षम करता है।

4। स्टोर

ऑपरेशन के बाद, परिणाम या तो एक रजिस्टर में या मेमोरी में सहेजा जाता है।एक बार फिर, ट्रांजिस्टर डेटा प्रवाह को निर्देशित करने और त्रुटियों के बिना परिणाम को संग्रहीत करने के लिए महत्वपूर्ण हैं।फ्लिप-फ्लॉप और एसआरएएम कोशिकाओं जैसे घटक ट्रांजिस्टर राज्यों पर निर्भर करते हैं कि वे बाइनरी जानकारी को मज़बूती से पकड़ें, यह सुनिश्चित करें कि आउटपुट अगले चरणों के लिए सटीक रूप से बनाए रखा गया है।

5। वृद्धि

अंत में, कार्यक्रम काउंटर को अगले निर्देश के लिए तैयार करने के लिए अपडेट किया गया है।सरल अनुक्रमों में, इसमें एक निश्चित मूल्य द्वारा पता बढ़ाना शामिल है।कूद या शाखाओं से जुड़े मामलों में, पीसी को निर्देश परिणामों के आधार पर एक नया पता फिर से सौंपा जाता है।इन अपडेट को ट्रांजिस्टर से बने नियंत्रण तर्क द्वारा प्रबंधित किया जाता है, जो स्थितियों का मूल्यांकन करते हैं और कार्यक्रम के प्रवाह को निर्देशित करने के लिए संकेतों को उत्पन्न करते हैं।

आधुनिक सीपीयू डिजाइन में ट्रांजिस्टर चुनौतियां

• रिसाव और बिजली नाली

छोटे ट्रांजिस्टर बंद होने पर भी वर्तमान को लीक कर सकते हैं, मुख्य रूप से क्वांटम प्रभाव के कारण।इस निष्क्रिय रिसाव से बिजली की खपत बढ़ जाती है।व्यर्थ ऊर्जा को कम करने के लिए, पावर गेटिंग (अप्रयुक्त भागों को अक्षम करना), डीवीएफ (वोल्टेज और आवृत्ति को समायोजित करना), और घड़ी गेटिंग (निष्क्रिय सर्किट को रोकना) जैसी तकनीकों का उपयोग करें।

• हीट जनरेशन

घनी पैक किए गए ट्रांजिस्टर स्थानीयकृत हॉट स्पॉट बनाते हैं।प्रभावी शीतलन के बिना, ये प्रदर्शन को धीमा कर सकते हैं या स्थायी क्षति का कारण बन सकते हैं।आधुनिक सीपीयू इसे तापमान सेंसर, स्वचालित थ्रॉटलिंग, और गर्मी स्प्रेडर्स, वाष्प कक्ष, या तरल कूलिंग जैसे कूलिंग सिस्टम के साथ काउंटर करते हैं।

• उम्र बढ़ने

धातु प्रवासन और इन्सुलेशन टूटने जैसे प्रभावों के कारण ट्रांजिस्टर वर्षों से कम हो जाते हैं।यह उम्र बढ़ने से प्रदर्शन कम हो सकता है या विफलताओं का कारण बन सकता है।सुरक्षा मार्जिन में निर्माण करें और विश्वसनीय, दीर्घकालिक संचालन सुनिश्चित करने के लिए त्रुटि-सुधार प्रणालियों को लागू करें।

• धीमी गति से इंटरकनेक्ट्स

जबकि ट्रांजिस्टर सिकुड़ते रहते हैं, उन्हें जोड़ने वाले तार भी पैमाने पर नहीं होते हैं।ये इंटरकनेक्ट विद्युत प्रवाह का विरोध करते हैं और सिग्नल देरी का परिचय देते हैं।इस मंदी को सिग्नल पथ को पुनर्गठित करके और संचार को गति देने के लिए बफ़र्स डालने से कम किया जा सकता है।

• लिथोग्राफी और निर्माण सीमाएँ

पारंपरिक फोटोलिथोग्राफी, जो प्रकाश का उपयोग करता है, उससे छोटी सुविधाओं को परिभाषित करने के लिए संघर्ष करता है, जिससे किनारे की विकृतियां और दोष होते हैं।चरम पराबैंगनी (EUV) लिथोग्राफी इसे हल करने में मदद करती है, लेकिन यह महंगी और तकनीकी रूप से मांग है, विनिर्माण लागतों को बढ़ाती है।

