Las computadoras solo pueden entender binario (es decir, 0 o 1). Quiero saber ¿Hay alguna forma en que las computadoras puedan entender más de 2 estados? Sé que es mucho más difícil construir componentes que usen más de dos estados / niveles / lo que sea. Por supuesto, si tenemos más de dos estados podríamos almacenar más datos por bit, al igual que nuestro sistema de números decimales puede contener muchos más datos en un solo dígito.
La razón principal es que es simplemente un lote hacer que los circuitos estén siempre en uno de los dos estados que tenerlos en los estados intermedios. La complejidad adicional, el costo y la penalización de velocidad para comprimir más estados en una sola señal superan cualquier ventaja ganada por la compresión.
Una conveniencia importante de usar solo dos estados es que cualquier señal puede amplificarse arbitrariamente en el medio. Esto da como resultado que la salida del amplificador golpee a un extremo u otro. Por lo tanto, la ganancia puede variar ampliamente y puede hacerse arbitrariamente grande.
Imagina un análogo humano de esto. Si tiene un interruptor de luz en la pared que está encendido o apagado, puede golpearlo para ponerlo en el otro estado. No importa si todavía lo está presionando un poco cuando llega allí, ya que tiene un límite mecánico incorporado. Puede presionarlo lo suficiente para hacer que cambie, o mucho más mientras no lo haga. t físicamente romperlo Ahora imagine que el interruptor tuviera 3 o más estados y quisiera establecerlo en uno de los estados intermedios. Tendría que ser mucho más cuidadoso para aplicar la cantidad justa de fuerza o viaje. Demasiado y terminas en el siguiente estado. No puedes simplemente hacer lo simple y rápido de golpearlo más.
Se requiere una complejidad similar para establecer el nivel de una señal en un estado intermedio. Esto cuesta partes, energía, y toma tiempo. Entonces, nuevamente tiene más complejidad para interpretar la señal cuando quiere usar su valor. Esto se puede hacer, pero no vale la pena.
Otro problema es que mantener una señal en un nivel intermedio probablemente tomaría más poder. Con una señal alta o baja, puede pensar en la señal conectada a la alimentación o a tierra a través de uno de los dos interruptores. Estos no toman energía para mantenerse completamente encendido o apagado, pero cualquier circuito para mantener una señal intermedia no tiene ese beneficio y es muy probable que requiera alimentación de reserva constante para mantenerla de esa manera.
En realidad, hay casos en los que hoy en día se utilizan más de dos niveles para codificar datos digitales. Hay algunas memorias flash a granel que funcionan en este principio. Los datos se almacenan en pilas de carga. Estas pilas pueden tener más de 2 tamaños. Se requiere complejidad adicional para decodificar el tamaño de las pilas cuando se realiza una lectura, pero en el caso de memorias flash grandes, esa complejidad adicional se gasta solo unas pocas veces en el circuito de lectura mientras que el ahorro de compresión se aplica a muchos millones de bits. así que la compensación vale la pena.
En realidad, hay muchas computadoras que usan muchos estados por bit desde el cambio de siglo. Se llaman computadoras analógicas. En realidad, la regla de cálculo se considera una computadora analógica y ha existido durante siglos. Solo busca en internet para obtener información.
Una breve pero útil descripción de si es posible implementar esquemas informáticos ternarios, decimales u otros: \ $ n \ $ se pueden encontrar esquemas de computación a mitad de camino a través de este artículo por Mark Chu-Carroll .
Y lo que es más importante, explica por qué virtualmente no se confiere ninguna ventaja al usar representaciones \ $ n \ $ base más grandes - \ $ n \ $ representaciones. El razonamiento de que usar base - \ $ n \ $ para grandes \ $ n \ $ permite más datos por bit es técnicamente cierto, pero en realidad no ayuda en la práctica. De manera similar, existe una obvia bijección entre las oraciones en inglés y los símbolos visuales, lo que se podría argumentar ingenuamente constituiría una forma de compresión de la información (ya que cada oración podría comprimirse en un solo símbolo), pero el hecho de que tienes que llevar una gigantesca mesa de consulta, así que es una especie de trampa.
Por supuesto, si tenemos más de dos estados podríamos almacenar más datos por bit, ...
Pero solo porque estás redefiniendo el significado de "bit". De acuerdo con la Teoría de la información no está cambiando el contenido de información sino simplemente la unidad Se usa para medirlo. De hecho, lo cambias de Bit a Ban , o alrededor de 3.32 bits :)
El costo de los circuitos para administrar y discernir tres estados activos en la mayoría de los casos sería más del doble del requerido para manejar dos. Considere cómo se diseña un inversor de dos estados para que pueda pasar un alto o bajo a través de cualquier número par de inversores y, después de algún retraso, terminar con el nivel lógico original. Ahora intente diseñar uno que pueda pasar por una selección de voltaje de uno de tres que se pueda transmitir de manera confiable de manera similar. Si la disipación de energía no fuera un problema, hay algunas formas en que podría lograrse de manera bastante razonable, pero en la mayoría de los casos la lógica de dos estados será mucho más fácil de diseñar.
Me preguntaba sobre esto hace un tiempo. Hay muchas respuestas posibles, pero quizás la razón más práctica es el consumo de energía. Un transistor típico utilizado en un circuito integrado moderno disipa una potencia casi nula cuando está en el estado lógico 0 o 1 . (O el voltaje del colector-emisor es casi cero, o la corriente del colector es casi cero).
Por lo tanto, en un chip contemporáneo, podemos decir que un transistor solo disipará cantidades considerables de energía cuando está en el proceso de cambiar entre los dos estados, y consume una energía muy baja cuando se encuentra en un estado particular.
Imagine que si hubiera más de dos estados posibles (otros valores "intermedios"), los transistores consumirían órdenes de magnitud más energía incluso cuando el sistema no está haciendo nada, lo que hace que la cosa sea económicamente inviable. Esta es (una de las razones) por la que la gran mayoría de nuestros circuitos digitales son binarios.
Un ejemplo común de circuito digital que usa más de dos estados por "bit" es la memoria flash, específicamente el flash MLC (Multi-Level-Cell). Para reducir el costo, esta memoria flash utiliza más de dos estados en una celda de memoria para representar más de un bit binario de información. Esto subvierte uno de los principales problemas de la lógica digital no binaria, es decir, que un transistor que está entre apagado y saturación consume energía adicional (como lo señala Vememo), ya que las celdas flash no consumen energía cuando están inactivas.
El lado negativo de MLC flash, vs SLC (Single-Level-Cell) flash, es una resistencia muy reducida, en términos de número de ciclos de borrado posibles antes de que las células se degraden y ya no se puedan programar correctamente.
ENIAC era la base 10, por lo que no solo es posible usar bases diferentes a 2, se usó la base 10 primero.
Según "50 años de cómputo del ejército: de ENIAC a MSRC", EDVAC fue la base 8 y ORDVAC I y II fueron la base 16.
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