Перейти к содержанию

Троичная логика vs двоичной в кремнии


Рекомендуемые сообщения

Поняв насколько бестолковы квантовые компьютеры в повседневном применении, почитал я про троичную логику и все таки задел меня тот факт как её все расхваливают и то что так просто можно её реализовать в КМОП исходя из википедии.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Троичная_логика

Интересны стали следующие преимущества перед двоичной:

1)Высказывания более приближены к реальным (то есть "да, нет, не знаю" вместо просто "да, нет")
2)Самая экономичная логика из всех в плане представления чисел с помощью определенного количества знаков
3)Ясное дело что больший числовой диапазон можно охватить с малым количеством тритов
4)При использовании симметричных тритов (-,0,+) можно перевести число в отрицательное простым инвертированием тритов
5) и т.д.

Понятное дело, что ещё и недостатков полно,  но ведь они все разрешаемы в той или иной степени наверное?:

1)Говорят что помехоустойчивость маленькая и надо поднимать питание, но, так или иначе, не думаю, что кто-то на первых порах будет работать с помехами, скажем, в 1-2 В.
2)Случайное распознавание нуля при переходе из - в +. Возможно и так, но, скорее всего, так и должно быть.
3)Схема не такая высокочастотная как в двоичном случае. Да, это так, но ведь и информации передается куда больше в единицу времени.

Так что недостатки вилами по воде писаны.

А вот что касается реализации в кремнии, то тут беда. Как бы не было грустно, но единственные более-менее адекватные логические элементы это диоды - самые первые, возможно, логические элементы которые реализуют И, ИЛИ. Только в этом случае логику надо делать несимметричной (0,1,2).
С остальными БЛЭ на других полупроводниках все как то не очень. Таким образом на что годен кремний:
1) КМОП: потребление электроэнергии инвертором в состоянии 0 (или пол питания на выходе) увеличивается в сотни и тысячи раз.
2)ТТЛ: большой коэффициент усиления, малое входное сопротивление, потребление электроэнергии также высоко, а про третье состояние = 0 и говорить не приходится, надо строить обратные связи всякие чтоб 0 получить на выходе не плавающий.
3)ЭСЛ: опять же проигрыш
4)ДТЛ: только диоды
На радостях от преимуществ тритов отыскал патент на инвертор КМОП с низким энергопотреблением, который более-менее походил на правду и промучался целый день.
281_420629.jpg

Схема сама по себе неправильная, но доля смысла в ней присутствовала. Для троичной симметричной логики надо иметь ещё 0 или среднюю точку, но тут есть свои подводные камни: если подавать 0 на инвертор КМОП 2х транзисторный - это неминуемо ведет к увеличению энергопотребления. Поэтому в этой схеме верно реализовали каскады, но этот троичный инвертор ничего не инвертирует, как это не печально.:(

По-идее средняя точка разделяет схему и делает её симметричной относительно 0, то есть +,0 на верхнюю часть, 0,- на нижнюю, но вот чтоб это все "склеить" так, чтобы происходило инвертирование без особых затрат электроэнергии, невозможно. Целый день голову ломал так и не пришел ни к чему хорошему :unknw:.

Расхваливают троичную логику много, но толком никто в кремнии эффективно не реализовал. По крайней мере в интернете даже схемы простого инвертора не нашел рабочего. Одни патенты от которых толку 0, либо совсем уж зверские непонятные схемы на 20-30 транзисторов на инвертор, которые неизвестно ещё работают или нет.
Знаю что есть 2-х проводная троичная логика, но она все равно на двоичных элементах, так не интересно.

