Троичный компьютер | это... Что такое Троичный компьютер? (original) (raw)

	Проверить нейтральность. На странице обсуждения должны быть подробности.

Троичный компьютер — компьютер, построенный на двоичных и троичных логических элементах и узлах, работающий в двоичной и троичной системе счисления по законам двоичной и троичной логики с применением двоичных и троичных алгоритмов.

Содержание

• 1 История
• 2 Преимущества троичных ЭВМ (компьютеров)
• 3 Элементы троичных ЭВМ (компьютеров)
  • 3.1 Импульсные
  • 3.2 Потенциальные
    * 3.2.1 Трёхуровневые
    * 3.2.2 Двухуровневые
    * 3.2.3 Смешанные
• 4 Узлы троичных ЭВМ
• 5 Будущее
• 6 См. также
• 7 Примечания
• 8 Ссылки

История

• 1203 г., Фибоначчи (Леонардо Пизанский) (Пиза, Италия) сформулировал «задачу о гирях» («задача Баше-Менделеева»[1]), доказал, что, при разрешении класть гири только на одну чашу весов, наиболее экономичной является двоичная система счисления[2], а при разрешении класть гири на обе чаши весов, наиболее экономичной является троичная симметричная система счисления[3][4], и опубликовал её в "Книге абака" (Liber abaci).

Витраж с изображением машины Томаса Фаулера в Храме святого Михаила (St. Michael’s Church in Torrington, Devon)[5]

• 1840 г., Томас Фоулер (англ.) (Торрингтон, графство Девон, Англия, Великобритания) построил механическую троичную вычислительную машину (умножитель с 55-тритным регистром результата), одну из самых ранних механических вычислительных машин[6][7].
• 1947 г., в работе [8], выполненной под руководством Джона фон Неймана (США), упоминается, но не обсуждается троичная система счисления.

Первая опытная троичная ЭВМ «Сетунь»

• 1958 г., Н. П. Брусенцов построил в МГУ первую опытную электронную троичную ЭВМ (компьютер) «Сетунь»[9] на ячейках из ферритдиодных магнитных усилителей переменного тока[10], работавших в двухбитном троичном коде, четвёртое состояние двух битов не использовалось. Для передачи данных использовалась однопроводная система[11].

Первая серийная троичная ЭВМ «Сетунь»

• 1959 г., под руководством Н. П. Брусенцова (ВЦ МГУ) разработана первая серийная троичная ЭВМ «Сетунь». С 1962 г. по 1964 г. было выпущено около 50 ЭВМ "Сетунь"[12].

ЭВМ «Сетунь-70»

• 1970 г., Н. П. Брусенцов построил в МГУ вторую электронную троичную ЭВМ (компьютер) «Сетунь-70».
• 1973 г., G. Frieder, A. Fong и C. Y. Chao (SUNY, Буффало, США), создали Ternac — экспериментальный троичный эмулятор на двоичной эвм, с арифметикой над 24-тритными целыми и 48-тритными действительными числами.

Трёхуровневая 3-тритная цифровая компьютерная система TCA2[13]

• 2008 г., (14 марта — 24 мая), Jeff Connelly, Chirag Patel и Antonio Chavez (Advised by Professor Phillip Nico) (California Polytechnic State University of San Luis Obispo, San Luis Obispo, Калифорния, США) построили трёхтритную цифровую компьютерную систему TCA2, версия v2.0[14], в трёхуровневой (3-Level CodedTernary, 3L CT, "однопроводной") системе троичных логических элементов на 1484-х интегральных транзисторах.

Снимок модели троичного контроллера 2BT3BTCA021[15] в логическом симуляторе Atanua

• 2011 г., (август), А. С. Куликов (Москва, Россия) построил 12288-тритную модель троичного контроллера с двухбитными и трёхбитными троичными шинами 2BT3BTCA021[15] в двухуровневых двухбитной (2-Level 2-Bit BinaryCodedTernary, 2L 2B BCT, "двухпроводной") и трёхбитной (2-Level 3-Bit BinaryCodedTernary, 2L 3B BCT, "трёхпроводной") системах троичных логических элементов в логическом симуляторе Atanua.

