Háromfázisú számítógép

A hármas számítógép  olyan bináris és hármas logikai elemekre és csomópontokra épülő számítógép [1] , amely a bináris és hármas logika törvényei szerint bináris és hármas számrendszerben működik bináris és trináris algoritmusok segítségével .

Történelem

• 1203  -ban Fibonacci ( Pisai Leonardo ) ( Pisa , Olaszország ) megfogalmazta a " súlyokkal kapcsolatos problémákat " ("Bashe- Mengyelejev -probléma " [2] ), és bebizonyította, hogy ha csak egy mérleg serpenyőre engedik a súlyokat, akkor a leggazdaságosabb kettes számrendszer [3] , és mindkét mérleg súlyozásának engedéllyel a leggazdaságosabb a háromtagú szimmetrikus számrendszer [4] [5] , és az Abacus könyvében ( Liber abaci ) publikálta.
• 1840 Thomas Fowler [  ( Nagy Torrington, Devon , Anglia , Egyesült Királyság ) épített egy mechanikus hármas számítógépet ( 55 trit eredményregiszterrel rendelkező szorzó ), az egyik legkorábbi mechanikus számítógép [6] [7] .
• 1947 -ben a John von Neumann ( USA ) irányításával készült  munkában [8] a hármas számrendszert említik, de nem tárgyalják.
• 1958  -ban N. P. Brusencev a Moszkvai Állami Egyetemen megépítette az első kísérleti elektronikus hármas számítógépet (számítógépet) " Setun " [9] ferritdióda mágneses váltakozó áramú erősítők celláin [10] , amely kétbites hármas kódban működik, a negyedik állapot két bitet nem használtak. Az adatátvitelhez egyvezetékes rendszert [11] használtak . Az Egyesült Államokban akkoriban a hármas számítógép előnyeit és hátrányait is mérlegelték, és az elvégzett elméleti tanulmányok után nem kezdtek el hármas számítógépet építeni.
• 1959 -ben N. P. Brusentsov (Moszkvai Állami Egyetem Számítógépes Központja)  vezetésével kifejlesztették az első soros háromkomponensű "Setun" számítógépet. 1962 és 1964 között a kazanyi matematikai gépek üzeme 46 Setun számítógépet gyártott [12] .
• 1970  -ben N. P. Brusencov megépítette a második elektronikus hármas számítógépet (számítógépet) a " Setun-70 " a Moszkvai Állami Egyetemen , amelynek vezető rendszerprogramozója Ramil Alvarez José volt .
• 1973  -ban G. Frieder, A. Fong és CY Chao ( SUNY , Buffalo , USA ) megalkotta a Ternac -ot  , egy kísérleti hármas emulátort 24-trites egész számok és 48-trites valós számok feletti aritmetikával egy Burroughs B1700 bináris számítógépen .

• 2008 ( március 14. és  május  24. között) Jeff Connelly , Chirag Patel és Antonio Chavez Phillip Nico professzor támogatásával ( San Luis Obispo Kaliforniai Állami Műszaki Egyetem , San Luis Obispo , Kalifornia , USA ) háromhármas digitális számítógépes rendszert építettek. TCA2, verzió v2.0 [14] , háromszintű (3-Level LevelCodedTternary, 3L LCT, "single-wire") hármas logikai elemekből álló rendszerben 1484 integrált tranzisztoron.   

A hármas számítógépek (számítógépek) előnyei

A hármas számítógépek (számítógépek) számos előnnyel rendelkeznek a bináris számítógépekkel (számítógépekkel) szemben.

Trits hozzáadásakor a háromszoros félösszeadókban és a háromszoros összeadókban az összeadások száma egyszer kevesebb, mint a bináris félösszeadókban és a bináris összeadókban, így az összeadás sebessége 1,58 ..-szeres (58% ) több.

Szimmetrikus hármas számrendszer használatakor mind az összeadás, mind a kivonás ugyanazon kétargumentumos (kétoperandusos) félösszeadók-félkivonókban vagy teljes háromargumentumos (háromoperandusos) összeadókban-kivonókban történik anélkül, hogy negatív számokat konvertálnánk kiegészítő kódok , vagyis valamivel gyorsabban, mint a bináris félösszeadóknál és a bináris teljes összeadóknál, amelyekben az összeadást a negatív számok két átalakításával történő kivonásra használják, először az első , majd a második komplementerre , azaz kettőre. további műveletek („inverzió” és „+1”) minden negatív taghoz.