Кто нибудь видел какой нибудь троичный инвертор эффективно реализованный с малым количеством транзисторов ? Или троичной симметричной логике не место в кремнии ? :huh:
 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Ищи схемы ЭВМ Сетунь. И сразу же залежи ферритовых колечек, ибо на них была реализована логика. Работала она в импульсном режиме, а не в статическом.
Кстати, а язык программирования для троичной логики уже придумал? :)

Изменено пользователем oldmao
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Но опять-таки
 

Цитата

Н. П. Брусенцов разработал троичную ферритодиодную ячейку, которая работала в двухбитном троичном коде, т.е. один трит записывался в два двоичных разряда

Мне-то вовсе не это надо было :)
Интересует именно логические элементы которые работают не в двупроводном троичном коде, а в чисто троичном, то есть -,0,+ поступает на вход, допустим, инвертора и выдает +,0,- на выходе и при этом затраты от источника такие же минимальные как при двоичном случае.
Ну так вот, вопрос состоит в том, можно ли реализовать это в полупроводниках или такое полупроводники не допускают ? :unknw:

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

Ну почему же, ОУ вполне допускают. А не пришло в голову, что триты записывали битами именно потому, что так конструктивно проще? На стандартной логике иначе не выкрутиться.

PS Приведите пример, где троичная логика выгоднее двоичной. Только реальный, с листингом программы!

Изменено пользователем oldmao
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. 

Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств. Подробнее параметры и результаты тестов новой серии PLM по ссылке.

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

3 часа назад, oldmao сказал:

Ну почему же, ОУ вполне допускают.

ОУ то допускают, но медленные и без резисторной обратной связи не работают нормально. А вот на стандартной логике действительно не получается, даже не на логике, а на уровне полупроводников, то есть нет такого полупроводника который бы инвертировал двуполярное напряжение эффективно.
 

Цитата

PS Приведите пример, где троичная логика выгоднее двоичной. Только реальный, с листингом программы!

Программы ??? Какая программа когда даже инвертора то нет )))) Если только в эмуляторе каком нибудь, но писать код как то неохота пока, но преимущества троичной над двоичной явно очевидны, я уже их приводил в начале темы :)))

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

Как раз совершенно неочевидны в реальных приложениях. Ну вот какую из программ, ежедневно используемых на компьютере, нужно перевести в троичную логику, чтобы работало быстрее/эффективнее? Браузер, текстовый редактор, медиаплэйер?
Хорошо, возьмём встраиваемое приложение. Терморегулятору, фотореле или таймеру это чем-то поможет?
PS Транзисторы хорошо вписываются именно в двоичную логику, состояния открыт/закрыт отлично терминируются. А вот со средним - уже большие проблемы. Что считать средним? Ноль или полпитания (при двуполярном питании это одно и тоже)? Тогда нужно будет два пороговых устройства на входе, чтобы чётко разделить состояния. То есть усложняем более чем в два раза, а выигрыш совсем не очевиден. Если бы это было реально выгодно - давно бы уже серийно выпускалось. А пока даже нечёткую логику реализуют через бинарную.

Изменено пользователем oldmao
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

20 часов назад, oldmao сказал:

Как раз совершенно неочевидны в реальных приложениях. Ну вот какую из программ, ежедневно используемых на компьютере, нужно перевести в троичную логику, чтобы работало быстрее/эффективнее? Браузер, текстовый редактор, медиаплэйер?
Хорошо, возьмём встраиваемое приложение. Терморегулятору, фотореле или таймеру это чем-то поможет?
PS Транзисторы хорошо вписываются именно в двоичную логику, состояния открыт/закрыт отлично терминируются. А вот со средним - уже большие проблемы. Что считать средним? Ноль или полпитания (при двуполярном питании это одно и тоже)? Тогда нужно будет два пороговых устройства на входе, чтобы чётко разделить состояния. То есть усложняем более чем в два раза, а выигрыш совсем не очевиден. Если бы это было реально выгодно - давно бы уже серийно выпускалось. А пока даже нечёткую логику реализуют через бинарную.

 

Действительно, ничего тут не очевидно совсем потому что это совсем другая логика и программы работать может по-другому будут.

Термореле или таймеру тоже вряд ли чем поможет, хотя возможно шина будет меньше и данных передаваться будет больше.

Средним можно и 0 и пол питания считать, смотря от чего отталкиваться, но мне больше нравится 0, симметричная логика как то более выразительно смотрится +,0,- вместо 0,1,2.
Выигрыш только пока в теории, на практике действительно ничего не очевидно, когда даже простого инвертора нормального нет. Схема и вправду более чем в 2 раза усложняется, но, я думаю, это ещё не повод всё сворачивать, как знать, может в чем то и выиграем ?

