Тернарный компьютер - Ternary computer

Троичный компьютер (называемый также Trinary компьютером ) является тот , который использует троичную логику (то есть, основание 3 ) вместо более общей двоичной системы (то есть, базовых 2 ) в своих расчетах. Это означает, что он использует триты вместо битов , как это делает большинство компьютеров.

Типы состояний

Тернарные вычисления имеют дело с тремя дискретными состояниями, но сами троичные цифры могут быть определены по-разному:

Система состояния
Несбалансированная троичная 0 1 2
Дробный несбалансированный троичный 0 1 ⁄ 2 1
Сбалансированный троичный −1 0 1
Логика неизвестного состояния F ? Т
Двоичный код с троичной кодировкой Т F Т

История

Я часто задумываюсь, что если бы в младенчестве общества была принята тернарная вместо денарно-нотации, машины, подобные современным, давно бы стали обычным явлением, поскольку переход от ментального к механическому расчету был бы настолько очевиден и прост.

-  Томас Фаулер , письмо сэру Джорджу Бидделлу Эйри

Одна из первых вычислительных машин, построенная полностью из дерева Томасом Фаулером в 1840 году, работала в сбалансированной тройной системе. Первый современный, электронный троичный компьютер, Сетунь , был построен в 1958 году в Советском Союзе в МГУ по Брусенцов , и он имел заметные преимущества по сравнению с бинарными компьютеров , которые в конечном итоге заменить его, например, снижение потребления электроэнергии и снижения себестоимости продукции . В 1970 году Брусенцов построил усовершенствованную версию ЭВМ, которую назвал Сетунь-70. В США эмулятор троичных вычислений Ternac, работающий на двоичной машине, был разработан в 1973 году.

Тройной компьютер QTC-1 был разработан в Канаде.

Сбалансированный тройной

Основная статья: Сбалансированная троичная

Тернарные вычисления обычно реализуются в терминах сбалансированных троичных чисел, в которых используются три цифры -1, 0 и +1. Отрицательное значение любой сбалансированной троичной цифры можно получить, заменив каждый + на - и наоборот. Число легко вычесть, инвертируя цифры + и -, а затем используя обычное сложение. Сбалансированная троичная система может выражать отрицательные значения так же легко, как и положительные, без необходимости в начальном отрицательном знаке, как с несбалансированными числами. Эти преимущества делают некоторые вычисления более эффективными в троичном режиме, чем в бинарном. Учитывая, что знаки цифр являются обязательными, а ненулевые цифры имеют только величину 1, запись, в которой отбрасываются единицы и используются только ноль и знаки + - более краткая, чем при включении единиц.

Несбалансированная троичная

Тернарные вычисления могут быть реализованы в терминах неуравновешенных троичных чисел, в которых используются три цифры 0, 1, 2. Исходные 0 и 1 объясняются как обычный двоичный компьютер , но вместо этого использует 2 как ток утечки .

Первая в мире конструкция несбалансированного тройного полупроводника на большой пластине была реализована исследовательской группой под руководством Ким Кён Рока из Ульсанского национального института науки и технологий в Южной Корее, которая поможет в разработке микрочипов малой мощности и высокой вычислительной мощности в будущем. Эта тема исследования была выбрана в качестве одного из будущих проектов, финансируемых Samsung в 2017 году, опубликована 15 июля 2019 года.

Возможные будущие приложения

С появлением массового производства двоичных компонентов для компьютеров значение троичных компьютеров уменьшилось. Однако Дональд Кнут утверждает, что в будущем они будут снова включены в разработку, чтобы воспользоваться преимуществами элегантности и эффективности тернарной логики. Один из возможных способов это сделать - объединить оптический компьютер с троичной логической системой. Тройной компьютер, использующий волоконную оптику, мог бы использовать темноту как 0 и две ортогональные поляризации света как +1 и -1. IBM также нечасто сообщает о темах троичных вычислений (в своих статьях), но активно этим не занимается.

Джозефсона был предложен в качестве сбалансированной ячейки памяти тройной, с использованием циркулирующего сверхпроводящих токов, либо по часовой стрелке, против часовой стрелки, или выключить. «Преимуществами предложенной схемы памяти являются возможность высокоскоростных вычислений, низкое энергопотребление и очень простая конструкция с меньшим количеством элементов из-за тройной операции».

В 2009 году был предложен квантовый компьютер, который использует квантовое тройное состояние, кутрит , а не типичный кубит .

Тернарные компьютеры в популярной культуре

В романе Роберта А. Хайнлайна « Time Enough for Love» разумные компьютеры Секундуса, планеты, на которой разворачивается часть рамочной истории, включая Минерву, используют несбалансированную троичную систему. Минерва, сообщая результат вычислений, говорит: «триста сорок одна тысяча шестьсот сорок ... исходное троичное считывание - пара единиц пара запятая единица ноль ноль запятая пара пара запятая единица ноль ноль точка ноль».

Виртуальные адепты в ролевой игре Mage: The Ascension используют троичные компьютеры.

В веб-комиксе Schlock Mercenary Говарда Тайлера каждый современный компьютер - это троичный компьютер. ИИ используют дополнительную цифру как «возможно» в логических операциях (истина / ложь), таким образом имея гораздо более глубокое понимание нечеткой логики, чем это возможно с двоичными компьютерами.

В Conjoiners, в Аластер Рейнольдс ' Revelation Space серии, используйте троичной логики для программирования своих компьютеров и нанотехнологических устройств.

В рассказе Станислава Лема «Охота» робота, за которым охотится главный герой, зовут Сетаур, самопрограммируемый электронный тернарный автомат Racemic.

Пришельцы Тасен и Комато в компьютерной игре Iji используют троичную логику для программирования своих нанотехнологий.

дальнейшее чтение

  • Голод, Фрэнсис (2007). Eine Recherche über den sowjetischen Ternarcomputer [ SETUN . Исследование советского троичного компьютера . Institut für Buchkunst Leipzig . ISBN 978-3-932865-48-0.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки