Forum: Offtopic Alternativen zum Binärsystem?


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von Steve (Gast)


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Ich lese immer wieder mal Aussagen wie "Computer/Chips arbeiten nahezu 
ausnahmslos mit zwei Zuständen".

Oder über die Funktionsweise von integrierten Schaltkreisen heißt es 
manchmal "obwohl es nicht zwingend ist arbeiten Schaltkreise mit dem 
Binärsystem".

Also immer wieder Andeutungen über eine Alternative zum Binärsystem.
Ich habe aber noch nie von konkreten Beispielen gehört.

Gibt es wirklich Schaltkreise die mit mehr als zwei Zuständen arbeiten?

Ich kenne nur die Forschungsarbeit an Quantencomputer die über das 
Binärsystem hinaus gehen sollen.

: Verschoben durch Moderator
von pegel (Gast)


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Die haben sich schon lange überall eingeschlichen.
Ist schon viele Jahre her da wurden spezielle IC im Funkamateur 
beschrieben und programmiert.

Zum Überblick hier etwas

http://mathematica.ludibunda.ch/fuzzy-logic-de6.html

Auf der Seite sind alle Unterschiede erklärt.

von (prx) A. K. (prx)


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Steve schrieb:
> Gibt es wirklich Schaltkreise die mit mehr als zwei Zuständen arbeiten?

Flash-Speicher speichert meist 2-3 Bits pro Zelle.

von Klaus (Gast)


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von C. A. Rotwang (Gast)


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Steve schrieb:

> Gibt es wirklich Schaltkreise die mit mehr als zwei Zuständen arbeiten?

Ja, beispielsweise die älteren Xilinx FPGA's mit den internenen 
Tristate-Treibern. GAL's galten auch als analoge schaltungen.

Und in der Anfangszeit (50er) basierten Computer auch auf dem 
dekadischen Systen, ich glaube auch einer von Zuse. Da hat man aber auch 
schnell Probleme mit dem Signal-Rausch-Verhältnis.

Dann gibt es noch Analogrechner (daher der Name Operationsverstärker - 
OPV) und neuerdings speichern die billigen Flash nicht mehr 1 und 0 
sondern 0 bis 3 oder gar 7 -> Multilevel-Flash.

von C. A. Rotwang (Gast)


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pegel schrieb:
> Die haben sich schon lange überall eingeschlichen.
> Ist schon viele Jahre her da wurden spezielle IC im Funkamateur
> beschrieben und programmiert.
>
> Zum Überblick hier etwas
>
> http://mathematica.ludibunda.ch/fuzzy-logic-de6.html

Fuzzy Logic ist die mathematische Erweiterungen von der Bool'schen logic 
zur mehrwertigen Logik.

Neuronale Netze wären auch so eine Struktur, deren Algorithmenen auf 
mehrwertige Systeme beruhen. Eigentlich nichtmal mehrwertig 
diskretisiert, sondern gleich mit einem kontinuirlichen Wertebereich.
Damit wäre das Gehirn als eines der meisverbreitesten Computertypen die 
prominenteste Alternative zum Binärsystem.

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Bei hohen Taktfrequenzen, niedrigen Spannungen und kleinen kapazitiven 
Speicherzellen ist es sehr viel einfacher und zuverlässig, sich auf zwei 
digitale Werte zu beschränken. Deswegen macht man das bevorzugt und wird 
vermutlich in absehbarer Zeit nicht mehr davon abweichen.

Flash Speicher bilden da eine Ausnahme, hier sind die Speicherzellen 
wegen ihrer gewaltigen Menge das teuerste Element, daher nutzt man dort 
tatsächlich mehr als 2 Werte pro Zelle.

Dann fallen mir noch die IC's für Fernsteuerungen ein, die ein paar 
digitale Signale (z.B. von Tastern) serialisieren und 
codieren/decodieren. Die haben eine Reihe Eingänge zum Einstellen des 
Codes, und die sind in der Regel nicht binär, sondern haben drei 
Zustände.

Drei Zustände werden auch häufig bei LED-Matrixen verwendet.

Und bei Motoren: Vorwärts, Rückwärts, Aus (eventuell noch Bremsen als 4. 
Zustand).