Придумал тут такой инвертор

 4b9YrAYD5Q0.jpg

 

Суть в источниках тока (токовых зеркалах) у инвертора в нижнем и верхнем плечах, но вот быстродействие снижается при этом раз в 50, зато энергопотребление при 0 на входе снижается значительно по сравнению с состояниями + и - (в 0 где-то в 100 раз больше ток чем в + и -). Опять-таки дилемма между быстродействием и энергопотреблением как с биполярниками в своё время.

Ещё идея была дифференциальный каскад поставить и подавать троичный дифференциальный сигнал на 2х линиях, но опять с энергопотреблением не срослось... Че то тупик какой то :D 

Вот дифференциальная схемка
ui9vgy1qKi0.jpg

На 1 пФ уже завал жесткий. Ну оно и очевидно, насильно ограничен ток в состоянии 0, входная емкость полевика большая. Вот и получаются ограничения:

1) С одной стороны если не ограничивать ток и оставить все как есть, то потребление в любом случае вырастет

2) Если потребление ограничивать, до быстродействие падает в 0 (без ограничения в 0 ток в тысячи раз больше чем в + или -), не зря так пытаются проскакивать активный режим.

Вывод только один, либо выбирать из двух зол и использовать КМОП, либо попробовать ещё на биполярниках что-нибудь <_<

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Так вот из-за этих граблей и использовали в качестве трита два бита! А если есть два бита - то логичнее использовать четверичную логику. Это ещё выгоднее троичной получается :)

"Да" - "скорее да, чем нет" - "скорее нет, чем да" - "нет". А отсюда рукой подать до нечёткой логики.

Изменено пользователем oldmao
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

38 минут назад, oldmao сказал:

Так вот из-за этих граблей и использовали в качестве трита два бита! А если есть два бита - то логичнее использовать четверичную логику. Это ещё выгоднее троичной получается :)

"Да" - "скорее да, чем нет" - "скорее нет, чем да" - "нет". А отсюда рукой подать до нечёткой логики.

Что-то мне кажется мы пытаемся пока познать непознанное :D и истина ближе чем нам кажется...

Четверичная логика уже не в ту степь. Троичная самая экономичная поскольку число 3 приближено к e = 2.7 куда больше чем 2. Утверждать что бессмысленно ещё ничего не сказать, так как все таки слишком преимущества подкупают некоторые и не совсем обычные преобразования.

Главное найти элемент подходящий для троичной, КМОП уже точно отбрасывается, насчет ТТЛ ещё пока проверяю, ну и ДТЛ там если диоды только 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Ну что ж, тема вроде как никому не интересна, но все же :)
Представляю на ваш суд первую схему троичного инвертора, которая работает более-менее пристойно.


S-Mgrvfgci4.jpg

Да-да 8-10 транзисторов на 1 инвертор...
8 если убрать резисторы R1 и R2 и не ставить источник тока для транзисторов Q5 и Q6.

Схема получилась сложная, но и потребляет электроэнергии она не больше, чем обычный инвертор двоичный, может даже и в 2 раза меньше.
Ключ стоит вместо транзистора со встроенным каналом p-типа не было модели :(

В плане динамики чуть по-хуже, чем двоичный, но разница крайне мала...
Троичный (100 кГц на входе, 100 пФ емкость на выходе):
zFStOU6Bkbo.jpg

Двоичный(100 кГц на входе, 100 пФ емкость на выходе):
bGTmP3M33xI.jpg

Сказывается на частоте "троичность".
Все делалось на одинаковых моделях транзисторов.
Третий уровень, а это 0, не удалось запустить в динамике, модели транзистора нет :(, но могу сказать, что ток потребления в 0 теперь почти ничего :)
gcOwIqosge8.jpg

Ну так вот, можно сказать, что нормальный троичный инвертор создан, схемы ИЛИ-НЕ или И-НЕ. думаю, будут занимать уже не 8-10, а 16-20 транзисторов, притом 2-4 из них со встроенным каналом...

