Warum verwenden Computer nur 0 und 1?

Warum verwenden Computer nur 0 und 1? Werden andere Zahlen wie 2 oder 3 die Computer nicht beschleunigen? Außerdem können 2 und 3 verwendet werden, um die Bitlänge von Ganzzahlen zu verkürzen (2 und 3 können verwendet werden, um eine Ganzzahl zu beenden, sodass die Zahl 1 nur ein bis zwei Bits benötigt.).

Warum wird der Binärcomputer mehr bevorzugt?

Es würde sie nicht beschleunigen. Jetzt ist es einfach: Um ein einfaches Logikgatter wie ein NAND zu erstellen, ziehen die Logikeingänge den Ausgang entweder auf Vdd oder auf Masse. Wenn Sie Zwischenstufen verwenden würden, würden Sie FETs benötigen, um zu Stufen wie Vdd / 2 oder Vdd / 4 zu gelangen. Dies würde mehr Energie verbrauchen und genauer arbeitende Komponenten erfordern, die mehr Zeit benötigen, um sich auf das endgültige Niveau einzustellen. Wenn Sie mehr Werte in eine einzelne Dateneinheit packen würden, würde sich die erforderliche Genauigkeit ebenso erhöhen wie die Einschwingzeit. Das jetzt verwendete Binärsystem drückt den FET nur hart auf Vcc.

exscape erwähnt die Störfestigkeit, und auf diese bezieht sich die Genauigkeit: Wie stark darf das Signal vom Nennwert abweichen ? In einem Binärsystem kann dies fast 50% oder in einem 1,2-V-Prozessor mehr als 0,5 V betragen. Wenn Sie 4 verschiedene Pegel verwenden, die nur 300 mV voneinander entfernt sind, kann die Störfestigkeit nicht besser als 150 mV sein, möglicherweise 100 mV.

Beachten Sie, dass es Flash-Geräte gibt, die mehrere Ebenen verwenden, um mehr als 1 Bit in einer einzelnen Speicherzelle zu speichern. Dies ist MLC-Flash (Multi-Level Cell). Das erhöht nicht die Geschwindigkeit, sondern packt mehr Daten auf einen einzigen Chip.

Speicher und Berechnung auf Binärniveau sind sehr billig, klein und schnell. Dieser Text ist vielleicht zu einfach, aber ich denke, er bringt es auf den Punkt:

Das Lesen einer binären Speicherzelle besteht aus nur einem einfachen Komparator, der seine Aufgabe erfüllt: hoch / niedrig. Bei der Berechnung handelt es sich zumeist um sehr einfache Tabellen mit vier Eingangskombinationen (00, 01, 10, 11) und einem Zwei-Bit-Ausgang (0 und 1).

Wenn Sie nun mehrere mögliche Werte vergleichen müssen, muss ein komplizierterer Komparator eingerichtet werden, der entweder langsamer oder viel größer ist als der einfache. Außerdem werden die Berechnungstabellen größer, sodass die Berechnung auch komplizierter ist. Während wir möglicherweise etwas Platz für die Verkleinerung des Speichers einsparen, wird alles andere, wie Berechnung und Transport, exponentiell schwieriger und langsamer.

Wie in einer anderen Antwort besprochen, müsste der gesamte Aufbau auch viel präziser gebaut werden, um die Störfestigkeit aufrechtzuerhalten.

All diese Dinge zusammen bedeuten: Es ist weitaus effizienter, Milliarden von Binärtoren auf einem Chip zu platzieren, als nur eine halbe Milliarde von Quaternären.

