Si fuera posible construir un CPU moderno con tubos de vacío en lugar de transistores, ¿Qué tan grande sería?

Sería grande, muy muy grande.

El AMD Ryzen 9 tiene 9890 millones de transistores.[1]

Ahora realmente no conozco los tubos de vacío,, fueron utilizados antes de que naciera. Los he visto y he usado algunos en clase, pero eso es todo. Así que usaré una computadora de tubo de vacío existente y responderé la pregunta usando sus especificaciones.

Otra razón para usar un sistema en lugar de solo un tubo es que los tubos de vacío usaban un cátodo caliente para producir los electrones que usaban para su funcionalidad. Tenían que estar literalmente "calientes" para poder funcionar (~ 1000F o 537.778 °C). Esto plantea un problema para la construcción: no puedes simplemente empaquetar los tubos juntos y terminar el día, los que están en el centro de masa probablemente comenzarán a derretirse.

Ok, elijamos un tubo - encontré el IBM 709[2] (instalado en agosto de 1958), inicialmente estaba buscando en la década de 1960, pero la mayoría de las computadoras de tubo de vacío en ese momento tenían al menos parte de su funcionalidad manejada por silicio (generalmente diodos) que simplificó el diseño y deja de ser aceptable como respuesta. El 709 era puramente de tubo e inmediatamente le siguió el 7090 que fue transistorizado, así que creo que este es un buen modelo “de vanguardia” para construir.

IBM 709: necesita 100–250KW para funcionar y lo mismo para enfriar. (250-500KW en total). 960 kg (sin contar los periféricos). “Más de” 50.000 tubos de transistores.[3] El espacio es un poco difícil de definir aquí, ya que se supone que usará varios periféricos junto con su CPU, supongo (por otras instalaciones y algunas aproximaciones) que tenía 2,000 metros cuadrados o ~ 1/2 acre .

Una imagen de un conjunto de tubo utilizado en la serie IBM 700.

Dado que lo mejor que puedo encontrar es "más de" 50.000 transistores, supongo que si fueran más de 55.000 lo habrían dicho, así que supongamos 52.000.

52,000 tubos se ocuparán de los problemas de refrigeración y energía alcanzados por 1/2 acre (2,000 metros cuadrados).

9,89 x 10 ^ 9 / 52.000 = 190.192

Su hipotética CPU señor:

380,4 kilómetros cuadrados / 95,096 acres

Y el coste energético del sistema es de: 47,6 GW a 95 GW

Nota del traductor: "Hay unos comentarios bastante interesantes"

Comentario de

¡Tu CPU hipotética tendrá 20 km de diámetro!

La velocidad de la luz y la desviación del reloj limitarán la frecuencia de su ciclo a 6000 hz. (Quizás menos, ya que sospecho que los tubos de vacío cambian de estado más lentamente que los transistores).

Entonces, incluso si pudiera duplicar una CPU moderna con tubos de vacío, funcionaría alrededor de 1,000,000 de veces más lento.

Comentario de :

Las válvulas de tubo de vacío convencionales se pueden hacer mucho más pequeñas y consumir menos energía, aunque no muchos órdenes si la magnitud es así. Mientras usábamos transistores de unión discreta, la URSS estaba perfeccionando válvulas del tamaño de un guisante. Cuando un piloto desertó en su jet y la OTAN lo desarmó, encontraron un complejo sistema de aviónica (por el momento) implementado en tubos de vacío. Se rieron mucho, hasta que alguien se dio cuenta de que los tubos de vacío son inmunes a la EMP nuclear. Oh.

Afortunadamente, la guerra fría nunca desató una guerra nuclear, aunque hubo algunos casi accidentes terriblemente cercanos que fueron silenciados en ese momento.

Los circuitos integrados volaron los circuitos de transistores discretos e hicieron de las válvulas del tamaño de un guisante una tecnología sin salida. No tengo idea de lo que han hecho los militares con respecto al problema de la susceptibilidad EMP al usar circuitos integrados modernos a gran escala. Probablemente esté clasificado.

Notas al pie