• गति, शक्ति और गर्मी को संतुलित करना

सीपीयू को बहुत अधिक शक्ति या ओवरहीटिंग, एक कठिन व्यापार-बंद, विशेष रूप से मोबाइल और डेटा सेंटर अनुप्रयोगों में गति प्रदान किए बिना गति प्रदान करनी चाहिए।डार्क सिलिकॉन (अप्रयुक्त क्षेत्रों को बंद करना), एडियाबेटिक कंप्यूटिंग (कम-ऊर्जा तर्क), और हार्डवेयर त्वरक जैसे नवाचार प्रदर्शन को संरक्षित करते समय ऊर्जा दक्षता में सुधार करते हैं।

उन्नत ट्रांजिस्टर प्रौद्योगिकियां

जैसा कि पारंपरिक फ्लैट (प्लानर) ट्रांजिस्टर अपनी भौतिक सीमा तक पहुंचते हैं, नए और अधिक उन्नत डिजाइन विकसित किए जा रहे हैं।ये नए प्रकार के ट्रांजिस्टर चिप्स को तेजी से, छोटे और अधिक कुशल बनाने में मदद करते हैं।

फिनफेट्स

Finfets आज सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले उन्नत ट्रांजिस्टर डिजाइनों में से एक हैं।पुराने ट्रांजिस्टर की तरह सपाट होने के बजाय, फिनफेट में एक पतली ऊर्ध्वाधर संरचना होती है, जो चिप की सतह से बाहर एक पंख चिपकी होती है।वह हिस्सा जो इलेक्ट्रिकल करंट को नियंत्रित करता है, जिसे गेट कहा जाता है, इस पंख के चारों ओर तीन तरफ लपेटता है।यह रैपराउंड संरचना गेट को बिजली के प्रवाह पर अधिक नियंत्रण देती है, जो अवांछित रिसाव को कम करने में मदद करती है और ट्रांजिस्टर को अधिक विश्वसनीय बनाती है।उनके बेहतर प्रदर्शन और कम बिजली के उपयोग के कारण, फिनफेट्स का उपयोग अब कई स्मार्टफोन, लैपटॉप और अन्य आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में किया जाता है।वे पहली बार 22NM चिप प्रौद्योगिकियों में दिखाई दिए और छोटे आकारों को और भी कम कर रहे हैं।

गेट-ऑल-अराउंड (जीएए) ट्रांजिस्टर

GAA ट्रांजिस्टर Finfets का एक बेहतर संस्करण है।जबकि फिनफेट्स चैनल के तीन किनारों के आसपास गेट को लपेटते हैं, जीएए ट्रांजिस्टर एक कदम आगे जाते हैं: गेट पूरी तरह से चैनल को सभी तरफ से घेर लेता है।यह "ऑल-अराउंड" नियंत्रण बिजली के प्रवाह का प्रबंधन करना और बिजली के नुकसान को कम करना और भी आसान बनाता है।GAA ट्रांजिस्टर अक्सर "नैनोसेट" या "नैनोवायर्स" नामक एक डिज़ाइन का उपयोग करते हैं, जहां चैनल को पतली परतों या तारों में विभाजित किया जाता है, और गेट हर एक के चारों ओर लपेटता है।यह पहले से कहीं अधिक सटीक प्रदर्शन और बिजली के उपयोग को ठीक करने की अनुमति देता है।GAA तकनीक को 3-नैनोमीटर और छोटी प्रक्रियाओं के साथ निर्मित चिप्स का एक महत्वपूर्ण हिस्सा होने की उम्मीद है, जिससे भविष्य के उपकरण तेज और अधिक ऊर्जा कुशल हो जाते हैं।

