Perché i computer usano solo 0 e 1?

Perché i computer usano solo 0 e 1? L'aggiunta di altri numeri come i computer con velocità 2 o 3 non accelererà? Inoltre, 2 e 3 possono essere usati per accorciare la lunghezza dei bit degli interi (2 e 3 possono essere usati per terminare un intero, in modo che il numero 1 abbia bisogno solo di due bit.) ..

Perché il computer binario è più preferito?

Non li accelererebbe. Ora è facile: per realizzare una porta logica di base come una NAND, gli ingressi logici portano l'output su Vdd o verso massa. Se dovessi usare livelli intermedi, avresti bisogno di FET per passare a livelli come Vdd / 2 o Vdd / 4. Ciò consumerebbe più energia e richiederebbe componenti funzionanti in modo più accurato, il che richiederebbe più tempo per arrivare al livello finale. Se si aggiungessero più valori in una singola unità di dati, l'accuratezza richiesta aumenterebbe, così come il tempo di assestamento. Il sistema binario utilizzato ora spinge il FET a Vcc.

exscape menziona l'immunità al rumore, ed è a questo che si riferisce l'accuratezza: quanto può deviare il segnale dal valore nominale. In un sistema binario che può essere quasi il 50% o superiore a 0,5 V in un processore da 1,2 V. Se si utilizzano 4 livelli diversi, distano solo 300 mV, quindi l'immunità al rumore non può essere migliore di 150 mV, possibile 100 mV.

Si noti che esistono dispositivi Flash che utilizzano più livelli per memorizzare più di 1 bit in una singola cella di memoria, ovvero Flash MLC (cella a più livelli). Ciò non aumenta la velocità, ma racchiude più dati su un singolo chip.

L'archiviazione e il calcolo a livello binario sono molto economici, piccoli e veloci. Questo testo potrebbe semplificare troppo, ma immagino che arrivi al punto:

La lettura di una cella di memoria binaria consiste in un solo semplice comparatore che fa il suo lavoro: alto / basso. Il calcolo si riduce a tabelle molto semplici di quattro combinazioni di input (00, 01, 10, 11) a due bit di output (0 e 1) per lo più.

Ora, se devi confrontare diversi valori possibili, c'è una configurazione del comparatore più complicata che è più lenta o molto più grande di quella semplice. Inoltre, le tabelle di calcolo diventano più grandi, quindi anche il calcolo è più complicato. Mentre potremmo salvare qualche piccola area per rendere più piccola la memorizzazione, tutto il resto, come il calcolo e il trasporto, diventerebbe esponenzialmente più difficile e lento.

Come discusso in un'altra risposta, l'intera configurazione dovrebbe essere costruita in modo molto più preciso per mantenere l'immunità al rumore.

Tutte queste cose combinate significano: è molto più efficiente posizionare miliardi di porte binarie su un chip rispetto a solo mezzo miliardo di porte quaternarie.

Vai in giro per casa o se non hai nessuno di questi tipi di switch vai in un negozio di ferramenta, vedi quanto è facile o difficile mettere e lasciare l'interruttore nel mezzo di acceso, aggiungendo un terzo stato, ora prova per vedere se non riesci a raggiungere posizioni distinte. Un altro esempio, prendi una lattina di coca cola o una bottiglia di birra o qualsiasi altro oggetto cilindrico e appoggialo su un lato, quindi bilancia un marmo sulla parte superiore, quanto è facile, veloce e stabile quel marmo equilibrato?

usare un transistor come interruttore è molto semplice, guidarlo su una rotaia o sull'altra, è facile rilevare l'uscita. Ora, se dovessi provare a fare in modo che tutti i transistor non siano accesi o spenti, ma calibrati su intervalli diversi uno per ogni stato (oltre a tutti gli accesi e tutti spenti, due stati intermedi come suggerisci). Ora l'intero sistema deve essere molto più preciso, costoso, soggetto a errori e guasti, ecc.

Fondamentalmente questo è stato provato, uno o alcuni primi computer hanno cercato di essere decimali (10 livelli di tensione), non è riuscito. che si tratti di un transistor a tubo o di silicio, è molto più semplice, economico, veloce e affidabile utilizzare il transistor come interruttore e avere solo due stati, la guida inferiore e la guida superiore.

Chiaramente si può fare. Tutta la memoria digitale † su questo pianeta è a 4 stati. Il DNA codifica i dati come una delle quattro coppie di basi per bit, disposte in byte di 3 bit ciascuna. Pertanto, ogni byte può avere 64 stati diversi.

† Tranne una frazione infinitesimale creata artificialmente da una delle forme di vita senzienti.

Il sistema di numeri binari è composto da 0 e 1, come sai. Altri sistemi numerici popolari o precedentemente utilizzati erano il sistema numerico ottale, esadecimale e decimale. Binario, ottale, decimale ed esadecimale ha rispettivamente 2, 8, 10 e 16 cifre. Per l'implementazione di circuiti logici, il sistema binario è un po 'meno complesso. Perché? Questo perché possiamo solo fare affidamento su due cifre per costruire i circuiti. La progettazione del circuito è relativamente più semplice da implementare. L'uso del sistema di numerazione binaria nella progettazione di circuiti richiede meno tempo, è meno complesso, richiede meno elementi di circuito e, sotto tutti gli aspetti, è più conveniente di altri. I sistemi ottali ed esadecimali sono stati utilizzati in precedenza nella progettazione di computer. Ma erano complessi. Anche i circuiti erano complessi. Quindi gli ingegneri hanno iniziato a utilizzare il sistema binario per i vantaggi precedentemente menzionati.

Perché viene utilizzato un sistema binario anziché un sistema decimale

Buona domanda. In realtà, esistono computer che non utilizzano il sistema binario. Questi computer, costruiti con amplificatori operazionali, sono chiamati ANALOG computer . I computer analogici possono aggiungere, sottrarre, moltiplicare e dividere e persino eseguire alcuni tipi di integrazione.

Perché il computer binario è più preferito?

I computer binari sono più precisi, a volte. Inoltre, i computer binari (come il mio laptop) possono essere milioni di volte più complessi. Suppongo. I computer analogici devono funzionare in determinate condizioni limitate e fornire risposte limitate. Puoi rendere un computer digitale complesso quanto desideri.

Oltre alle altre risposte, ho elaborato circuiti digitali nativi per la logica trinaria. Penso che esista un set completo che corre veloce quanto i circuiti logici binari (il che significa che otteniamo i fischi delle prestazioni 1.5x); tuttavia ha un costo elevato. I circuiti bruciano energia nello stato inattivo (non solo durante la commutazione) e quindi hai così tanto calore da scaricare che non vale la pena per le moderne CPU. Potrebbe a malapena beneficiare su un autobus principale.