Преимущества троичных ЭВМ (компьютеров)

Троичные ЭВМ (компьютеры) обладают рядом преимуществ по сравнению с двоичными ЭВМ (компьютерами).

Удельное натуральнологарифмическое число кодов (чисел) (плотность записи информации) описывается уравнением , где — основание системы счисления[16]. Из уравнения следует, что наибольшей плотностью записи информации обладает система счисления с основанием равным основанию натуральных логарифмов, то есть равным числу Эйлера (е=2,71…). Эту задачу решали ещё во времена Непера при выборе основания для логарифмических таблиц. Из целочисленных систем счисления наибольшей плотностью записи информации обладает троичная система счисления.

Троичная логика целиком включает в себя двоичную логику, как центральное подмножество, поэтому троичные ЭВМ (компьютеры) могут делать почти всё, что делают двоичные ЭВМ (компьютеры), плюс возможности троичной логики.

Элементы троичных ЭВМ (компьютеров)

Известны троичные элементы следующих видов:

Импульсные

• Ферритодиодные троичные элементы Н. П. Брусенцова, аналогичные двоичным элементам ЛЭМ-1 Л. И.Гутенмахера (магнитные усилители)

[17] [18]

Потенциальные

Трёхуровневые

• Трёхуровневые потенциальные логические элементы (3-Level CodedTernary, 3L CT, "однопроводные"), в которых трём устойчивым состояниям соответствуют три уровня напряжения (положительное, нулевое, отрицательное), (высокое, среднее, низкое)[19][20][14]. Объём передаваемых данных увеличивается в 1,5 раза на один разряд. Амплитуда сигнала помехи до Uп/4 (до 25% от Uп).

Двухуровневые

• Двухуровневые, потенциальные (2-Level BinaryCodedTernary, 2L BCT), в которых логические элементы (инверторы) имеют два устойчивых состояния с двумя уровнями напряжения (высокое, низкое), а троичность работы достигается системой обратных связей (троичный триггер)[источник не указан 979 дней]. Амплитуда сигнала помехи до Uп/2 (до 50% от Uп).

Двухбитные

• • Двухуровневые двухбитные (2-Level 2-Bit BinaryCodedTernary, 2L 2B BCT, "двухпроводные")[21]. По скорости приблизительно на 1/3 уступают троичным двухуровневым трёхбитным триггерам[источник не указан 979 дней]. По сравнению с обычными двоичными триггерами в 1,5 раза увеличивают прямые аппаратные затраты[источник не указан 979 дней].

Трёхбитные

• • Двухуровневые трёхбитные (2-Level 3-Bit BinaryCodedTernary, 2L 3B BCT, "трёхпроводные")[источник не указан 979 дней]. На 1/3 быстрее по сравнению с троичными двухуровневыми двухбитными триггерами. По сравнению с обычными двоичными RS-триггерами увеличивают объём хранимых и передаваемых данных в 1,5 раза на один разряд. Наиболее экономичны с точки зрения аппаратных затрат (уменьшают прямые аппаратные затраты приблизительно на 5,7 % по сравнению с аппаратными затратами на обычных двоичных триггерах)[источник не указан 979 дней].

Смешанные

• Смешанные, в которых вход данных трёхуровневый по одной линии и земле, а выход данных двухуровневый по трём линиям и земле. [22]

Узлы троичных ЭВМ

• Троичные сумматоры

Полный троичный тринарный (трёхоперандный) одноразрядный сумматор является неполной троичной логической тринарной (трёхоперандной) функцией.

• Троичные триггеры
• Троичные регистры

Простейшие троичные процессоры на троичных регистрах сдвига, выполняющие операции умножения и деления на и , прибавления и вычитания и , умножения и деления на и , прибавления и вычитания и описаны в [источник не указан 979 дней].