Ну так что скажите ? :huh:

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

сорри

не залезая в суть модели - все три состояния должны быть "активны"

т.е.

"1" - это подключение нагрузки к источнику питания +U

"-1" - это подключение нагрузки к источнику питания -U

"0" - это подключение к земле, а не отключение от питания

у Вас так?

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

3 часа назад, next sound сказал:

сорри

не залезая в суть модели - все три состояния должны быть "активны"

т.е.

"1" - это подключение нагрузки к источнику питания +U

"-1" - это подключение нагрузки к источнику питания -U

"0" - это подключение к земле, а не отключение от питания

у Вас так?

Ну тк, так и есть ;)
Генератор импульсов выдает двуполярные импульсы от -2.5 до 2.5 В :)
Землю можно пока только ключом включить и проверять её в статике, потому что транзистора модели нет p канального

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

В 15.11.2016 в 00:36, Vendein_RaZoR сказал:

Интересны стали следующие преимущества перед двоичной:

1)Высказывания более приближены к реальным (то есть "да, нет, не знаю" вместо просто "да, нет")

 

В 15.11.2016 в 00:36, Vendein_RaZoR сказал:

281_420629.jpg

так вот как выглядит женский моск :)

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Пока я тут разговариваю сам с собой в теме, но иду дальше....
Короче, заменил полевики со встроенным каналом на индуцированный, теперь вся схема стала в КМОП и безо всякого геморроя с подложками и прочим...

Теперь троичный инвертор выглядит так
dy-xvXihwko.jpg

Резисторы R1 и R2 можно заменить на транзисторы от источника тока, опять-таки не принципиально, на быстродействии, думаю, не скажется. Как видно теперь в центре схемы к общему проводу притянуты повелики с индуцированным, а не встроенным каналом.

Сравнил по быстродействию с обычным инвертором
CxMmh2nsLPE.jpg

И вот что получилось.
Троичный инвертор с нагрузкой 10 пФ и генератором импульсов 100 кГц (по 1 мкс на уровень, в остальном общий провод)
5Iguhv1sdNA.jpg

Двоичный инвертор с нагрузкой 10 пФ и генератором импульсов 100 кГц (скважность немного поправлена, 1 мкс на низкий уровень)
uVh2ISVLk4Y.jpg

Видно, что быстродействие троичного инвертора в 2-4 раза меньше, чем двоичного. То есть:
0 -> 1: меньше быстродействие в 4 раза
-1 -> 0: меньше быстродействие в 4 раза
-1 -> 1: меньше быстродействие в 2 раза
Но это только в модели, посмотрим что будет в железе, а будет наверное не скоро, придется идти закупаться кучей транзисторов...

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

А вот теперь изобрази 2И-НЕ - это считается базовым элементом почти для всего остального. Только укажи, какой вариант логики использовать собираешься...

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

57 минут назад, oldmao сказал:

А вот теперь изобрази 2И-НЕ - это считается базовым элементом почти для всего остального. Только укажи, какой вариант логики использовать собираешься...

То есть какой вариант логики ? Тк такой же как и выше, симметричная троичная (-,0,+), сравню по позже двоичный и троичный 2И-НЕ :)

А вот кстати годный формирователь импульсов или фронта как там его или триггер шмитта, как угодно :)

qFR3wxw-eXo.jpg

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Ну так вот, сделал инвертор и тут понеслось...

Представляю вашему вниманию схему троичного 2И-НЕ

Y6gJD0WDgEw.jpg

И сравните его с двоичным 2И-НЕ :)

rwEuuQipeX0.jpg

Разница в 5 раз !
И так будет теперь почти во всех схемах. На 5 транзисторов больше, чем в двоичной логике :)
А вот временная диаграмма троичного 2И-НЕ без конденсатора на выходе

DV4nEUh3n9Y.jpg

А вот с конденсатором на 10 пФ, все меняется кардинально

VfHajSTQs5o.jpg

А так быстродействие уже где-то в 2-4 раз ниже, а то и в 4-8 по сравнению с обычным двоичным 2И-НЕ :), хотя вроде и такое же.