Mal abgesehen von den möglichen Werten pro Zelle/Leitung:

Wir stellen unsere Zahlen üblicherweise im Binärsystem dar. Mir ist 
bekannt, dass viele Taschenrechner (zumindest in der Vergangenheit) ein 
andere Zahlensystem benutzten, dass halb binär und halb Dezimal war, 
nämlich BCD. Auch das DCF-77 Signal für Funkuhren und überhaupt die 
meisten Uhren-IC's arbeiten mit BCD Signalen, ebenso viele 7-Segment 
Anzeigen, die Numerische Werte Anzeigen.

Und wenn wir uns mal die Fließkommazahlen anschauen, sind die auch nicht 
wirklich binär - wenn auch daran angelehnt.

von Trinformationsmatiker (Gast)


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Leitungscodes haben auch häufig mehr als 2 Spannungspegel: -1, 0, +1 
oder  -2, -1, 0, +1, +2.

Ethernet, ISDN S0, usw.

(nein RS-232 hat -V und +V)

von Volker B. (Firma: L-E-A) (vobs)


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Steve schrieb:

> Also immer wieder Andeutungen über eine Alternative zum Binärsystem.
> Ich habe aber noch nie von konkreten Beispielen gehört.
>
> Gibt es wirklich Schaltkreise die mit mehr als zwei Zuständen arbeiten?

Nahezu jede binäre Logik kann mit drei logischen Zuständen arbeiten. Die 
beiden üblichen Zustände "low" und "high" werden durch den dritten 
Zustand "hochohmig" (Z) ergänzt. Ich wende dieses Methode häufig bei 
meinen Mikrocontroller-Applikationen an, um mit wenigen Portpins ein 
analoges Signal zu beeinflussen. Wenn man beispielsweise über zwei 
Portpins zwei (unterschiedliche) Widerstände auf einen Spannungsteiler 
schaltet, so hat man insgesamt neun Möglichkeiten, den Teiler zu 
verändern. Die Berechnung ist jedoch etwas "tricky". :-)

Grüßle,
Volker.

von HildeK (Gast)


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Trinformationsmatiker schrieb:
> Leitungscodes haben auch häufig mehr als 2 Spannungspegel

Das ist Übertragungstechnik, keine interne Verarbeitung in Computern 
oder Chips. Und dort gibt es noch viele andere mehrstufige Verfahren, 
z.B. Modulationsverfahren mit 64, 128, 256 u.a. Zuständen für einen 
Schritt.

von tux (Gast)


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es gibt auch noch redundant binäre Zahlensysteme (Carry Save oder Signed 
Digit (-1,0,1) z.Bsp.)

Wir teilweise standardmäßig eingesetzt (Multiplizierer) bzw. in sehr 
speziellen Schaltungen (z.Bsp. digitale Implementierungen von neuronalen 
Netzen) wo sie gegenüber der reinen binär-Arithmetik signifikante 
Vorteile (Laufzeit) aufweisen.

Die Multiplizier sind ein Bsp. für den Einsatz in gepipelineten 
Signalverarbeitungspfaden, da dort die Verarbeitungszeit nicht 
proportional n bzw. log(n) ist sondern fix (2) je Operation

Einsatz z.Bsp. in Serieller Division (digit online), 
Aktivierungsfunktion eines Neurons, Flächenreduzierter CORDIC ...

Also über all, dort wo man in der Arithmetik möglichst frühzeitig einen 
Größenvergleich für die weitere Berechnung benötigt.

die RB Zahlensystem habe auch noch den Charme, das man wenn man sich 
dabei verschätzt hat, zu Not auch noch diesen Fehler wieder nachträglich 
korrigieren kann.

Für die effektive schaltungstechnische Implementierung sind angepasste 
Grundzellen (VADD -> SD-ADDEr z.bsp. ) sehr hilfreich

von (prx) A. K. (prx)


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tux schrieb:
> es gibt auch noch redundant binäre Zahlensysteme (Carry Save oder Signed
> Digit (-1,0,1) z.Bsp.)

Sind das tatsächlich mehr als 2 diskrete Zustände pro Leitung? Ein CSA 
hat einfach nur 2 ganz klassisch binäre Bits pro Stelle und ist eine 
Frage des Algorithmus, nicht der Technologie.

Dezimale Rechner arbeiteten auch nicht mit 10 Zuständen pro Leitung, 
sondern mit 4+ binären Leitungen für eine Stelle.

