Чому бінарні, а не трикомпонентні обчислення? [зачинено]

Хіба об’єкт із трьома станами відразу не здатний вмістити більше інформації та обробляти більші значення? Я знаю, що в даний час процесори використовують масивні мережі XOR-воріт, і їх потрібно буде переробити.

Оскільки ми знаходимося на 64 біті (ми можемо представити 2 ^ 63 можливі стани), обчислюючи еквівалент трійкового покоління може підтримувати число з ще 30 десятками журналів (3 ^ 63-2 ^ 63).

Думаю, виявити різницю потенціалів між +1 та 0 так само легко, як і від -1 до 0.

Чи може якась складність апаратного забезпечення, енергоспоживання або щільність мікросхеми компенсувати будь-який приріст у сховищі та обчислювальній потужності?

• Набагато важче побудувати компоненти, які використовують більше двох станів / рівнів / що завгодно. Наприклад, транзистори, що використовуються в логіці, або закриті і взагалі не проводять, або широко відкриті. Якщо їх напіввідкрити, знадобиться набагато більше точності та використання додаткової потужності. Тим не менше, іноді для упаковки більшої кількості даних використовується більше станів, але рідко (наприклад, сучасна флеш-пам'ять NAND, модуляція в модемах).

• Якщо ви використовуєте більше двох станів, ви повинні бути сумісними з двійковими файлами, оскільки решта світу використовує його. Виходить три, оскільки для перетворення в двійковий формат потрібно буде дороге множення або ділення з залишком. Замість цього ви переходите безпосередньо до чотирьох або вищої сили двох.

Це практичні причини, чому цього не роблять, але математично цілком можливо побудувати комп’ютер за потрійною логікою.

Тут багато дезінформації. Бінарний має простий перемикач увімкнення / вимкнення. Тринарний / тернарний може використовувати один із 2 режимів: Збалансований ака -1, 0, +1 або незбалансований 0, 1, 2, але не просто ввімкнений чи вимкнений, або, більш правильно, має 2 стани "увімкнення".

З розширенням волоконної оптики та експансивного апаратного забезпечення трикомпонентний пристрій насправді призведе нас до набагато експансивнішого та швидшого стану за набагато нижчих витрат. Сучасне кодування все ще може використовуватися (подібно до того, як 32-розрядне програмне забезпечення все ще може використовуватися на 64-розрядному обладнанні) у поєднанні з новішими потрійними кодами, принаймні спочатку. Просто потрібно раннє обладнання, щоб перевірити, яка інформація надходить, або програмне забезпечення, яке можна оголосити заздалегідь, якщо це трохи чи тривожно. Код може надсилатися одночасно із 3 частин замість сучасних 2 для однакової або меншої потужності.

За допомогою волоконно-оптичного обладнання замість сучасного двійкового процесу ввімкнення / вимкнення це визначалося б як 0 = вимкнено, а решта 2 перемикача - як ортогональні поляризації світла. Що стосується безпеки, то насправді це можна зробити набагато безпечнішим для окремої людини, оскільки для кожного ПК чи навіть користувача встановлені певні поляризаційні "специфікації", які мають бути надіслані / отримані між користувачем та призначенням. Те саме стосується "воріт" з іншим обладнанням. Вони не повинні бути більшими, просто у вас є можливість 3 можливості замість 2.

Існували навіть деякі теорії і, можливо, початок деяких тестів на ефект Джозефсона, які дозволяли б мати потрійні комірки пам'яті, використовуючи циркулюючі надпровідні струми, або за годинниковою стрілкою, проти годинникової стрілки, або вимкнені.

Якщо порівнювати безпосередньо, Ternary є цілочисельною базою з найвищою економікою радіусу, за якою слідують двійкові та четвертинні. Навіть деякі сучасні системи використовують тип потрійної логіки, він же SQL, який реалізує потрійну логіку як засіб обробки вмісту полів NULL. SQL використовує NULL для представлення відсутніх даних у базі даних. Якщо поле не містить визначеного значення, SQL вважає, що це означає, що фактичне значення існує, але що значення на даний момент не реєструється в базі даних. Зверніть увагу, що відсутнє значення - це не те саме, що чисельне значення нуля, чи значення рядка нульової довжини. Порівняння чогось із NULL - навіть іншого NULL - призводить до НЕВІДОМОГО стану істини. Наприклад, вираз SQL "City = 'Paris'" вирішує значення FALSE для запису з "Chicago" у полі City, але він вирішує UNKNOWN для запису з полем NULL City. Іншими словами, для SQL невизначене поле представляє потенційно будь-яке можливе значення: відсутнє місто може представляти або не представляти Париж. Тут використовується тринадна логіка з сучасними двійковими системами, хоча і грубими.

