Komputer trójskładnikowy - Ternary computer

Trójargumentowy komputerowy (zwany także Trójka komputer ) to taka, która wykorzystuje potrójny logikę (czyli podstawa 3 ) zamiast bardziej wspólnym systemie binarnym (czyli podstawa 2 ) w swoich obliczeniach. Oznacza to, że używa trits zamiast bitów , jak robi to większość komputerów.

Rodzaje stanów

Obliczenia trójskładnikowe zajmują się trzema stanami dyskretnymi, ale same cyfry trójskładnikowe można zdefiniować w różny sposób:

System Stany
Niezrównoważony trójnik 0 1 2
Ułamkowe niezrównoważone trójczłonowe 0 1 ⁄ 2 1
Zrównoważony trójskładnikowy -1 0 1
Logika nieznanego stanu F ? T
Kod binarny trójskładnikowy T F T

Historia

Często przypominam sobie, że gdyby w okresie niemowlęctwa przyjęta została notacja trójczłonowa zamiast denarów, maszyny podobne do teraźniejszości byłyby dawno temu, zanim stałoby się to powszechne, ponieważ przejście od kalkulacji umysłowej do mechanicznej byłoby tak oczywiste i proste.

—  Thomas Fowler , List do Sir George'a Biddella Airy

Jedna z wczesnych maszyn liczących, zbudowana w całości z drewna przez Thomasa Fowlera w 1840 roku, działała w zrównoważonym trójskładniku. Pierwszy nowoczesny, elektroniczny komputer trójskładnikowy, Setun , został zbudowany w 1958 roku w Związku Radzieckim na Moskiewskim Uniwersytecie Państwowym przez Nikołaja Brusentsowa i miał wyraźną przewagę nad komputerami binarnymi, które ostatecznie go zastąpiły, takie jak niższe zużycie energii elektrycznej i niższe koszty produkcji . W 1970 Brusentsov zbudował ulepszoną wersję komputera, który nazwał Setun-70. W Stanach Zjednoczonych w 1973 roku opracowano emulator obliczeń trójskładnikowych Ternac działający na maszynie binarnej.

Komputer trójskładnikowy QTC-1 został opracowany w Kanadzie.

Zrównoważony trójskładnikowy

Główny artykuł: zrównoważony trójskładnikowy

Obliczenia trójczłonowe są powszechnie realizowane w postaci zbilansowanej trójskładnikowej , która wykorzystuje trzy cyfry -1, 0 i +1. Ujemną wartość dowolnej zrównoważonej cyfry trójskładnikowej można uzyskać, zastępując co + na − i na odwrót. Łatwo jest odjąć liczbę, odwracając cyfry + i −, a następnie stosując normalne dodawanie. Zrównoważona trójka może wyrażać wartości ujemne tak samo łatwo, jak dodatnie, bez potrzeby stosowania wiodącego znaku ujemnego, jak w przypadku liczb niezrównoważonych. Te zalety sprawiają, że niektóre obliczenia są bardziej wydajne w trójskładnikowych niż binarnych. Biorąc pod uwagę, że znaki cyfrowe są obowiązkowe, a cyfry niezerowe to tylko 1, zapis, który odrzuca jedynki i używa tylko zera i znaków + -, jest bardziej zwięzły niż w przypadku uwzględnienia jedynek.

Niezrównoważona trójskładnikowa

Obliczenia trójskładnikowe można zaimplementować w postaci niezrównoważonej trójskładnikowej, która wykorzystuje trzy cyfry 0, 1, 2. Oryginalne 0 i 1 są wyjaśnione jako zwykły komputer binarny , ale zamiast tego używa 2 jako prądu upływu .

Zespół badawczy kierowany przez Kim Kyung-rok z Ulsan National Institute of Science and Technology w Korei Południowej wdrożył pierwszy na świecie projekt niezrównoważonego trójskładnikowego półprzewodnika na dużej płytce , co pomoże w opracowaniu w przyszłości mikroukładów o niskim poborze mocy i dużej mocy obliczeniowej. Ten temat badań został wybrany jako jeden z przyszłych projektów finansowanych przez Samsung w 2017 roku, opublikowany 15 lipca 2019 roku.

Potencjalne przyszłe zastosowania

Wraz z pojawieniem się masowo produkowanych komponentów binarnych do komputerów, komputery trójskładnikowe straciły na znaczeniu. Jednak Donald Knuth twierdzi, że zostaną one sprowadzone do rozwoju w przyszłości skorzystać z elegancji i wydajności trójskładnikowych Logic. Jednym z możliwych sposobów, w jaki mogłoby to nastąpić, jest połączenie komputera optycznego z trójskładnikowym systemem logicznym . Komputer trójskładnikowy wykorzystujący światłowody może używać ciemności jako 0 i dwóch ortogonalnych polaryzacji światła jako +1 i -1. IBM również rzadko informuje o zagadnieniach przetwarzania trójskładnikowego (w swoich artykułach), ale nie jest w to aktywnie zaangażowany.

Złącze Josephsona zostało zaproponowane jako zrównoważona trójskładnikowa komórka pamięci, wykorzystująca krążące prądy nadprzewodnikowe, zgodne z ruchem wskazówek zegara, przeciwnie do ruchu wskazówek zegara lub wyłączone. "Zaletami proponowanego układu pamięci są możliwość szybkiego przetwarzania, niski pobór mocy oraz bardzo prosta konstrukcja z mniejszą liczbą elementów dzięki trójskładnikowemu działaniu."

W 2009 roku zaproponowano komputer kwantowy, który wykorzystuje trójskładnikowy stan kwantowy, qutrit , a nie typowy kubit .

Komputery trójskładnikowe w kulturze popularnej

W Robert A. Heinlein „s powieść dość czasu miłości , komputery rozumnych o Sekundus, planeta, na której część historii opraw jest ustawiony, tym Minerva, użyj niezrównoważony układ potrójny. Minerva, zgłaszając wynik obliczeń, mówi "trzysta czterdzieści jeden tysięcy sześćset czterdzieści ... oryginalny odczyt trójskładnikowy to para jednostek para przecinek jednostka zero zero przecinek para jednostek para przecinek jednostka zero zero punkt zero".

Wirtualni adepci w grze RPG Mage: The Ascension używają komputerów trójskładnikowych.

W komiksie internetowym Howarda Taylera Schlock Mercenary każdy nowoczesny komputer jest komputerem trójskładnikowym. Sztuczna inteligencja używa dodatkowej cyfry jako „być może” w operacjach logicznych (prawda/fałsz), dzięki czemu mają znacznie dokładniejsze zrozumienie logiki rozmytej niż jest to możliwe w przypadku komputerów binarnych.

Hybrydowcy w Alastair Reynolds ' Przestrzeń objawienia serii, należy potrójny logikę zaprogramować ich komputerów i urządzeń nanotechnologii.

W opowiadaniu Stanisława Lema „Polowanie” ścigany przez bohatera robot nazywa się Setaur, Self-programming Electronic Ternary Automaton Racemic.

Obcy Tasen i Komato w grze komputerowej Iji używają logiki trójskładnikowej do programowania swojej nanotechnologii.

Dalsza lektura

  • Głód, Franciszek (2007). Eine Recherche über den sowjetischen Ternarcomputer [ SETUN. Dochodzenie w sprawie sowieckiego komputera trójskładnikowego . Institut für Buchkunst Leipzig . Numer ISBN 978-3-932865-48-0.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki