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wangyikeco木蟲 (正式寫手)
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第一批三進(jìn)制計(jì)算機(jī)
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三進(jìn)制計(jì)算機(jī)，是以三進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)為基礎(chǔ)而發(fā)展的計(jì)算機(jī)。 歷史 于 1840 年托馬斯·福勒就以平衡三進(jìn)制的設(shè)計(jì)，使用木材建造了一臺早期的計(jì)算機(jī)。第一臺數(shù)字電子三進(jìn)制計(jì)算機(jī) Сетунь，是于 1958 年在蘇聯(lián)莫斯科國立大學(xué)由 Nikolay Brusentsov 所建造，它比二進(jìn)制計(jì)算機(jī)在未來發(fā)展上更有優(yōu)勢，但二進(jìn)制計(jì)算機(jī)因其低耗電和低廉的生產(chǎn)成本，而于現(xiàn)代盛行。1970 年，布魯納多夫構(gòu)建了一個(gè)增強(qiáng)版本，他稱之為 Сетунь 70。在 1973 年美國開發(fā)了在二進(jìn)制計(jì)算機(jī)器上模擬三進(jìn)制計(jì)算的 Ternac 模擬器。 隨著技術(shù)進(jìn)步，真空管和晶體管等計(jì)算機(jī)元器件被速度更快、可靠性更好的鐵氧體磁芯和半導(dǎo)體二極管[來源請求]取代。這些電子組件組成了很好的可控電流變壓器，這為三進(jìn)制邏輯電路的實(shí)現(xiàn)提供了可能性，因?yàn)殡妷捍嬖谥N狀態(tài)：正電壓（1）、零電壓（0）和負(fù)電壓（-1）。 Сетунь（拉丁字母轉(zhuǎn)寫：Setun）和Сетунь 70是蘇聯(lián)的莫斯科國立大學(xué)研究員設(shè)計(jì)的第一批三進(jìn)制計(jì)算機(jī)。 Сетунь是一臺帶有快速乘法器的時(shí)序計(jì)算機(jī)。小型的鐵氧體隨機(jī)存儲器（容量為3頁，即54字）充當(dāng)緩存，在主磁鼓存儲器中交換頁面。這臺計(jì)算機(jī)支持24條指令，其中3條為預(yù)留指令，目前不用。Сетунь 70是一臺雙堆棧計(jì)算機(jī)。其回叫堆棧用來調(diào)用子程序。這一簡單的改進(jìn)啟發(fā)了荷蘭計(jì)算機(jī)科學(xué)家艾茲格·W·迪科斯徹，為他日后提出結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)思想打下了基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)計(jì)劃由科學(xué)院院士С·Л·Соболев在1956年發(fā)起。該計(jì)劃旨在為大專院校、科研院所、設(shè)計(jì)單位和生產(chǎn)車間提供一種價(jià)廉物美的計(jì)算機(jī)。為此，С·Л·Соболев在莫大計(jì)算機(jī)中心成立了一個(gè)最初由4名副博士、5名學(xué)士組成研究小組。С·Л·Соболев、К·А·Семендяев、М·Р·Шура-Бура和И·С·Березин是這個(gè)小組的永久成員。在該小組開發(fā)和研制下，Сетунь的樣機(jī)于1958年12月準(zhǔn)備完畢。在頭兩年測試期，Сетунь幾乎不需要任何調(diào)試就運(yùn)行得非常順利，它甚至能執(zhí)行一些現(xiàn)有的程序。1960年，Сетунь開始公共測試。 1960年4月，Сетунь就順利地通過了公測。它在不同的室溫下都表現(xiàn)出驚人的可靠性和穩(wěn)定性。它的生產(chǎn)和維護(hù)也比同期其它計(jì)算機(jī)要容易得多，而且應(yīng)用面廣，因此Сетунь被建議投入批量生產(chǎn)。 可是，蘇聯(lián)官僚對這個(gè)經(jīng)濟(jì)計(jì)劃外的科幻產(chǎn)物持否定的態(tài)度且勒令其停產(chǎn)。而此時(shí)，對Сетунь的訂單卻如雪片般從各方飛來，但10到15臺的年產(chǎn)量遠(yuǎn)不足以應(yīng)付市場需求。很快，計(jì)劃合作生產(chǎn)Сетунь的工廠倒閉了。1965年，Сетунь停產(chǎn)了。取而代之的是一種二進(jìn)制計(jì)算機(jī)，但價(jià)格卻貴出2.5倍。 Сетунь總共生產(chǎn)了50臺（包括樣機(jī)）。從加里寧格勒到雅庫茨克，從阿什哈巴德到新西伯利亞，全蘇都能看到Сетунь的身影。各地都對Сетунь的反應(yīng)不錯，認(rèn)為它編程簡單（不需要使用匯編語言），適用于工程計(jì)算、工業(yè)控制、計(jì)算機(jī)教學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域。 Сетунь 70 有了Сетунь的成功經(jīng)驗(yàn)，研究員們決定不放棄三進(jìn)制計(jì)算機(jī)的計(jì)劃。他們在1970年推出了Сетунь 70型計(jì)算機(jī)。Сетунь 70對三進(jìn)制的特性和概念有了進(jìn)一步的完善和理解：建立了三進(jìn)制字節(jié)——tryte（對應(yīng)于二進(jìn)制的byte），每個(gè)三進(jìn)制字節(jié)由6個(gè)三進(jìn)制位（trit，約等于9.5個(gè)二進(jìn)制位bit）構(gòu)成；指令集符合三進(jìn)制邏輯；算術(shù)指令允許更多的操作數(shù)長——1、2和3字節(jié)（三進(jìn)制），結(jié)果長度也擴(kuò)展到6字節(jié)（三進(jìn)制）。 