Звичайно, ми могли б вмістити більше даних на біт, як і наша десяткова система числення може вмістити набагато більше даних в одній цифрі.

Але це також збільшує складність. У багатьох випадках бінарний файл поводиться дуже приємно, що робить його надзвичайно простим в управлінні. Логіка двійкового суматора набагато простіша, ніж логіка для потрійних чисел (або, що стосується цього, десяткових).

Ви не могли б чарівним чином зберегти або обробити більше інформації. Апаратне забезпечення повинно бути набагато більшим і складнішим, щоб з лишком компенсувати більшу ємність.

Багато це пов’язано з тим, що в кінцевому підсумку біти представляються як електричні імпульси, і простіше створити апаратне забезпечення, яке просто розмежовує «заряджений» і «відсутність заряду», і легко виявляти переходи між станами. Система, що використовує три стани, повинна бути дещо точнішою в розрізненні "зарядженого", "частково зарядженого" та "відсутність заряду". Крім того, "заряджений" стан не є постійним в електроніці: енергія починає "кровоточити" з часом, тому "заряджений" стан змінюється в дійсному "рівні" енергії. У системі з трьома державами це теж слід було б врахувати.

Ну, з одного боку, не існує меншої одиниці інформації, ніж трохи. оперування бітами є найосновнішим і основним способом обробки інформації.

Можливо, сильніша причина полягає в тому, що набагато простіше зробити електричні компоненти, які мають два стабільних стану, а не три.

Осторонь: Ваша математика трохи відхилена. у 64-значному двійковому числі приблизно 101,4 двійкових цифр. Пояснення: найбільше 64-значне потрійне число - 3433683820292512484657849089280 (3 ^ 64-1). щоб представити це у двійковому вигляді, потрібно 102 біти: 101011010101101101010010101111100011110111100100110010001001111000110001111001011111101011110100000000

Це легко зрозуміти, log2 (3 ^ 64) становить приблизно 101,4376

Існують також теорії, які припускають, що волоконна оптика може використовувати світлові частоти (тобто кольорові) для диференціації станів, дозволяючи таким чином майже нескінченну (залежно від роздільної здатності блоку детектування) кількість базових можливостей.

Логічні ворота, безумовно, є платними для будь-якої бази, але для прикладу використаємо тринарний:

Для трикутного шлюзу XOR він може бути виключним для одного (або будь-якого) з трьох станів, які він порівнює, АБО одного з інших трьох станів. Він також може зв'язати два з трьох станів разом для двійкового виводу. Можливості збільшуються буквально в геометричній прогресії. Звичайно, для цього знадобляться більш складні апаратні та програмні засоби, але складність повинна зменшити розмір і, що важливіше потужність (читати тепло). Навіть говорять про використання тринарного у нано-обчислювальній системі, де є мікроскопічний "удар", "дірка" або "незмінний" для представлення трьох станів.

Зараз ми стикаємось із проблемою типу QWERTY. Qwerty був розроблений як неефективний через проблему з механікою набору тексту, яка вже не існує, але кожен, хто сьогодні використовує клавіатури, навчився користуватися системою qwerty, і ніхто не хоче її змінювати. Тринарні та вищі бази колись прорвуться через це питання, коли ми досягнемо фізичних обмежень двійкових обчислень. Можливо, ще не двадцять років, але всі ми знаємо, що не можемо продовжувати подвоювати свої можливості кожні півтора року назавжди.

Я вважаю, що це з двох причин (будь ласка, виправте мене, якщо я помиляюся): по-перше, тому що значення 0 і 1 насправді не є струмом / струмом чи щось подібне. Шум досить високий, і електронні компоненти повинні розрізняти, що значення, що коливається, скажімо, від 0,0 до 0,4, є нулем, а від 0,7 до 1,2 - одиницею. Якщо ви додасте більше рівнів, ви в основному ускладнюєте це розрізнення.

По-друге: вся логічна логіка відразу перестане мати сенс. І оскільки ви можете реалізувати суму з булевих воріт, а також із суми, будь-яку іншу математичну операцію, приємніше мати щось, що добре відображається для практичного використання для математики. Якою буде логічна таблиця істини для довільної пари між помилкою / можливо / правдою?

Ще однією головною перешкодою є те, що існує набагато більша кількість логічних операцій, які потрібно було б визначити. Кількість операторів визначається за формулою b ^ (b ^ i), де b - основа, а i - кількість входів. Для двійкової системи із двома вхідними даними це працює до 16 можливих операторів. Не все це зазвичай реалізується у воротах, і деякі ворота охоплюють більше однієї умови, однак усі вони можуть бути реалізовані з трьома або менше стандартних воріт. Для дворівневої трикомпонентної системи це число набагато вище близько 1968 року. Хоча декілька з цих воріт були б схожими один на одного, зрештою, можливість ручного проектування основних схем була б майже неможливою. Хоча навіть студент-початківець інженерного факультету здатний розробити основні двійкові схеми в своїй голові.

