Pourquoi les ordinateurs n'utilisent que 0 et 1?

Pourquoi les ordinateurs n'utilisent que 0 et 1? Est-ce que l'ajout d'autres numéros tels que 2 ou 3 accélère les ordinateurs? En outre, 2 et 3 peuvent être utilisés pour raccourcir la longueur de bits des entiers (2 et 3 peuvent être utilisés pour terminer un entier, de sorte que le nombre 1 n'a besoin que d'un deux bits.) ..

Pourquoi l'ordinateur binaire est-il préféré?

Cela ne les accélérerait pas. Maintenant, c'est facile: pour créer une porte logique de base comme une NAND, les entrées logiques tirent la sortie vers Vdd ou vers la masse. Si vous utilisiez des niveaux intermédiaires, vous auriez besoin de FET pour atteindre des niveaux comme Vdd / 2 ou Vdd / 4. Cela consommerait plus d'énergie et nécessiterait des composants plus précis, ce qui nécessiterait plus de temps pour s'installer au niveau final. Si vous remplissiez plus de valeurs dans une seule unité de données, la précision requise augmenterait, tout comme le temps de stabilisation. Le système binaire utilisé maintenant pousse simplement le FET à Vcc.

exscape mentionne l'immunité au bruit, et c'est à cela que se réfère la précision: à quel point le signal peut-il s'écarter de la valeur nominale. Dans un système binaire qui peut atteindre près de 50%, ou plus de 0,5 V dans un processeur 1,2 V. Si vous utilisez 4 niveaux différents, ils ne sont séparés que de 300 mV, alors l'immunité au bruit ne peut pas être meilleure que 150 mV, éventuellement 100 mV.

Notez qu'il existe des périphériques Flash qui utilisent plusieurs niveaux pour stocker plus de 1 bit dans une seule cellule de mémoire, c'est le Flash MLC (Multi-Level Cell). Cela n'augmente pas la vitesse, mais contient plus de données sur une seule puce.

Le stockage et le calcul au niveau binaire sont très bon marché, petits et rapides. Ce texte est peut-être trop simplificateur, mais je suppose qu'il va droit au but:

La lecture d'une cellule de mémoire binaire consiste en un seul comparateur simple qui fait son travail: haut / bas. Le calcul se résume à des tableaux très simples de quatre combinaisons d'entrée (00, 01, 10, 11) à deux bits de sortie (0 et 1) principalement.

Maintenant, si vous devez comparer plusieurs valeurs possibles, il doit y avoir une configuration de comparateur plus compliquée qui est soit plus lente soit beaucoup plus grande que la simple. De plus, les tables de calcul deviennent plus grandes, donc le calcul est également plus compliqué. Bien que nous puissions économiser une petite zone pour réduire le stockage, tout le reste, comme le calcul et le transport, deviendrait exponentiellement plus difficile et plus lent.

Comme discuté dans une autre réponse, l'ensemble de la configuration devrait également être construit de manière beaucoup plus précise pour conserver l'immunité au bruit.

Toutes ces choses combinées signifient: il est beaucoup plus efficace de placer des milliards de portes binaires sur une puce que juste un demi-milliard de portes quaternaires.

Faites le tour de votre maison, ou si vous n'avez aucun de ces types de commutateurs, allez dans une quincaillerie, voyez comment il est facile ou difficile de mettre et de laisser le commutateur au milieu de sur off, en ajoutant un troisième état, essayez maintenant pour voir si vous ne pouvez pas faire pour des postes distingués. Un autre exemple, prenez une canette de coca ou une bouteille de bière ou tout autre objet cylindrique et posez-le sur le côté, puis équilibrez un marbre sur le dessus, à quel point ce marbre équilibré est-il facile, rapide et stable?

l'utilisation d'un transistor comme interrupteur est très facile, conduisez-le sur un rail ou l'autre, facile à détecter la sortie. Maintenant, si vous essayez de faire en sorte que tous les transistors ne soient pas fermés, mais plutôt calibrés sur différentes plages, un pour chaque état (en plus de tous les allumés et éteints, deux états intermédiaires comme vous le suggérez). Désormais, l'ensemble du système doit être beaucoup plus précis, coûteux, sujet aux erreurs et aux pannes, etc.

Fondamentalement, cela a été essayé, un ou certains des premiers ordinateurs ont essayé d'être décimaux (10 niveaux de tension), cela a échoué. que ce soit un transistor à tube ou du silicium, il est beaucoup plus facile, moins cher, plus rapide, plus fiable d'utiliser le transistor comme interrupteur et de n'avoir que deux états, rail inférieur et rail supérieur.

De toute évidence, cela peut être fait. Tout le stockage numérique † sur cette planète est à 4 états. L'ADN code les données comme l'une des quatre paires de bases par bit, disposées en octets de 3 bits chacune. Chaque octet peut donc avoir 64 états différents.

† À l'exception d'une fraction infinitésimale créée artificiellement par l'une des formes de vie sensibles.

Le système numérique binaire est composé de 0 et 1, comme vous le savez. D'autres systèmes numériques populaires ou précédemment utilisés étaient le système numérique octal, hexadécimal et décimal. Binaire, octal, décimal et hexadécimal a respectivement 2, 8, 10 et 16 chiffres. Pour la mise en œuvre de circuits logiques, le système binaire est un peu moins complexe. Pourquoi? C'est parce que nous ne pouvons compter que sur deux chiffres pour construire les circuits. La conception du circuit est relativement plus facile à mettre en œuvre. L'utilisation d'un système de nombres binaires dans la conception de circuits prend moins de temps, est moins complexe, nécessite moins d'éléments de circuit et dans tous les aspects, elle est plus abordable que d'autres. Les systèmes octal et hexadécimal ont été utilisés plus tôt dans la conception des ordinateurs. Mais ils étaient complexes. Les circuits étaient également complexes. Les ingénieurs ont donc commencé à utiliser le système binaire pour les avantages mentionnés précédemment.

Pourquoi un système binaire est-il utilisé à la place du système décimal

Bonne question. En fait, il existe des ordinateurs qui n'utilisent pas le système binaire. Ces ordinateurs, construits à partir d'amplificateurs opérationnels, sont appelés ordinateurs ANALOGIQUES . Les ordinateurs analogiques peuvent additionner, soustraire, multiplier et diviser, et même effectuer certains types d'intégration.

Pourquoi l'ordinateur binaire est-il préféré?

Les ordinateurs binaires sont parfois plus précis. De plus, les ordinateurs binaires (comme mon ordinateur portable) peuvent être des millions de fois plus complexes. Je suppose. Les ordinateurs analogiques doivent être utilisés dans certaines conditions limitées et donner des réponses limitées. Vous pouvez rendre un ordinateur numérique aussi complexe que vous le souhaitez.

En plus des autres réponses, j'ai travaillé sur des circuits numériques natifs pour la logique trinaire. Je pense qu'il existe un ensemble complet qui fonctionne aussi rapidement que les circuits logiques binaires (ce qui signifie que nous obtenons les boos de performance 1,5x); mais il a un coût élevé. Les circuits brûlent de l'énergie à l'état inactif (pas seulement lors de la commutation) et donc vous avez tellement de chaleur à vider que cela ne vaut pas la peine pour les processeurs modernes. Il pourrait à peine bénéficier d'un bus principal.