"Feynmana wykłady. Przetwarzanie informacji"

Spis treści

Przedmowa Wydawcy 10

Przedmowa Feynmana 16

1. Wprowadzenie do komputerów 18

1.1. Model urzędnika archiwisty 22

1.2. Zbiory instrukcji 25

1.3. Podsumowanie 33

2. Organizacja komputerów 36

2.1. Bramki i układ kombinacyjny 36

2.2. Dekoder binarny 45

2.3. Więcej o bramkach: bramki odwracalne 48

2.4. Funkcjonalnie pełne zbiory operatorów 53

2.5. Przełączniki i pamięć komputerowa 55

2.6. Taktowanie i rejestry przesuwne 59

3. Teoria obliczeń 64

3.1. Efektywne procedury i obliczalność 65

3.2. Automaty skończone 67

3.3. Ograniczenia automatów skończonych 71

3.4. Maszyny Turinga 76

3.5. Więcej o maszynach Turinga 84

3.6. Uniwersalne maszyny Turinga i problem stopu 89

3.7. Obliczalność 96

4. Kodowanie i teoria informacji 102

4.1. Informatyka i teoria komunikacji 103

4.2. Wykrywanie błędów i kody korygujące 103

4.2.1. Sprawdzanie parzystości 104

4.2.2. Kody Hamminga 106

4.2.3. Uwaga o pamięci 111

4.3. Twierdzenie Shannona 113

4.4. Geometria przestrzeni komunikatów 117

4.5. Kompresja danych i informacja 122

4.6. Teoria informacji 127

4.7. Dalsze techniki kodowania 129

4.7.1. Kodowanie Huffmana 130

4.7.2. Kodowanie predykcyjne 133

4.8. Transmisja sygnałów analogowych 135

5. Odwracalne obliczenia i termodynamika obliczeń 142

5.1. Fizyka informacji 142

5.1.1. Demon Maxwella i termodynamika pomiarów 151

5.1.2. Energia i teoria Shannona 153

5.2. Odwracalne obliczenia i termodynamika obliczeń 154

5.2.1. Komputery odwracalne 155

5.2.2. Obliczanie kopii 158

5.2.3. Implementacja fizyczna 161

5.2.4. Żyjący komputer 164

5.3. Obliczenia: koszty energii a prędkość 167

5.4. Ogólny odwracalny komputer 171

5.5. Komputer z kulą bilardową 175

5.6. Obliczenia kwantowe 180

6. Komputery mechaniki kwantowej 182

6.1. Wprowadzenie 182

6.2. Obliczenia z wykorzystaniem maszyn odwracalnych 184

6.3. Komputer mechaniki kwantowej 188

6.4. Niedoskonałości i nieodwracalna strata energii swobodnej 194

6.5. Upraszczanie implementacji 197

6.6. Wnioski 203

6.7. Bibliografia 204

7. Fizyczne aspekty obliczeń 206

Zastrzeżenie od wydawców 206

7.1. Fizyka przyrządów półprzewodnikowych 207

7.1.1. Dioda ze złączem p-n oraz tranzystor n-p-n 211

7.1.2. MOSFET 215

7.1.3. Bramki logiczne MOSFET i elementy obwodu 225

7.2. Zużycie energii i utrata ciepła w komputerach 229

7.2.1. Inwerter CMOS 230

7.2.2. Gorące taktowanie 237

7.2.3. Ogólne rozważania i interesujące związki 241

7.3. Budowa układu VLSI 246

7.3.1. Projekt obwodu i tranzystory przepustowe 253

7.3.2. Programowane macierze logiczne 255

7.4. Dalsze ograniczenia projektu maszyny 260

7.4.1. Przesunięcie czasowe 261

7.4.2. Pakowanie przewodów: reguła Renta 263

Posłowie: wspomnienie o Richardzie Feynmanie 270

Polecane lektury 280