Відповідь Screwball правильна і виправляє деякі викривлення, запропоновані тут. Ті, хто відповів про дробові позитивні значення, повністю пропустили концепцію потрійної системи, яка базується на 0, +1 та -1. Коли його вперше побудували росіяни в 1950-х роках, конкуренція між СРСР та США була інтенсивною. Я підозрюю, що політика між ними була багато в чому пов’язана з кінцевою популярністю бінарних файлів США над трійником СРСР.

З того, що я прочитав, використовуються кілька потрійних комп’ютерів. Москва використовує їх в університеті, а IBM - у своїх лабораторіях. Є посилання на інших, але я не міг розрізнити, наскільки вони серйозні, чи вони просто для експериментів чи гри. Очевидно, їх набагато дешевше будувати, і вони використовують набагато менше енергії для роботи.

Я впевнений, що багато з цього пов'язано з перевіркою помилок цифрових сигналів. Наприклад, у квантових обчисленнях це завдання майже неможливо, але не неможливо досягти за принципом неклонування, але також через те, що існує збільшена кількість станів. Для двох станів процес перевірки помилок не є тривіальним, але він відносно простий. У трьох станах перевірка помилок стає нескінченно складнішою. Ось чому аналогові комп’ютери з майже нескінченною кількістю станів були виключені.

Якщо ви зацікавлені в квантових обчисленнях, хоча подивіться на упаковку сфери та квантову перевірку помилок, там є кілька досить акуратних речей.

Щоб схема працювала в будь-якому, крім двійкового, ви повинні визначити, як будуть представлені інші стани. Ви запропонували систему -1, 0 і +1, але транзистори не працюють таким чином, їм подобається, щоб їх напруга або струм йшли лише в одному напрямку. Щоб зробити біт із 3 станами, знадобиться 2 транзистори, але ви можете зробити 2 двійкові біти з тих самих транзисторів і мати 4 стани замість 3. Двійковий файл просто більш практичний на низькому рівні.

Якщо ви намагалися встановити порогові значення на схемі і замість цього використали 0, +1, +2, ви зіткнулися з іншим набором проблем. Я не знаю достатньо, щоб вдаватися в подробиці, але для логічних схем це просто більше проблем, ніж це варте, особливо, коли галузь вже повністю присвячена двійковій системі.

Існує одна область, де кілька рівнів використовуються для отримання більше 2 станів на біт: флеш-пам’ять MLC . Навіть там кількість рівнів буде дорівнювати 2, так що вихідні дані можуть бути легко перетворені в двійкові для використання рештою системи.

Я думаю, що трикутник буде більш ефективним. Він просто ніколи не став популярним. Бінарний вийшов на сцену, і тепер перехід на трикомпонентну зміну буде зміною всього, що ми знаємо.

Звичайно, але потрійний "біт" (тет?) Був би складнішим, ви все одно зберігали б однакову кількість інформації, просто в base3 замість base2, а потужність, якщо компоненти двох станів - це простота. Чому б просто не вперед і не створити базу 10 штатів10

Бінарні обчислення пов'язані з двійковими воротами AND, OR і NOT, їх величезною простотою і здатністю об'єднуватися в довільно складні структури. Вони є наріжним каменем буквально всієї обробки, яку виконує ваш комп’ютер.

Якби був серйозний випадок, щоб перейти на трійковий або десятковий, тоді вони б. Це не випадок, "вони спробували це так, і це просто застрягло"

Якщо ми використовуємо 3 стани, то основними проблемами, що виникають через це, є

1. Якщо ми використовуємо однополярний сигнал, тоді запас шуму зменшиться, отже, збільшуючи битову помилку.
2. Щоб однополярний сигнал підтримував постійний рівень шуму, нам потрібно збільшити джерело живлення, а отже, споживання енергії зросте.
3. Якщо ми використовуємо біполярний сигнал, то загальний хит сигналу збільшиться, збільшуючи тим самим втрати.
4. Додатковий шар у багатошаровій друкованій платі доведеться додати, щоб врахувати негативні коливання біполярних сигналів.

Сподіваюся, я переконливий

Я думаю, це більше пов’язано з програмованістю, умовними операторами та ефективним використанням та функціональністю транзисторів, ніж будь-що інше. Може бути очевидним, що вкладений ІФ відповідає дійсності, якщо через ланцюг проходить струм, але як програма знає, що робити, якщо рішення можна досягти тисячею різних шляхів? Це цікаво щодо ШІ, де пам’ять та навчання набагато важливіші за грубу обчислювальну силу.