कार्बन नैनोट्यूब और ग्राफीन ट्रांजिस्टर

कार्बन नैनोट्यूब छोटे सिलेंडर कार्बन परमाणुओं से बने होते हैं, जिनमें अविश्वसनीय विद्युत और थर्मल गुण होते हैं।वे सिलिकॉन की तुलना में तेजी से चालू और बंद कर सकते हैं और इसे बहुत छोटा बनाया जा सकता है, जिससे अधिक ट्रांजिस्टर को एक ही स्थान पर फिट होने की अनुमति मिलती है।ग्राफीन कार्बन की एक सुपर-पतली शीट है, बस एक परमाणु मोटी है।यह बहुत मजबूत, लचीला है, और बहुत कुशलता से बिजली का संचालन करता है।इन सामग्रियों से तेज, छोटे और कूलर-रनिंग चिप्स हो सकते हैं।हालांकि, नैनोट्यूब या ग्राफीन के साथ ट्रांजिस्टर का निर्माण करना बहुत मुश्किल है क्योंकि विनिर्माण प्रक्रिया को बेहद सटीक होना चाहिए।यहां तक ​​कि सबसे छोटी गलती भी छोटी संरचनाओं को बर्बाद कर सकती है।

क्वांटम ट्रांजिस्टर

क्वांटम ट्रांजिस्टर पारंपरिक लोगों से बहुत अलग तरीके से काम करते हैं।नियमित इलेक्ट्रिकल बिट्स का उपयोग करने के बजाय, जो 0 या 1 हैं, वे क्वबिट्स, क्वांटम बिट्स का उपयोग करते हैं जो 0, 1, या दोनों हो सकते हैं, एक ही समय में सुपरपोजिशन नामक एक अजीब संपत्ति के लिए धन्यवाद।वे भी उलझा सकते हैं, जिसका अर्थ है कि एक क्विट की स्थिति दूसरे की स्थिति पर निर्भर कर सकती है, चाहे वे कितनी भी दूर हों।इस वजह से, क्वांटम ट्रांजिस्टर समानांतर में बड़ी मात्रा में जानकारी की प्रक्रिया कर सकते हैं, कुछ ऐसा जो नियमित कंप्यूटर नहीं कर सकता है।यह उन्हें एन्क्रिप्शन को तोड़ने, अणुओं का अनुकरण करने या जटिल गणितीय समस्याओं को हल करने जैसे कार्यों के लिए एकदम सही बनाता है।

न्यूरोमॉर्फिक ट्रांजिस्टर

न्यूरोमॉर्फिक ट्रांजिस्टर को न्यूरॉन्स और सिनैप्स की तरह व्यवहार करने के लिए डिज़ाइन किया गया है।मस्तिष्क में, न्यूरॉन्स छोटे अंतराल के पार एक दूसरे को सिग्नल भेजते हैं जिसे सिनैप्स कहा जाता है।न्यूरोमोर्फिक ट्रांजिस्टर इलेक्ट्रॉनिक घटकों का उपयोग करके इस व्यवहार को कॉपी करने का प्रयास करते हैं।इन ट्रांजिस्टर का उपयोग न्यूरोमॉर्फिक कंप्यूटिंग में किया जाता है, जो कि सीखने, पैटर्न मान्यता और निर्णय लेने में शामिल कार्यों को संभालने के उद्देश्य से एक नए प्रकार का कंप्यूटिंग है।उदाहरण के लिए, न्यूरोमॉर्फिक चिप्स का उपयोग कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रणालियों में किया जा सकता है जो छवियों, प्रक्रिया भाषण को पहचानते हैं, या समय में डेटा से सीखते हैं।

निष्कर्ष

ट्रांजिस्टर एक सीपीयू काम में सब कुछ बनाते हैं।वे कंप्यूटर को गणित करने, निर्णय लेने और डेटा को स्थानांतरित करने में मदद करने के लिए जल्दी से चालू और बंद हो जाते हैं।चूंकि अधिक ट्रांजिस्टर चिप्स में जोड़े जाते हैं, सीपीयू तेजी से और अधिक शक्तिशाली हो जाते हैं, लेकिन वे अधिक ऊर्जा का उपयोग भी करते हैं और गर्म हो जाते हैं।इन समस्याओं को ठीक करने के लिए, फिनफेट्स और जीएए जैसे नए डिजाइनों का उपयोग करें, और यहां तक ​​कि कार्बन नैनोट्यूब और ग्राफीन जैसी नई सामग्रियों का परीक्षण करें।कुछ नए ट्रांजिस्टर भी मस्तिष्क कोशिकाओं की तरह काम करने के लिए बनाए जाते हैं।ये परिवर्तन कंप्यूटर को भविष्य की चुनौतियों के लिए तेज, कुशल और तैयार रहने में मदद करते हैं।