¿Por qué las computadoras solo usan 0 y 1?

No los aceleraría. Ahora es fácil: para hacer una compuerta lógica básica como una NAND, las entradas lógicas tiran de la salida a Vdd o a tierra. Si usara niveles intermedios, necesitaría FET para ir a niveles como Vdd / 2 o Vdd / 4. Esto consumiría más energía y requeriría componentes que funcionen con mayor precisión, lo que requeriría más tiempo para establecerse en el nivel final. Si rellenara más valores en una sola unidad de datos, la precisión requerida aumentaría, al igual que el tiempo de establecimiento. El sistema binario utilizado ahora solo empuja el FET a Vcc.

exscape menciona la inmunidad al ruido, y eso es a lo que se refiere la precisión: cuánto puede desviarse la señal del nominal. En un sistema binario que puede ser casi el 50%, o más de 0.5 V en un procesador de 1.2 V. Si utiliza 4 niveles diferentes, con una separación de solo 300 mV, la inmunidad al ruido no puede ser mejor que 150 mV, es posible que 100 mV.

Tenga en cuenta que hay dispositivos Flash que usan múltiples niveles para almacenar más de 1 bit en una sola celda de memoria, eso es Flash MLC (Multi-Level Cell). Eso no aumenta la velocidad, pero contiene más datos en un solo chip.

El almacenamiento y el cálculo a nivel binario son muy baratos, pequeños y rápidos. Este texto puede ser demasiado simplificador, pero creo que llega al punto:

La lectura de una celda de memoria binaria consiste en un solo comparador simple que hace su trabajo: alto / bajo. El cálculo se reduce a tablas muy simples de cuatro combinaciones de entrada (00, 01, 10, 11) a dos bits de salida (0 y 1) en su mayoría.

Ahora, si tiene que comparar varios valores posibles, hay una configuración de comparador más complicada que es más lenta o más grande que la simple. Además, las tablas de cálculo se hacen más grandes, por lo que el cálculo también es más complicado. Si bien es posible que guardemos un área pequeña para reducir el almacenamiento, todo lo demás, como computación y amplificación; El transporte se volvería exponencialmente más difícil y lento.

Como se explicó en otra respuesta, toda la configuración también tendría que estar construida de manera más precisa para mantener la inmunidad al ruido.

Todas estas cosas combinadas significan: es mucho más eficiente colocar miles de millones de puertas binarias en un chip que solo medio billón de puertas cuaternarias.

Vaya por su casa o, si no tiene ninguno de estos tipos de interruptores, vaya a una ferretería, vea lo fácil o difícil que es poner y dejar el interruptor en medio de un apagado, agregando un tercer estado , ahora trata de ver si no puedes hacer para posiciones distinguidas. Otro ejemplo: tomar una lata de coque o una botella de cerveza o cualquier otro objeto que sea cilíndrico y ponerlo de lado, luego balancear una canica en la parte superior, ¿qué tan fácil, rápida y estable es esa canica equilibrada?

usar un transistor como interruptor es muy fácil, condúzcalo a un riel u otro, fácil de detectar la salida. Ahora, si intentara que todos los transistores no estuvieran en los interruptores de apagado, sino que se calibraran a diferentes rangos uno para cada estado (además de todos los encendidos y apagados, dos estados intermedios, como sugiere). Ahora todo el sistema tiene que ser mucho más preciso, caro, sujeto a errores y fallas, etc.

Básicamente esto se intentó, una o algunas de las primeras computadoras intentaron ser decimales (10 niveles de voltaje), falló. Ya sea un transistor de tubo o silicio, es significativamente más fácil, más barato, más rápido, más confiable usar el transistor como un interruptor y tener solo dos estados, riel inferior y riel superior.

Claramente se puede hacer. Todo el almacenamiento digital † en este planeta es de 4 estados. El ADN codifica los datos como uno de los cuatro pares de bases por bit, dispuestos en bytes de 3 bits cada uno. Por lo tanto, cada byte puede tener 64 estados diferentes.

† Excepto por una fracción infinitesimal creada artificialmente por una de las formas de vida sensibles.

El sistema de números binarios se compone de 0 y 1, como saben. Otros sistemas numéricos populares o utilizados anteriormente fueron los sistemas numéricos octal, hexadecimal y decimal. Binario, octal, decimal y hexadecimal tiene 2, 8, 10 y 16 dígitos respectivamente. Para implementar circuitos lógicos, el sistema binario es un poco menos complejo. ¿Por qué? Eso es porque solo podemos confiar en dos dígitos para construir los circuitos. El diseño del circuito es comparativamente más fácil de implementar. El uso del sistema de números binarios en el diseño de circuitos requiere menos tiempo, es menos complejo, necesita menos elementos de circuitos y, en todos los aspectos, es más económico que otros. Los sistemas octales y hexadecimales se utilizaron anteriormente en el diseño de computadoras. Pero eran complejos. Los circuitos también eran complejos. Así que los ingenieros comenzaron a usar el sistema binario para las ventajas mencionadas anteriormente.

  

¿Por qué se usa un sistema binario en lugar de un sistema decimal

Buena pregunta. En realidad, existen computadoras que no usan el sistema binario. Estas computadoras, construidas a partir de amplificadores operacionales, se llaman computadoras ANALÓGICAS . Las computadoras analógicas pueden sumar, restar, multiplicar y dividir, e incluso hacer algunos tipos de integración.

  

¿Por qué es más preferido el ordenador binario?

Las computadoras binarias son más precisas, a veces. Además, las computadoras binarias (como mi computadora portátil) pueden ser millones de veces más complejas. Supongo. Las computadoras analógicas deben operarse en ciertas condiciones limitadas y dar respuestas limitadas. Puedes hacer una computadora digital tan compleja como quieras.

Además de las otras respuestas, elaboré circuitos digitales nativos para lógica trinaria. Creo que existe un conjunto completo que se ejecuta tan rápido como los circuitos lógicos binarios (lo que significa que obtenemos los boos de rendimiento de 1.5x); Sin embargo, tiene un alto costo. Los circuitos queman energía en estado inactivo (no solo al cambiar) y, por lo tanto, tiene tanto calor para descargar que no vale la pena para las CPU modernas. Apenas podría beneficiarse de un autobús principal.