¿Por qué utilizamos dispositivos eléctricos que solo tienen señales binarias? ¿Por qué no trinario o cuaternario?

Answer 1

Las señales lógicas estándar son 0–3.3 y 0–5.0 voltios.

Para una señal lógica de 5 V, generalmente un “0” está en algún lugar por debajo de 0,8 V y un “1” está en algún lugar por encima de 2,5 V. Hay una especie de tierra de nadie entre .8 y 2.4 … la lógica “1” es bastante amplia, por lo que cargar la señal con fanouts de 8 o más todavía puede funcionar.

Dividiéndolo en 4 niveles. El margen de ruido, incluidos los tiempos de subida y bajada, se reduciría extremadamente, lo que lo haría mucho menos confiable.

Esta es una variación típica de la señal lógica de alta velocidad llamada patrón de ojo. Tenga en cuenta las ventanas de incertidumbre indicadas tanto para la lógica vertical como para la sincronización, cuando la lógica cambia.

Un patrón de cuatro niveles tomaría un control mucho más estricto de los voltajes y el tiempo.

Answer 2

Teóricamente podríamos usar cualquiera de estos sistemas, pero existen los siguientes desafíos que lo hacen mucho más complejo
1. Ruido: su circuito tendrá que tener 3 rangos de voltaje distintos dentro del voltaje de la fuente de alimentación. Esto aumenta la susceptibilidad al ruido y, por lo tanto, el circuito tendrá que quemar más energía o funcionar más lentamente. regalando así la ventaja
2. Puertas complejas: Las puertas lógicas para ternario o cuaternario son complicadas de diseñar. Por lo tanto, sintetizar una lógica (conversión de lógica en puertas lógicas) es un programa complejo que requiere tiempos de ejecución más altos de automatización.
3. Circuito: las implementaciones de puertas lógicas son básicamente comparadores de voltaje en sentido crudo. Un comparador de voltaje de dos niveles es demasiado simple de implementar que un comparador de voltaje de tres niveles.

Sin embargo, esto no es imposible de lograr. Solo que no vale la pena el esfuerzo en este momento

Answer 3

La razón por la cual los dispositivos eléctricos usan señales binarias es porque el componente básico de la “información digital” es un flip-flop, que es un dispositivo “biestable”.

Mira la tabla de verdad de un flip-flop. Puede “retener” un 0 o un 1 en caso de que no haya señal de entrada. Establece / restablece con una entrada, y nuevamente mantiene esa información siempre que no llegue la siguiente entrada.

Ahora, ¿qué pasaría si quisieras construir un flip-flop que pueda almacenar 0,1 Y 2?

Para eso, debe saber que las chanclas están formadas por transistores que funcionan como “interruptores”. Si desea 3 estados en la salida del transistor, necesitaría un voltaje estable entre los estados “apagado” y “encendido”, para lo cual necesitará algún tipo de retroalimentación para lograr el estado “medio”.

En cambio, ¿qué tal simplemente usando 2 flip-flops para cálculos de base 3? Resulta que esta solución es mucho más fácil y eficiente con la electrónica actual que construir un circuito “tristable”.

Recuerde: definitivamente usamos señales de base más alta siempre que podemos. Cuando comunicamos datos digitales, combinamos varios “bits” y los enviamos como señal a través de la modulación de amplitud de pulso con 16 niveles de voltaje, etc.

Más información: Los dispositivos “digitales” multiestado son más prácticos en Quantum Computing, donde hay más de 2 estados estables. Sin embargo, la gente ha intentado hacer cosas como esta: Patente US4990796 – Multivibrador tristable

Answer 4

Vea mi respuesta para una pregunta similar: la respuesta de Daniel Lo a En electrónica digital, ¿no sería posible tener un 2 (ternario)?

Answer 5

Los setun soviéticos eran máquinas ternarias (que duraron hasta principios de los 70), por lo que es posible. Pero parece haber pocos beneficios y negativos significativos para la lógica de alta velocidad para la tecnología actual.

OTOH, los niveles múltiples * son * comúnmente utilizados en comunicaciones de mayor alcance, y muchos dispositivos flash usan cuatro u ocho niveles (codificación de dos o tres bits por celda). Varias otras tecnologías de almacenamiento parecen tener al menos una apertura para el almacenamiento no binario.

Answer 6

Recuerdo que mi profesor de informática dijo que los dispositivos digitales se verían más o menos exactamente iguales si utilizáramos una base mayor que 2.

Por lo tanto, la razón por la cual los dispositivos eléctricos usan señales binarias es porque aumentar la base no tendría ventajas reales, solo desventajas de hacer las cosas más complejas de lo que deberían ser.

Answer 7

Bueno, primero, cualquier número entero puede representarse usando cualquier base excepto unario, por lo que, en teoría, cualquier base podría funcionar, aunque no obtendría ni perdería información de esa manera. La razón por la que elegimos binario es por el hardware. Es mucho más fácil distinguir la presencia o ausencia de una señal eléctrica que distinguir 3 o más estados diferentes. Además, sería más fácil para el hardware “leer mal” los estados entre encendido y apagado.

Answer 8

Se utilizan en algunas aplicaciones (aumento de la densidad de memoria, buses triestados). Pero la lógica binaria y las operaciones con bits sabios son bastante potentes y útiles y son robustas cuando el voltaje y el tiempo están en los márgenes. Es por eso que miles de millones de billones de transistores se han utilizado para implementar la lógica binaria.