Будущее

Дональд Кнут отмечал, что из-за массового производства двоичных компонентов для компьютеров, троичные компьютеры занимают очень малое место в истории вычислительной техники. Однако троичная логика элегантнее и эффективнее двоичной и в будущем, возможно, вновь вернутся к её разработке. [23]

В работе [24] возможным путём считают комбинацию оптического компьютера с троичной логической системой. По мнению авторов работы, троичный компьютер, использующий волоконную оптику, должен использовать три величины: 0 или ВЫКЛЮЧЕНО, 1 или НИЗКИЙ, 2 или ВЫСОКИЙ.

Оптическая троичная двухуровневая трёхразрядная (трёхбитная) одноединичная (однонулевая, однозначная) система из-за передачи за один такт одного трита увеличивает скорость передачи данных по одному разряду в 1,5 раза на один разряд, по n троичным разрядам ещё больше, при этом уменьшаются удельные аппаратные затраты.

Будущий потенциал троичной вычислительной техники был также отмечен такой компанией как Hypres, которая активно участвует в троичной вычислительной технике. IBM в своих публикациях также сообщает о троичной вычислительной технике, но активно не участвует в ней.

См. также

• Троичная система счисления
• Троичный разряд
• Троичная логика
• Троичный триггер
• Троичный регистр
• Троичный полусумматор
• Троичный сумматор
• Троичный процессор
• Троичная ячейка памяти
• Троичная SRAM
• Троичные алгоритмы
• Компьютер
• Сетунь (компьютер)
• Ternac
• Суперкомпьютер
• Три

Примечания

1. ↑ Славянская «золотая» группа. Mузей Гармонии и Золотого Сечения.
2. ↑ «Liber аbaci» Леонардо Фибоначчи. Наталья Карпушина. Задача 4. Вариант 1
3. ↑ «Троичный принцип» Николая Брусенцова. Mузей Гармонии и Золотого Сечения
4. ↑ «Liber аbaci» Леонардо Фибоначчи. Наталья Карпушина. Задача 4. Вариант 2
5. ↑ The ternary calculating machine of Thomas Fowler
6. ↑ Троичная механическая счётная машина Томаса Фоулера.
7. ↑ Сайт Томаса Фоулера
8. ↑ Раздел 5.2 Choice of binary system
9. ↑ Троичные ЭВМ “Сетунь” и “Сетунь 70”. Н.П. Брусенцов, Рамиль Альварес Хосе
10. ↑ Брусенцов Н. П. Троичные ЭВМ "Сетунь" и "Сетунь 70" // Международная конференция SORUCOM. — 2006.
11. ↑ Брусенцов Н. П. Электромагнитные цифровые устройства с однопроводной передачей трёхзначных сигналов // Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. XIV Всесоюзное совещание (Москва, сентябрь 1972 г.). — Москва: Наука, 1972. — С. 242-244.
12. ↑ Забытая история советских ЭВМ. Владимир Сосновский, Антон Орлов
13. ↑ http://www.flickr.com/photos/theyoungthousands/sets/72157605274828930/ Trinary Computer
14. ↑ 1 2 http://xyzzy.freeshell.org/trinary/CPE%20Report%20-%20Ternary%20Computing%20Testbed%20-%20RC6a.pdf Ternary Computing Testbed 3-Trit Computer Architecture. Jeff Connelly, Computer Engineering Department, August 29th , 2008, with contributions from Chirag Patel and Antonio Chavez. Advised by Professor Phillip Nico. California Polytechnic State University of San Luis Obispo
15. ↑ 1 2 А.С.Куликов. Троичные контроллеры и троичные ЭВМ (троичные компьютеры)
16. ↑ А. С. Куликов. Экономичность систем счисления с показательной весовой функцией
17. ↑ http://emag.iis.ru/arc/infosoc/emag.nsf/f0c3e40261f64c5b432567c80065e37d/72de119fdb628501c3257193004180c8?OpenDocument МГУ — не конкурент, а колыбель науки или о том, что в информационном обществе нельзя без Аристотеля. Н. П. Брусенцов. О «Сетуни», её разработках, производстве
18. ↑ http://www.trinitas.ru/rus/doc/0226/002a/02260054.htm АКАДЕМИЯ ТРИНИТАРИЗМА. Дмитрий Румянцев. Долой биты! (Интервью с конструктором троичной ЭВМ)
19. ↑ Троичная цифровая техника. Перспектива и современность. 28.10.05 Александр Кушнеров, Университет им. Бен-Гуриона, Беэр-Шева, Израиль.
20. ↑ http://www.trinary.cc/Tutorial/Tutorial.htm
21. ↑ http://trinary.ru/materials/ternary-binary-based-trigger Троичные триггеры на двоичных логических элементах
22. ↑ http://trinary.cc/Tutorial/Registers/Registers.htm
23. ↑ D.E. Knuth, The Art of Computer Programming — Volume 2: Seminumerical Algorithms, pp. 190—192. Addison-Wesley, 2nd ed., 1980. ISBN 0-201-03822-6.
24. ↑ Ternary Optical Computer