Az összeadást erősen gátolják az átvitelek, amelyek 8-ból 4 esetben (az esetek 50%-ában) bináris összeadóban , 18-ból 9 esetben (az esetek 50%-ában) hármas aszimmetrikus összeadóban, 8 esetben pedig 8 esetben fordulnak elő. 27-ből egy hármas szimmetrikus összeadóban

A 3 bites 3B BCT hármas fizikai kódoló és átviteli rendszer 15,3%-kal gyorsabb teljesítményt nyújt, mint a hagyományos bináris kódoló és átviteli rendszer [15] , ami tovább növeli a teljesítményt.

A 3 bites hármas fizikai 3B BCT hármas adatkódoló rendszer redundáns (8 kódból csak 3 kerül felhasználásra), ami lehetővé teszi a hibák észlelését és javítja a termék megbízhatóságát.

Összegezve, a tartós termékek teljesítménynövekedésének körülbelül kétszerese az egyszeri hardverköltség körülbelül 1,5-szeresét téríti meg. Egyes eldobható termékekben a teljesítmény és a megbízhatóság növekedése meghaladhatja a hardverköltségek növekedését.

Ezenkívül 4 unáris, 16 bináris és 256 hármas bináris logikai függvény helyett 27 unáris, 19 683 bináris és 7 625 597 484 987 hármas (háromoperandusos) hármas logikai függvény jelenik meg a hármas számítógépeken , amelyek sokkal erősebbek, mint a binárisok. A „logikai erő” növekedése ismeretlen számú alkalommal, talán 19 683/16 = 1 230-szoros, vagy 7 625 597 484 987/256 = 29 787 490 175-szeres (nincs módszertan a „logikai erők” összehasonlítására, de sokkal növelheti a logikai teljesítménye” még lassú fizikai rendszerek kódolására és adatátvitelére, beleértve a háromszintűt is (3-LevelCodedTernary (3L LCT), „single-wire”).

Csakúgy, mint a bináris számítógépekben a 2-vel való osztás egész számoknál a kód 1 bittel jobbra történő eltolása, a mantissza és a kitevő (lebegőpont) formájú számok esetében pedig az 1-es kitevőből való kivonásával történik. hármas számítógépek egész számokhoz a kód 1 bittel jobbra tolásával, a mantissza és kitevő (lebegőpont) formájú számok esetében pedig a kitevőből kivonva az 1 osztódik 3-mal. algoritmusok, és egyes hármas algoritmusok gyorsabban működnek, mint a bináris algoritmusok, gyorsabban működnek a hármas számítógépeken, mint a bináris számítógépeken, ami kismértékben megnöveli egyes problémák megoldásának sebességét, különösen a hármas számítógépeken.

A háromtagú rendszerben a számjelnek mindhárom jelentése lehet: „-”, „0” és „+”, vagyis a számjel hármas lényege jobban használható. Ez megtehető a bináris rendszerben, de a bináris rendszerben a szám előjelenként két bináris számjegy (bit) szükséges.[ clear ] , és a hármas rendszerben csak egy hármas számjegy van (trit).

Előfordulhat, hogy eleinte a binárisnál erősebb hármas logikát használó alkalmazáscsomagok, különösen a hármas jellegű feladatokban (RGB képek feldolgozása, háromdimenziós (volumetrikus) x, y, z-problémák stb.) jelentősen megnövelik a hatást. csökkenti a hagyományos bináris számítógépeken sok hármas probléma megoldásának idejét (a hármas számítógépek bináris emulációja és a bináris számítógépeken a hármas logika).

A kódok (számok) fajlagos természetes logaritmikus számát (információrögzítési sűrűséget) az egyenlet írja le , ahol a [16] számrendszer  alapja . Az egyenletből az következik, hogy a legnagyobb rögzítési sűrűség[ ismeretlen kifejezés ] az információnak van egy számrendszere, amelynek alapja megegyezik a természetes logaritmusok alapjával , azaz egyenlő az Euler-számmal \u003d 2,71... Ezt a problémát Napier idejében megoldották, amikor a logaritmikus táblázatok alapját választották. .

A számok tárolásánál a hármas rendszer gazdaságosabb a felhasznált karakterek számát tekintve, mint a bináris és a decimális. A hármas logika is kompatibilis a binárissal . Azonban egy olyan hármas logikán alapuló számítógép esetében, amely teljesen hasonló lenne a meglévő binárisokhoz (és további előnyökkel járna a megnövekedett információfeldolgozás intenzitása és a folyamatszinkronizálást biztosító fejlesztés), akkor egy ilyen számítógép kompatibilisnek kell lenniük a binárisokkal, hogy információkat cseréljenek velük. [17]

Háromkomponensű számítógépek (számítógépek) elemei

A következő típusú háromkomponensű elemek ismertek:

Impulzus

• N. P. Brusentsov ferritodióda hármas elemei , hasonlóak L. I. Gutenmakher LEM - 1 bináris elemeihez ( mágneses erősítők )

[18] [19]

Potenciális