RurpAnvwBLk.jpg

Что интересно, земля замыкается как будто по схеме 2И-НЕ тоже :)

Кстати, как я и говорил, 16-20 транзисторов :)

ЗЫ будет теперь дальше формировать элементную базу )))

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

А вот и логический троичный 2ИЛИ-НЕ
pzn8JW9mg3A.jpg

И его диаграмма работы, все тоже самое почти с быстродействием как и в случае 2И-НЕ

UbeGIbhdREc.jpg

10пФ
roHr3yIMpD4.jpg

Все также при нагрузке 10 пФ, также 16-20 транзисторов требуется.

Сравнивать не буду уже, лень

Приведу, пожалуй таблицы истинности

Троичное 2И-НЕ

Y = !MIN(X1,X2)
gXmcTX-WM4g.jpg

Двоичное 2И-НЕ

12d0eb6b153cbbabf30f29777fb_prev.jpg

Троичное 2ИЛИ-НЕ

Y = !MAX(X1,X2)

XtRHEekqc9M.jpg

Двоичное 2ИЛИ-НЕ

f3d36847fb9682f8e7832d109d6_prev.jpg

Так что вот так вот пока, дальше делать только если XOR какой-нибудь, но я фиг знаю какой он будет пока, какой-то особенный наверное ни на что не похожий :D и сумматор также
А так надо бы уже на Митино сгонять на рассыпухе делать начать инвертор хотя бы...

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Это один вариант логики! А существует и другой 2И-НЕ, в котором -1 AND -1 = +1, +1 AND +1 = -1, а все остальные варианты = 0.
А от выбранной логики зависят и схемотехника и математика. Прикинь, как представить хотя бы целые числа со знаком и простейшие операции сложения/вычитания. С плавающей запятой вообще мрак...

Изменено пользователем oldmao
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

28 минут назад, oldmao сказал:

Это один вариант логики! А существует и другой 2И-НЕ, в котором -1 AND -1 = +1, +1 AND +1 = -1, а все остальные варианты = 0.
А от выбранной логики зависят и схемотехника и математика. Прикинь, как представить хотя бы целые числа со знаком и простейшие операции сложения/вычитания. С плавающей запятой вообще мрак...

Это че за варианты такие ? :) -1 & -1  = +1 это уже скорее умножение, чем AND, 1 AND 1 = -1 это уже NAND. Так что все продумано.

Целые числа со знаком ? В симметричной - легко ! Она для этого собсно и подходит как ни одна другая наверное. -0- = -10, +0+ = 10, переход от - к + происходит простым инвертированием тритов, для этим троичная логика и отличается.
Для сложения/вычитания нужно сперва что-то типа XOR синтезировать, а потом уже видно будет.

С плавающей запятой да, мрак, но это тоже все дело времени :)

 

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Тогда не пойму в чем проблема вообще пока что ? :)

Вот как здесь наверное буду сумматор делать и фиг знает че выйдет посмотрим так нормалек наверное будет
https://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=Троичный_сумматор

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Что касается суммы и разности
Что интересно, в троичной логике сумматор и субстрактор это один и тот же элемент

То есть это будет и неполным сумматором и неполным субстрактором

halfadder.gif

Только вот проблема, как таковой схемы XOR в троичной логике нет, как таковая была в двоичной

Вместо этой схемы будет какая-то такая схема с такой вот таблицей истинности, то есть сигнал суммы S

O4HZUNFUtdA.jpg

А вот такой вот будет сигнал переноса P

Le6xiZCrzI4.jpg

Так что опять то ли на стандартной логике как-то синтезировать, но пока я не знаю как, либо как новый логический элемент....

А может, чтоб было проще надо ввести ещё парочку элементов
Модификация

9a594dc28028025a9d80c1169f6554ed.jpg


Выбор

efeb22906d20d9ad1f68a046744a61f0.jpg

И ещё инвертор относительно + и -
86772a3e89f721caaa5999dcab8e523a.jpg

ЗЫ и ведь не могу остановиться :D

Изменено пользователем Vendein_RaZoR
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу
×
×
  • Создать...