0和1位样式/结构的替代


9

我到处都在寻找这个答案,或者至少是一个像这样的问题(即使汤姆的硬件也没有与此“显式”相关的任何东西)。

我的问题很简单:

在计算机体系结构中,当前的数据处理方式(使用0和1)是否有替代方法?

我在寻找要购买的新PC时遇到了这个问题,并研究了英特尔和其他处理器商如何花费数十亿美元在芯片上挤压更多的晶体管等(但这仅与我的问题部分相关)。

有人可能会说“ 0和1是表示数据的最低形式”,当此类计算机开始使用这种系统时,情况就是如此。今天还是这样吗?我们是否真的没有回到制图板上去寻找可能会缩小我们当前面临的处理需求的替代处理方法?

我对某些人知道,这个问题可能有一个简单的答案,您认为是正确的,但是只要考虑一下,然后一直回到0和1,甚至晶体管本身,就使您想知道是否每个替代品都可以那里存在体系结构的方法或步骤(不仅仅是0和1表示)。

我个人的观点与以下问题无关: “我相信,由于当前PC的复杂性,在今天的最低水平上能够完成比0 | 1处理更复杂的功能的可能性,仅仅是因为那种类型的处理似乎违反了PC旨在解决的复杂解决方案的目标”


2
如果您添加超过0/1的更多级别,事情将变得越来越复杂。
Renan

3
由于建议您回到制图板上,您能否说明为什么简单(如0和1)是不好还是效率低下的原因?
卡兰2013年


1
我看不出这是如何基于意见的,它可能更适合CS.SE,但这是一个有趣的问题,有特定的答案。
terdon

可能存在,但并非所有客户级别的硬件。谈论二进制的替代方法。
Ramhound

Answers:


12

0/1结构确实是表示和存储数据的最简单方法。但是请记住,在引入数字技术(用于存储)之前,设备使用了模拟存储解决方案。还请记住,量子计算目前正在研究和实施中(但仍处于早期阶段),它是另一种数据表示和处理方法。


关于当前的日常计算,请注意,必须采用0/1架构(或true / false,on / off等),因为当前技术依赖于数字(2-状态)流。如果您尝试在最基本的层次上使内容变得更复杂,则最终将使系统更难以维护和理解其工作方式。我并不是说这是不可能的-正如我所说的那样,“下一件大事”正在逼近我们,但必须非常小心地做,以免弄乱。试图无缘无故地使事情变得更复杂不是一个好主意。但是,在我之前的例子中,量子计算是一个例外,因为它是一个新兴的科学领域,最重要的是,与数字技术相比,效率更高。


此外,已经提出了三元计算机(三态而不是二态技术)的思想,但由于以下几个原因并未得到广泛应用:

构建使用两个以上状态/级别/任何状态的组件要困难得多。例如,逻辑中使用的晶体管要么处于闭合状态,根本不导通,要么处于全开状态。将它们打开一半将需要更高的精度并使用额外的功率。但是,有时会使用更多状态来打包更多数据,但很少使用(例如现代NAND闪存,调制解调器中的调制)。

如果使用两个以上的状态,则需要与二进制兼容,因为世界其他地方都在使用它。之所以没有三分之二,是因为要转换为二进制数将需要昂贵的乘法或除法运算。相反,您直接进入4或2的更高幂。

这些都是未完成的实际原因,但是在数学上,完全有可能在三元逻辑上构建计算机。

参考书目/进一步阅读:

维基百科

性质

其他


1
谢谢!你的回答很好。我从您的链接中找到了另外两个链接,现在我看到了提到的其他一些视图。我想指出您的位置:stackoverflow.com/questions/764439/…和“ rbud”的帖子。他的最后一段提到:“显然,它们的建造成本要低得多,而且运行所用的能源也少得多。” 这对我来说似乎很重要,尽管也提到了精度方面的反驳。
2013年

3

设计师知道他实现了完美,而不是什么都没有添加,而是什么都没有带走。-安东尼·圣埃修伯里

0和1只是表达数字的最简单方法,我们知道的计算机都是关于数字的。可以使用数字0-9写入的任何数字都具有0和1的等效(请参阅Wikipedia中的二进制数字)。就您使用计算机进行计算(这就是我们现在正在做的事情)而言,您不需要多于2位数字。实际上,引入下一位数字将使计算更加复杂,因为您将需要在物理0-1架构上进行另一层抽象。

您还应该知道0和1是逻辑状态:false和true。只要我们坚持逻辑,其他数字就没有多大用处(尽管有些人说我们需要第三种状态,但找不到文件;))像我们现在正在使用的计算机一样,不需要大于0/1。

但。当您停止思考逻辑类别时,情况就完全不同了。量子计算机正在研究中。在量子力学中,只有真或假的可能性,真实状态介于两者之间。世界上几乎没有人可以说他们至少对量子计算机的工作原理有一些一般的认识,而对它们背后的科学还没有完全了解。但是很少有与量子计算机相关的想法得以实现,例如这一想法。


谢谢!您的回答也很棒。很高兴您和matan129抽出宝贵的时间分享详细的答案,以分享您的知识。尽管我将研究量子计算,模拟计算和三元计算,但它肯定可以回答我的一些想法。有趣的是看到存在的可能性。
2013年

“可以使用数字被写入任意数量的0-9有等值的0和1”嗯,这是不准确真实。考虑十进制数字。有些转换为二进制(使用给定的表示形式),而另一些则没有。尽管这本身并不是二进制表示的问题(总是可以选择一种不同的二进制表示格式),但这是我们所拥有的问题以及在某些情况下使用浮点数进行编程并不容易的原因,在一般情况下不精确。
CVn
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.