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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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
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.
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.
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.
>> 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 ...
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
