Der Hauptgrund ist, dass es einfach viel b> einfacher ist, Schaltkreise herzustellen, die sich immer in einem von zwei Zuständen befinden, als dass sie Zwischenzustände unterstützen. Die zusätzliche Komplexität, die Kosten und die Geschwindigkeitsstrafe für das Komprimieren von mehr Zuständen in ein einzelnes Signal überwiegen alle Vorteile, die durch die Komprimierung erzielt werden.

Ein wichtiger Vorteil bei der Verwendung von nur zwei Zuständen besteht darin, dass jedes Signal beliebig um das Signal verstärkt werden kann Mitte. Dies führt dazu, dass der Verstärkerausgang auf das eine oder andere Extrem zuschlägt. Die Verstärkung kann daher stark variieren und kann beliebig groß gemacht werden.

Stellen Sie sich ein menschliches Analogon dazu vor. Wenn Sie einen Lichtschalter an der Wand haben, der entweder ein- oder ausgeschaltet ist, können Sie ihn schlagen, um ihn in den anderen Zustand zu versetzen. Es spielt keine Rolle, ob Sie noch ein wenig darauf drücken, wenn es dort ankommt, da eine mechanische Begrenzung eingebaut ist. Sie können es gerade so weit drücken, dass es umschaltet, oder viel mehr, solange Sie es nicht tun. t es physisch brechen. Stellen Sie sich nun vor, der Switch hätte 3 oder mehr Zustände und Sie wollten ihn auf einen der Zwischenzustände setzen. Sie müssten viel vorsichtiger sein, um genau die richtige Menge an Kraft oder Bewegung anzuwenden. Zu viel und du landest im nächsten Zustand. Sie können es nicht mehr einfach und schnell schlagen.

Eine ähnliche Komplexität ist erforderlich, um den Pegel eines Signals auf einen Zwischenzustand zu setzen. Dies kostet Teile, Strom und braucht Zeit. Dann haben Sie wieder mehr Komplexität, um das Signal zu interpretieren, wenn Sie seinen Wert verwenden möchten. Dies könnte getan werden, ist es aber nicht wert.

Ein weiteres Problem besteht darin, dass das Halten eines Signals auf einem Zwischenpegel wahrscheinlich mehr Leistung erfordert. Bei einem hohen oder niedrigen Signal können Sie sich vorstellen, dass das Signal über einen von zwei Schaltern mit Strom oder Masse verbunden wird. Diese benötigen keinen Strom, um vollständig ein- oder ausgeschaltet zu bleiben, aber jeder Schaltkreis, der ein Signal dazwischen hält, hat diesen Vorteil nicht und würde höchstwahrscheinlich eine konstante Standby-Stromversorgung erfordern, um dies so zu halten.

Es gibt tatsächlich Fälle, in denen heute mehr als zwei Ebenen zum Codieren digitaler Daten verwendet werden. Es gibt einige Bulk-Flash-Speicher, die nach diesem Prinzip arbeiten. Daten werden in Ladungsstapeln gespeichert. Diese Stapel können mehr als 2 Größen haben. Es erfordert zusätzliche Komplexität, um die Größe der Stapel zu dekodieren, wenn ein Lesevorgang ausgeführt wird. Bei großen Flash-Speichern wird diese zusätzliche Komplexität jedoch nur einige Male in Leseschaltungen aufgewendet, während die Komprimierungsersparnis auf viele Millionen Bits angewendet wird. Der Kompromiss lohnt sich also.

Tatsächlich gibt es seit der Jahrhundertwende viele Computer, die viele Zustände pro Bit verwenden. Sie werden analoge Computer genannt. Tatsächlich gilt der Rechenschieber als analoger Computer und gibt es schon seit Jahrhunderten. Suchen Sie einfach im Internet nach Informationen.

Eine kurze, aber hilfreiche Beschreibung, ob es möglich ist, ternäre, dezimale oder andere Basis-\ $ n \ $ -Berechnungsschemata zu implementieren, finden Sie in der Mitte dieses Artikels von Mark Chu-Carroll.

