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第一批三进制计算机
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三进制计算机，是以三进制数字系统为基础而发展的计算机。 历史 于 1840 年托马斯·福勒就以平衡三进制的设计，使用木材建造了一台早期的计算机。第一台数字电子三进制计算机 Сетунь，是于 1958 年在苏联莫斯科国立大学由 Nikolay Brusentsov 所建造，它比二进制计算机在未来发展上更有优势，但二进制计算机因其低耗电和低廉的生产成本，而于现代盛行。1970 年，布鲁纳多夫构建了一个增强版本，他称之为 Сетунь 70。在 1973 年美国开发了在二进制计算机器上模拟三进制计算的 Ternac 模拟器。 随着技术进步，真空管和晶体管等计算机元器件被速度更快、可靠性更好的铁氧体磁芯和半导体二极管[来源请求]取代。这些电子组件组成了很好的可控电流变压器，这为三进制逻辑电路的实现提供了可能性，因为电压存在着三种状态：正电压（1）、零电压（0）和负电压（-1）。 Сетунь（拉丁字母转写：Setun）和Сетунь 70是苏联的莫斯科国立大学研究员设计的第一批三进制计算机。 Сетунь是一台带有快速乘法器的时序计算机。小型的铁氧体随机存储器（容量为3页，即54字）充当缓存，在主磁鼓存储器中交换页面。这台计算机支持24条指令，其中3条为预留指令，目前不用。Сетунь 70是一台双堆栈计算机。其回叫堆栈用来调用子程序。这一简单的改进启发了荷兰计算机科学家艾兹格·W·迪科斯彻，为他日后提出结构化程序设计思想打下了基础。 设计计划由科学院院士С·Л·Соболев在1956年发起。该计划旨在为大专院校、科研院所、设计单位和生产车间提供一种价廉物美的计算机。为此，С·Л·Соболев在莫大计算机中心成立了一个最初由4名副博士、5名学士组成研究小组。С·Л·Соболев、К·А·Семендяев、М·Р·Шура-Бура和И·С·Березин是这个小组的永久成员。在该小组开发和研制下，Сетунь的样机于1958年12月准备完毕。在头两年测试期，Сетунь几乎不需要任何调试就运行得非常顺利，它甚至能执行一些现有的程序。1960年，Сетунь开始公共测试。 1960年4月，Сетунь就顺利地通过了公测。它在不同的室温下都表现出惊人的可靠性和稳定性。它的生产和维护也比同期其它计算机要容易得多，而且应用面广，因此Сетунь被建议投入批量生产。 可是，苏联官僚对这个经济计划外的科幻产物持否定的态度且勒令其停产。而此时，对Сетунь的订单却如雪片般从各方飞来，但10到15台的年产量远不足以应付市场需求。很快，计划合作生产Сетунь的工厂倒闭了。1965年，Сетунь停产了。取而代之的是一种二进制计算机，但价格却贵出2.5倍。 Сетунь总共生产了50台（包括样机）。从加里宁格勒到雅库茨克，从阿什哈巴德到新西伯利亚，全苏都能看到Сетунь的身影。各地都对Сетунь的反应不错，认为它编程简单（不需要使用汇编语言），适用于工程计算、工业控制、计算机教学等各个领域。 Сетунь 70 有了Сетунь的成功经验，研究员们决定不放弃三进制计算机的计划。他们在1970年推出了Сетунь 70型计算机。Сетунь 70对三进制的特性和概念有了进一步的完善和理解：建立了三进制字节——tryte（对应于二进制的byte），每个三进制字节由6个三进制位（trit，约等于9.5个二进制位bit）构成；指令集符合三进制逻辑；算术指令允许更多的操作数长——1、2和3字节（三进制），结果长度也扩展到6字节（三进制）。 对Сетунь 70而言，传统计算机的字的概念已经失去意义了。编程的过程就是对三进制运算和三进制地址的操作。这些基于三进制字节的命令将会通过对虚拟指令的编译而得到。 Сетунь 70成了莫斯科国立大学三进制计算机的绝唱。由于得不到上级的支持，这个科研项目不得不无限期停顿下来 ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 平衡三进制 未来应用的潜能 随着生产二进制计算机组件的经济规模出现，三进制计算机受到关注而流行于世的可能性已经降低。然而高德纳认为，以三元逻辑的简单设计与高效，可能会有人再次投入研发；有种可能的可行方案是将光学计算机与三元逻辑系统相结合。使用光纤的三元计算机可以使用 0 和 2 的正交偏振光作为 1 和 -1。IBM 也有报导三元计算主题的论文，但它并没有积极参与其中。 约瑟夫森结已被提出作为一个平衡的三元存储器单元，采用循环超导电流，无论是顺时针、逆时针，或关断。“由于三元操作，所提出的存储器电路的优点是具有高速计算能力，低功耗和非常简单的构造，并具有较少的组件。” 2009 年，量子计算机被提出使用量子三态 qutrit，而不是典型的量子位。当量子元素的基态数为 d 时，称为 qudit。 |
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三进制计算机中数的表示 计算机的初期发展过程中，苏联有一些实验性质的计算机，是以平衡三进制而不是二进制来设计制造的，其中最著名的是由尼古拉·布鲁金索夫和谢尔盖·索博列夫建造的 Сетунь。 与现在通行的二进制相比，平衡三进制的实验性设计具有许多计算科学上的优势。 特别是，正负一致性可以加快多位乘法中的进位速率，而舍入截断当量则会减少对分数做舍入的进位次数。 在平衡三进制中，单一位数的乘法表不需用到进位，而加法表只会有两个对称进位而不是三个。 注：以下部分以“'”为十进制数万位分隔符 基本概念 位（trit）：对称三进制的数位； 字节（tryte）：莫斯科大学的Сетунь以6位为1个字节，单字节整数的表示范围为：-364~+364； 字（word）：参照二进制，以2个字节为1个字，单字整数的表示范围为：-26'5720~+26'5720; 整数 纽约州立大学在1973年开发的测试机Ternac，采用24位表示一个整数，表示范围为-1412'1476'8240~+1412'1476'8240 定点数 定点数的表示方法和整数一样。只是会预先指定小数点的位置。 比如采用48位表示一个实数，整数部分、小数部分各24位。则，表示范围为-1412'1476'8240.5~+1412'1476'8240.5，精度为3^-24（3.54*10^-12） 浮点数 Ternac，采用48位表示一个实数，其中尾数42位，指数6位。 参照IEEE754的浮点数表示法，对称三进制的表示法如下： 1个符号位（整数部分）+尾数域41位（小数部分）+指数域6位 整数部分为1是正的规约数。表示范围为0.5*3^-364+0.5*3^-405~0.5*3^365-0.5*3^323 整数部分为0的是零附近的数，是非规约数。非规约数的指数固定为-364，指数域并入尾数。表示范围为0.5*3^-411-0.5*3^-364~0.5*3^-364-0.5*3^-411，精度为0.5*3^-411。 |
2楼2023-12-05 00:42:21