Gehen Sie in Ihrem Haus herum, oder wenn Sie keine dieser Arten von Schaltern in einem Baumarkt haben, sehen Sie, wie einfach oder schwierig es ist, den Schalter in der Mitte ein- und auszuschalten, und fügen Sie einen dritten Zustand hinzu. Versuchen Sie es jetzt um zu sehen, ob Sie nicht für herausragende Positionen sorgen können. Ein anderes Beispiel: Nehmen Sie eine Cola-Dose, eine Bierflasche oder einen anderen zylindrischen Gegenstand und legen Sie ihn auf die Seite. Legen Sie dann einen Marmor auf die Oberseite. Wie einfach, schnell und stabil ist dieser Marmor?

mit einem Transistor als Schalter ist sehr einfach, treiben Sie es auf die eine oder andere Schiene, leicht den Ausgang zu erfassen. Wenn Sie nun versuchen sollten, alle Transistoren nicht auf Aus zu schalten, sondern auf unterschiedliche Bereiche zu kalibrieren, einen für jeden Zustand (zusätzlich zu allen Ein und Aus, zwei mittlere Zustände, wie Sie vorschlagen). Jetzt muss das gesamte System viel genauer, teurer, fehleranfällig und fehleranfällig sein usw.

Grundsätzlich wurde dies versucht, ein oder mehrere frühe Computer versuchten, dezimal zu sein (10 Spannungspegel), es schlug fehl. sei es ein Röhrentransistor oder Silizium, es ist bedeutend einfacher, billiger, schneller, zuverlässiger, den Transistor als Schalter zu verwenden und hat nur zwei Zustände, eine untere Schiene und eine obere Schiene.

Es ist klar, dass es getan werden kann. Alle † digitalen Speicher auf diesem Planeten sind 4-Zustände. DNA codiert Daten als eines von vier Basenpaaren pro Bit, die in Bytes von jeweils 3 Bits angeordnet sind. Jedes Byte kann also 64 verschiedene Zustände haben.

† Mit Ausnahme eines infinitesimalen Anteils, der künstlich durch eine der Lebewesen erzeugt wurde.

Wie Sie wissen, besteht das Binärzahlensystem aus 0 und 1. Andere beliebte oder früher verwendete Zahlensysteme waren Oktal-, Hexadezimal- und Dezimalzahlensystem. Binär, Oktal, Dezimal und Hexadezimal haben jeweils 2, 8, 10 und 16 Stellen. Für die Implementierung von Logikschaltungen ist das Binärsystem etwas weniger komplex. Warum? Das liegt daran, dass wir uns nur auf zwei Ziffern verlassen können, um die Schaltkreise zu konstruieren. Das Schaltungsdesign ist vergleichsweise einfacher zu implementieren. Die Verwendung des Binärzahlensystems beim Entwerfen von Schaltungen ist weniger zeitaufwendig, weniger komplex, benötigt weniger Schaltungselemente und ist in allen Aspekten kostengünstiger als andere. Oktal- und Hexadezimalsysteme wurden früher beim Entwerfen von Computern verwendet. Aber sie waren komplex. Die Schaltung war auch komplex. Aus diesem Grund haben Ingenieure das Binärsystem für die zuvor genannten Vorteile verwendet.

Warum wird ein binäres System anstelle eines Dezimalsystems verwendet?

Gute Frage. Tatsächlich gibt es Computer, die das Binärsystem nicht verwenden. Diese Computer, die aus Operationsverstärkern aufgebaut sind, werden als ANALOG- Computer bezeichnet. Die analogen Computer können addieren, subtrahieren, multiplizieren und dividieren und sogar einige Arten der Integration durchführen.

Warum wird der Binärcomputer mehr bevorzugt?

Binärcomputer sind manchmal genauer. Auch binäre Computer (wie mein Laptop) können millionenfach komplexer sein. Ich vermute. Analoge Computer müssen unter bestimmten eingeschränkten Bedingungen betrieben werden und nur eingeschränkte Antworten geben. Sie können einen digitalen Computer so komplex gestalten, wie Sie möchten.

Zusätzlich zu den anderen Antworten habe ich native digitale Schaltkreise für die trinäre Logik entwickelt. Ich denke, es gibt einen kompletten Satz, der genauso schnell läuft wie die binären Logikschaltungen (was bedeutet, dass wir den 1,5-fachen Leistungszuwachs erhalten). es hat jedoch hohe Kosten. Die Schaltkreise verbrauchen Energie im Leerlauf (nicht nur beim Schalten) und Sie müssen so viel Wärme abführen, dass es sich für moderne CPUs nicht lohnt. Es könnte kaum in einem Hauptbus profitieren.