Noch wichtiger ist, dass er erklärt, warum die Verwendung größerer \ $ n \ $ in Basisdarstellungen - \ n \ $ praktisch keinen Vorteil bringt. Die Argumentation, dass die Verwendung von base - \ $ n \ $ für große \ $ n \ $ mehr Daten pro Bit ermöglicht, ist technisch richtig, hilft aber in der Praxis nicht wirklich. In ähnlicher Weise gibt es eine offensichtliche Abweichung zwischen englischsprachigen Sätzen und visuellen Symbolen, von der man naiv behaupten könnte, dass sie eine Form der Informationskomprimierung darstellen (da jeder Satz auf ein einzelnes Symbol komprimiert werden könnte), aber Sie sind verletzt, dass Sie müssen einen riesigen Nachschlagetisch herumtragen, also ist es eine Art Betrug.

Wenn wir mehr als zwei Zustände haben, können wir natürlich mehr Daten pro Bit speichern, ...

Aber nur, weil Sie die Bedeutung von "neu definieren". bisschen". Gemäß Informationstheorie ändern Sie nicht den Informationsgehalt , sondern lediglich die Einheit, mit der Sie ihn messen. Tatsächlich ändern Sie es von Bit in Ban oder ungefähr 3,32 Bit :)

Die Kosten für Schaltkreise zum Verwalten und Erkennen von drei aktiven Zuständen wären in den meisten Fällen mehr als doppelt so hoch wie für zwei. Überlegen Sie, wie ein Wechselrichter mit zwei Zuständen so ausgelegt ist, dass ein Hoch oder Tief durch eine gerade Anzahl von Wechselrichtern geleitet werden kann und nach einiger Verzögerung der ursprüngliche Logikpegel erreicht wird. Versuchen Sie nun, eine zu entwerfen, die eine von drei Spannungsauswahlen durchlaufen kann, die auf ähnliche Weise zuverlässig übertragen werden können. Wenn die Verlustleistung kein Problem wäre, gibt es einige Möglichkeiten, wie dies einigermaßen vernünftig erreicht werden könnte, aber die Zwei-Zustands-Logik wird in den meisten Fällen erheblich einfacher zu entwerfen sein.

Ich habe mich vor einiger Zeit selbst darüber gewundert. Es gibt viele mögliche Antworten, aber der vielleicht praktischste Grund ist der Stromverbrauch. Ein typischer Transistor, der in einer modernen integrierten Schaltung verwendet wird, verbraucht nahezu null Leistung, wenn er sich entweder im logischen Zustand 0 oder 1 befindet. (Entweder ist die Kollektor-Emitter-Spannung nahezu Null oder der Kollektorstrom ist nahezu Null.)

In einem modernen Chip kann man also sagen, dass ein Transistor nur dann beträchtliche Mengen an Leistung verbraucht, wenn dies der Fall ist Während des Wechsels zwischen den beiden Zuständen wird sehr wenig Strom verbraucht, wenn ein bestimmter Zustand gehalten wird.

Stellen Sie sich vor, wenn mehr als zwei mögliche Zustände vorhanden wären (andere Werte "dazwischen"), würden Transistoren verbrauchen Größenordnungen mehr Leistung, selbst wenn das System nichts tut, was das Ding wirtschaftlich unmöglich macht. Dies ist (einer der Gründe), warum die überwiegende Mehrheit unserer digitalen Schaltkreise binär ist.

Ein gängiges Beispiel für eine digitale Schaltung, die mehr als zwei Zustände pro "Bit" verwendet, ist der Flash-Speicher, insbesondere der MLC-Flash (Multi-Level-Cell). Um die Kosten zu senken, verwendet dieser Flash-Speicher mehr als zwei Zustände in einer Speicherzelle, um mehr als ein binäres Informationsbit darzustellen. Dies untergräbt eines der Hauptprobleme der nicht-binären digitalen Logik, nämlich dass ein Transistor, der zwischen Aus und Sättigung liegt, zusätzliche Leistung verbraucht (wie von Vememo angegeben), da die Blitzzellen im Leerlauf keine Leistung beziehen.

Die Kehrseite des MLC-Blitzes im Vergleich zum SLC-Blitz (Single-Level-Cell) ist in Bezug auf die Anzahl der möglichen Löschzyklen, bevor sich die Zellen verschlechtern und nicht mehr korrekt programmiert werden können, wesentlich weniger langlebig.

ENIAC war Basis 10, daher ist es nicht nur möglich, andere Basen als 2 zu verwenden, sondern Basis 10 wurde zuerst verwendet.

Laut "50 Jahre Army Computing: Von ENIAC zu MSRC "war EDVAC Basis 8 und ORDVAC I und II waren Basis 16.