前蘇聯科學家發明出三進位,為什麼沒有延續下去?

2021-01-13 匯聚魔杖

不光有二進位、三進位計算機,在歷史上也存在過十進位、八進位計算機。計算機不一定非得用二進位,但二進位能夠力排眾難,最終能夠以壓倒性的姿態普及自然有潛在的道理。

計算機一開始並不是二進位的,而是十進位的。世界上第一臺計算ENIAC除了是十進位的外,最引人注目的就是它的體積和複雜性。ENIAC包含了17468個真空管、7200個晶體二極體、1500個繼電器、10000個電容器,重達27噸,佔地167平方米。

ENIAC使用十位環形計數器存儲數字,每個數字使用36個真空管,其中10個是雙三極體,他們組成了環形計數器的觸發器。IBM的卡片閱讀器用於輸入,打卡器用於輸出。

如果說相同長度的紙帶進位越往大就可以表示更多的信息,但識別設備的複雜了,紙帶變寬了。在現實中,電子設備往往需要進行傳送多路信號,紙帶可以做寬,但線路信號和無線信號卻很難做寬。

進位是數字的不同表現形式而已,它的本質並沒有發生改變,不管是二進位的9還是三進位的9,還是10進位的9,都是數學意義上的9,而不是純粹的一個圖形符號。很多人都錯誤地認為,二進位需要用那麼多的十進位的0和1來表示數據,效率肯定要比十進位慢得多,也複雜得多。比如35453934(十進位)=10 0001 1100 1111 1011 1110 1110(二進位)。這樣我們就陷入了慣性思維,機器工作速度是極快的,你花費巨量的時間打幾千幾萬甚至幾百萬字的文本,電腦保存只是一眨眼的事情。

人類最早的通訊信號都是通斷信號,而二進位就足以表示通斷信號,如燈塔、電報等。在電子管、電晶體時代,通斷都是最穩定最明確的狀態,剛好與二進位契合。二進位在電路運行、傳輸層面都是最合適的,加上各種脈衝、觸發、翻轉電路,支撐起複雜的二進位計算。二進位與電子電路的完美結合,才形成了現在多姿多彩的數碼世界,比如:電路層面使用開關、通電用有信號和沒信號、高電平低電平表示兩種不同的狀態、媒介存儲用有坑和沒坑或者有磁性和沒磁性來保存數據。

正如二進位算術體系的發明者萊布尼茨斷言的那樣:"二進位乃是具有世界普遍性的、最完美的邏輯語言",至少在以電為信息載體的時代是這樣的。二進位在萊布尼茨時代並沒有得到推廣,知道計算機發明後,二級制才真正實現了其應用。如今在德國圖林根著名的郭塔王宮圖書館內仍保存一份萊布尼茨的手稿,標題寫著「1與0,一切數字的神奇淵源。」

二進位在計算機領域能夠長足的發展是由硬體決定,只有兩種狀態的二進位電路在成本低、性能穩定、電路簡易、接口方便、擴展性強等各個方面都碾壓其他進位的電路。

三進位計算機在過去發展缺乏契機

三進位一直被很多人推崇的原因在於它可以利用電壓存在著的三種狀態:正電壓(1)、零電壓(0)、負電壓(-1)。這在過去是很難實現的,但隨著技術的進步,真空管和電晶體等元器件被速度,可靠性更好的鐵氧體磁芯和半導體二極體取代,三進位提出的需要更少的設備和電能卻能實現更高的性能成為可能。

蘇聯的三進位計算機屬於生在一個不恰當的時期,當時的官僚對於這個不屬於經濟計劃一部分的「科幻產物」持否定的態度,甚至勒令其停產。得不到上級支持的三進位計算機最終夭折。

如今的三進位的研究大多都停留在表面和形式上,並沒有人真正很深入到實際應用中去。三進位計算機要想真正走入尋常百姓家,就需要擁有一個完整的知識體系,更別提擁有一個適配的作業系統和軟體生態。所以二進位在計算機中能走到現在既有必然也有偶然,它是一整個時代的產物。

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