對Сетунь 70而言，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的字的概念已經(jīng)失去意義了。編程的過程就是對三進(jìn)制運(yùn)算和三進(jìn)制地址的操作。這些基于三進(jìn)制字節(jié)的命令將會通過對虛擬指令的編譯而得到。 Сетунь 70成了莫斯科國立大學(xué)三進(jìn)制計(jì)算機(jī)的絕唱。由于得不到上級的支持，這個(gè)科研項(xiàng)目不得不無限期停頓下來 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 平衡三進(jìn)制 未來應(yīng)用的潛能 隨著生產(chǎn)二進(jìn)制計(jì)算機(jī)組件的經(jīng)濟(jì)規(guī)模出現(xiàn)，三進(jìn)制計(jì)算機(jī)受到關(guān)注而流行于世的可能性已經(jīng)降低。然而高德納認(rèn)為，以三元邏輯的簡單設(shè)計(jì)與高效，可能會有人再次投入研發(fā)；有種可能的可行方案是將光學(xué)計(jì)算機(jī)與三元邏輯系統(tǒng)相結(jié)合。使用光纖的三元計(jì)算機(jī)可以使用 0 和 2 的正交偏振光作為 1 和 -1。IBM 也有報(bào)導(dǎo)三元計(jì)算主題的論文，但它并沒有積極參與其中。 約瑟夫森結(jié)已被提出作為一個(gè)平衡的三元存儲器單元，采用循環(huán)超導(dǎo)電流，無論是順時(shí)針、逆時(shí)針，或關(guān)斷�！坝捎谌僮�，所提出的存儲器電路的優(yōu)點(diǎn)是具有高速計(jì)算能力，低功耗和非常簡單的構(gòu)造，并具有較少的組件�！� 2009 年，量子計(jì)算機(jī)被提出使用量子三態(tài) qutrit，而不是典型的量子位。當(dāng)量子元素的基態(tài)數(shù)為 d 時(shí)，稱為 qudit。 |
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三進(jìn)制計(jì)算機(jī)中數(shù)的表示 計(jì)算機(jī)的初期發(fā)展過程中，蘇聯(lián)有一些實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的計(jì)算機(jī)，是以平衡三進(jìn)制而不是二進(jìn)制來設(shè)計(jì)制造的，其中最著名的是由尼古拉·布魯金索夫和謝爾蓋·索博列夫建造的 Сетунь。 與現(xiàn)在通行的二進(jìn)制相比，平衡三進(jìn)制的實(shí)驗(yàn)性設(shè)計(jì)具有許多計(jì)算科學(xué)上的優(yōu)勢。 特別是，正負(fù)一致性可以加快多位乘法中的進(jìn)位速率，而舍入截?cái)喈?dāng)量則會減少對分?jǐn)?shù)做舍入的進(jìn)位次數(shù)。 在平衡三進(jìn)制中，單一位數(shù)的乘法表不需用到進(jìn)位，而加法表只會有兩個(gè)對稱進(jìn)位而不是三個(gè)。 注：以下部分以“'”為十進(jìn)制數(shù)萬位分隔符 基本概念 位（trit）：對稱三進(jìn)制的數(shù)位； 字節(jié)（tryte）：莫斯科大學(xué)的Сетунь以6位為1個(gè)字節(jié)，單字節(jié)整數(shù)的表示范圍為：-364~+364； 字（word）：參照二進(jìn)制，以2個(gè)字節(jié)為1個(gè)字，單字整數(shù)的表示范圍為：-26'5720~+26'5720; 整數(shù) 紐約州立大學(xué)在1973年開發(fā)的測試機(jī)Ternac，采用24位表示一個(gè)整數(shù)，表示范圍為-1412'1476'8240~+1412'1476'8240 定點(diǎn)數(shù) 定點(diǎn)數(shù)的表示方法和整數(shù)一樣。只是會預(yù)先指定小數(shù)點(diǎn)的位置。 比如采用48位表示一個(gè)實(shí)數(shù)，整數(shù)部分、小數(shù)部分各24位。則，表示范圍為-1412'1476'8240.5~+1412'1476'8240.5，精度為3^-24（3.54*10^-12） 浮點(diǎn)數(shù) Ternac，采用48位表示一個(gè)實(shí)數(shù)，其中尾數(shù)42位，指數(shù)6位。 參照IEEE754的浮點(diǎn)數(shù)表示法，對稱三進(jìn)制的表示法如下： 1個(gè)符號位（整數(shù)部分）+尾數(shù)域41位（小數(shù)部分）+指數(shù)域6位 整數(shù)部分為1是正的規(guī)約數(shù)。表示范圍為0.5*3^-364+0.5*3^-405~0.5*3^365-0.5*3^323 整數(shù)部分為0的是零附近的數(shù)，是非規(guī)約數(shù)。非規(guī)約數(shù)的指數(shù)固定為-364，指數(shù)域并入尾數(shù)。表示范圍為0.5*3^-411-0.5*3^-364~0.5*3^-364-0.5*3^-411，精度為0.5*3^-411。 |
2樓2023-12-05 00:42:21
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