Ссылки

• Сайт материалов по троичной информатике (МГУ)
• Дмитрий Румянцев. Льюис Кэрролл и троичная машина
• http://www.trinitas.ru/rus/doc/0226/002a/02260054.htm Академия тринитаризма. Дмитрий Румянцев. Долой биты! (Интервью с конструктором троичной ЭВМ. Также в UPgrade февраль 27, 2009)
• «Сетунь-ВС». Программа-модель троичной ЭВМ «Сетунь» Брусенцова
• Виктор Лофгрен. Thunguska the ternary computer emulator.
• Виктор Лофгрен. Проект «Тунгуска» (эмулятор 6-разрядной троичной ЭВМ).
• Стив Грабб. Проект элементов и узлов троичного трёхуровневого компьютера.
• Брусенцов Н. П. Неадекватность двоичной информатики.
• Микросхема нового усилителя тока работающая в троичной системе.
• Стахов А. П. Троичный принцип Брусенцова, система счисления Бергмана и «золотая» троичная зеркально-симметричная арифметика
• http://web.archive.org/web/20060514100747/http://www.inria.fr/rapportsactivite/RA2004/r2d22004/uid51.html Team: r2d2. Multiple-Valued Logic architectures and circuits. Participants: Daniel Chillet, Ekue Kinvi-Boh, Olivier Sentieys. — команда, которая в 2004 г., в Catholic University of Louvain-La-Neuve (UCL) (Франция), выпустила первые полностью троичные микросхемы (64-term SRAM и 4-term сумматор).
• http://web.archive.org/web/20060112181303/http://www.inria.fr/rapportsactivite/RA2004/r2d22004/r2d2.pdf INRIA. Team R2D2. Reconfigurable and Retargetable Digital Devices. Renne. Activiti Report. 2004
• Будущее квантовых компьютеров — в троичных вычислениях
• Троичные цифровые системы и троичная логика
• Творец троичного компьютера[_неавторитетный источник?_]
• Сергей Матющенко. Первые «малогабаритные» компьютеры
• Творец троичной ЭВМ
• История компьютера. Троичный компьютер.
• Научная конференция, посвящённая пятидесятилетию ЭВМ «Сетунь»
• http://www.dialog-21.ru/news/digest.asp?id=123186 "Троичный Компьютер???"
• http://www.flickr.com/photos/theyoungthousands/sets/72157605274828930/ Фотографии конструкции и осциллограммы трёхуровневой 3-х тритной троичной цифровой компьютерной системы.
• http://xyzzy.freeshell.org/trinary/CPE%20Report%20-%20Ternary%20Computing%20Testbed%20-%20RC6a.pdf Ternary Computing Testbed 3-Trit Computer Architecture. Jeff Connelly, Computer Engineering Department, August 29th, 2008, with contributions from Chirag Patel and Antonio Chavez. Advised by Professor Phillip Nico. California Polytechnic State University of San Luis Obispo. Архитектура 3-х тритного троичного компьютера.
• http://www.arsvest.ru/archive/issue680/posidelki/view8787.html "Двоичную логику в отставку!"
• http://www.trinitas.ru/rus/doc/0226/002a/02260075.htm Академия тринитаризма. Румянцев Д. Льюис Кэрролл и троичная машина