¿Por qué las computadoras solo usan 0 y 1?

¿Por qué las computadoras solo usan 0 y 1? ¿La adición de otros números como 2 o 3 no acelerará las computadoras? Además, 2 y 3 se pueden usar para acortar la longitud de bits de los enteros (2 y 3 se pueden usar para terminar un entero, de modo que el número 1 solo necesita uno dos bits).

¿Por qué se prefiere la computadora binaria?

No los aceleraría. Ahora es fácil: para hacer una puerta lógica básica como una NAND, las entradas lógicas tiran de la salida a Vdd o a tierra. Si usara niveles intermedios, necesitaría FET para ir a niveles como Vdd / 2 o Vdd / 4. Esto consumiría más energía y requeriría componentes de trabajo más precisos, lo que necesitaría más tiempo para establecerse en el nivel final. Si ingresara más valores en una sola unidad de datos, la precisión requerida aumentaría, al igual que el tiempo de establecimiento. El sistema binario utilizado ahora simplemente empuja el FET a Vcc.

exscape menciona la inmunidad al ruido, y a eso se refiere la precisión: cuánto puede desviarse la señal de la nominal. En un sistema binario que puede ser casi el 50%, o más de 0.5 V en un procesador de 1.2 V. Si usa 4 niveles diferentes, solo están separados por 300 mV, entonces la inmunidad al ruido no puede ser mejor que 150 mV, posiblemente 100 mV.

Tenga en cuenta que hay dispositivos Flash que usan múltiples niveles para almacenar más de 1 bit en una sola celda de memoria, eso es MLC (celda de varios niveles) Flash. Eso no aumenta la velocidad, pero contiene más datos en un solo chip.

El almacenamiento y la computación a nivel binario son muy baratos, pequeños y rápidos. Este texto puede simplificar demasiado, pero supongo que va al grano:

La lectura de una celda de memoria binaria consiste en un solo comparador simple que hace su trabajo: alto / bajo. La computación se reduce a tablas muy simples de cuatro combinaciones de entrada (00, 01, 10, 11) a salida de dos bits (0 y 1) principalmente.

Ahora, si tiene que comparar varios valores posibles, debe haber una configuración de comparador más complicada que sea más lenta o mucho más grande que la simple. Además, las tablas de cálculo se hacen más grandes, por lo que el cálculo también es más complicado. Si bien podríamos ahorrar un área pequeña para reducir el almacenamiento, todo lo demás, como la computación y el transporte, se volvería exponencialmente más difícil y lento.

Como se discutió en otra respuesta, toda la configuración también tendría que estar construida de manera más precisa para mantener la inmunidad al ruido.

Todas estas cosas combinadas significan: es mucho más eficiente colocar miles de millones de puertas binarias en un chip que solo medio billón de cuaternarias.

Pasee por su casa, o si no tiene ninguno de estos tipos de interruptores, vaya a una ferretería, vea lo fácil o difícil que es colocarlo y dejar el interruptor en el medio apagado, agregando un tercer estado, ahora intente para ver si no puedes hacer posiciones distinguidas. Otro ejemplo, tome una lata de coca cola o una botella de cerveza o cualquier otro objeto que sea cilíndrico y colóquelo de lado, luego equilibre una canica en la parte superior, ¿qué tan fácil, rápida y estable es esa canica equilibrada?

Usar un transistor como interruptor es muy fácil, conducirlo a un riel u otro, es fácil detectar la salida. Ahora, si intentara que todos los transistores no estuvieran encendidos, sino calibrados en diferentes rangos, uno para cada estado (además de todos encendidos y apagados, dos estados intermedios como sugiere). Ahora todo el sistema tiene que ser mucho más preciso, costoso, sujeto a errores y fallas, etc.

Básicamente esto se intentó, una o algunas computadoras tempranas intentaron ser decimales (10 niveles de voltaje), fallaron. ya sea un transistor de tubo o silicio, es significativamente más fácil, más barato, más rápido y más confiable usar el transistor como interruptor y solo tiene dos estados, riel inferior y riel superior.

Claramente se puede hacer. Todo el almacenamiento digital † en este planeta es de 4 estados. El ADN codifica los datos como uno de los cuatro pares de bases por bit, dispuestos en bytes de 3 bits cada uno. Por lo tanto, cada byte puede tener 64 estados diferentes.

† Excepto por una fracción infinitesimal creada artificialmente por una de las formas de vida sensibles.

El sistema de números binarios está compuesto por 0 y 1, como sabes. Otros sistemas de numeración populares o utilizados anteriormente fueron el sistema de numeración octal, hexadecimal y decimal. Binario, octal, decimal y hexadecimal tiene 2, 8, 10 y 16 dígitos respectivamente. Para implementar circuitos lógicos, el sistema binario es un poco menos complejo. ¿Por qué? Esto se debe a que solo podemos confiar en dos dígitos para construir los circuitos. El diseño del circuito es comparativamente más fácil de implementar. El uso del sistema de números binarios en el diseño de circuitos requiere menos tiempo, es menos complejo, necesita menos elementos de circuito y en todos los aspectos es más asequible que otros. Los sistemas octal y hexadecimal se usaron anteriormente en el diseño de computadoras. Pero eran complejos. Los circuitos también eran complejos. Entonces los ingenieros comenzaron a usar el sistema binario para las ventajas mencionadas anteriormente.

¿Por qué se usa un sistema binario en lugar de un sistema decimal?

Buena pregunta. En realidad, existen computadoras que no usan el sistema binario. Estas computadoras, construidas a partir de amplificadores operacionales, se llaman computadoras ANALÓGICAS . Las computadoras analógicas pueden sumar, restar, multiplicar y dividir, e incluso hacer algunos tipos de integración.

¿Por qué se prefiere la computadora binaria?

Las computadoras binarias son más precisas, a veces. Además, las computadoras binarias (como mi computadora portátil) pueden ser millones de veces más complejas. Supongo. Las computadoras analógicas deben funcionar en ciertas condiciones limitadas y dar respuestas limitadas. Puede hacer que una computadora digital sea tan compleja como desee.

Además de las otras respuestas, elaboré circuitos digitales nativos para la lógica trinaria. Creo que existe un conjunto completo que funciona tan rápido como los circuitos lógicos binarios (lo que significa que obtenemos los aumentos de rendimiento 1.5x); Sin embargo tiene un alto costo. Los circuitos queman energía en estado inactivo (no solo al cambiar) y, por lo tanto, tiene tanto calor para descargar que no vale la pena para las CPU modernas. Apenas podría beneficiarse en un autobús principal.