: Bearbeitet durch User
von (prx) A. K. (prx)


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C. A. Rotwang schrieb:
> Ja, beispielsweise die älteren Xilinx FPGA's mit den internenen
> Tristate-Treibern. GAL's galten auch als analoge schaltungen.

Wobei der offene Zustand bei tristate Treibern üblicherweise zwar 
hergestellt, aber von anderer Logik nicht als Zustand ausgewertet wird. 
Insofern kann man also nicht von einem echten Zustand der Rechentechnik 
sprechen, da keine Weiterverarbeitung des dritten Zustands erfolgt.

von Cyblord -. (cyblord)


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Volker B. schrieb:
> Steve schrieb:
>
>> Also immer wieder Andeutungen über eine Alternative zum Binärsystem.
>> Ich habe aber noch nie von konkreten Beispielen gehört.
>>
>> Gibt es wirklich Schaltkreise die mit mehr als zwei Zuständen arbeiten?
>
> Nahezu jede binäre Logik kann mit drei logischen Zuständen arbeiten.

Die Aussage ist schon mal ein Oxymoron.

> Die
> beiden üblichen Zustände "low" und "high" werden durch den dritten
> Zustand "hochohmig" (Z) ergänzt.
> Ich wende dieses Methode häufig bei
> meinen Mikrocontroller-Applikationen an, um mit wenigen Portpins ein
> analoges Signal zu beeinflussen.

Dabei handelt es sich um den Zustand eines Portpins, nicht um einen 
Zustand mit dem innerhalb einer Recheneinheit gearbeitet wird.
Thema komplett verfehlt.

Wenn allerdings eine nachgeschaltete Logikeinheit, die 3 Zustände des 
Portpins erkennen und diese weiterverarbeiten würde, dann würde eine 
trinäre Logik vorliegen. Sonst aber nicht.

: Bearbeitet durch User
von Jens G. (jensig)


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>> Ich wende dieses Methode häufig bei
>> meinen Mikrocontroller-Applikationen an, um mit wenigen Portpins ein
>> analoges Signal zu beeinflussen.

>Dabei handelt es sich um den Zustand eines Portpins, nicht um einen
>Zustand mit dem innerhalb einer Recheneinheit gearbeitet wird.
>Thema komplett verfehlt.

Wobei es ausgerechnet bei diesem Beispiel schon doch ein trinäres System 
darstellen dürfte, denn er will mit dem Z-Zustand ja irgendwas in der 
nächsten Stufe beeinflussen. Es wird sozusagen explizit von seinem 
analogen Signal "ausgewertet"
Aber sonst ist der Sinn des Z-Zustandes ja wohl eher dazu da, um die 
Concurrency auf einer Leitung durch mehrere Ports zu ermöglichen. Dient 
also nicht als Information.

>Dabei handelt es sich um den Zustand eines Portpins, nicht um einen
>Zustand mit dem innerhalb einer Recheneinheit gearbeitet wird.
>Thema komplett verfehlt.

>Wenn allerdings eine nachgeschaltete Logikeinheit, die 3 Zustände des
>Portpins erkennen und diese weiterverarbeiten würde, dann würde eine
>trinäre Logik vorliegen. Sonst aber nicht.

Genauso sehe ich es auch. Damit haben eigentlich die meisten obigen 
Beispiele das Thema verfehlt, auser der Flashspeicher, diverse 
Modulationsverfahren wie ODFM, oder vielleicht Leitungssignale, wo ein 
Parameter mehrere Zustände annehmen kann, usw. Der restliche oben 
genannte Rest kombiniert schon wieder mehrere Dinge davon ...

von Cyblord -. (cyblord)


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Jens G. schrieb:
> Wobei es ausgerechnet bei diesem Beispiel schon doch ein trinäres System
> darstellen dürfte, denn er will mit dem Z-Zustand ja irgendwas in der
> nächsten Stufe beeinflussen.

Nur zählt irgendeine Beeinflussung eben nicht. Eine Lampe auf AUS, 
Gedimmt und VOLL zu stellen, ist kein trinäres System. Die trinäre 
Logik(Verarbeitung) ist der Knackpunkt.

> Genauso sehe ich es auch. Damit haben eigentlich die meisten obigen
> Beispiele das Thema verfehlt,
So ist es auch.

> auser der Flashspeicher
Genau

: Bearbeitet durch User
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