Советская “троица”
Чем в СССР хотели заменить биты и байты?
Каких только компьютеров не напридумывали: квантовых, молекулярных, нейронных, оптических и фотонных, на основе ДНК и белков-ферментов… Оказывается в России, в Казанском физико-техническом институте, с 2001 года ведутся поиски в области квантовых компьютеров – без особой, судя по всему, специальной программы, по личной инициативе сотрудников.
Про проект троичного компьютера Николая Петровича Брусенцова, ныне заслуженного научного сотрудника МГУ, краем уха слышали, вероятно, все, имеющие отношение к компьютерам и программированию. Интерес к этой теме, в том числе и на Западе, не утихал никогда. Восьмидесятилетний Брусенцов уже в наши дни свидетельствует: «Буквально на днях я получил письмо из США, где также спрашивают, как удалось реализовать троичную логику? К нам постоянно приходят по e-mail письма с запросами. Надо сказать, что наибольший интерес проявляют такие страны, как Бангладеш, Пакистан, Индия».
Но ЭВМ «Сетунь» так и осталась единственной в мире моделью вычислительной машины, основанной на троичной системе счисления, причем серийной – было выпущено полсотни экземпляров. Но ни одного последователя у Брусенцова не было, если не считать любительских проектов. Почему?
Прямой ответ на этот вопрос вы найдете едва ли: в публикациях о «Сетуни» и Брусенцове перечисляются достоинства троичной системы, но прямо не указываются ни недостатки, ни причины, по которым проект так и остался уникальным. Сам Николай Петрович до сих пор полагает, что дело в косности советских чиновников, и еще, возможно, в колоссальных средствах, затраченных на создание полупроводниковой индустрии, основанной на двоичной булевой алгебре. Но суть дела заметно сложнее.
КОГДА ТРИ ЛУЧШЕ, ЧЕМ ДВА
Троичная система экономичнее любой другой в смысле количества знаков (а, следовательно, и элементов) для представления многоразрядного числа. Чтобы записать 1000 чисел (от 0 до 999) в десятичной системе нужно 30 знаков, а в двоичной системе с помощью тех же 30 знаков можно записать 32 768 чисел. Самой же экономичной считается система счисления с основанием е (2,718282…), а на практике – 3, ближайшим к числу е.
Но все зависит от выбора элементов. Брусенцову удалось найти аппаратное решение, которое было действительно – на том уровне техники – непревзойденным по экономичности. Если повторить то же самое на серийно выпускаемых полупроводниковых чипах, получится только усложнение схемы.
Так что преимущества троичной системы не в экономичности, а в том, что сама организация вычислительного процесса резко упрощается. Так, в системе с тремя цифрами (1,0,-1) числовая ось автоматически получается непрерывной, отсюда – естественное сравнение и вычитание чисел; автоматически выполняется правильное округление чисел простым отбрасыванием младших разрядов; арифметический и логический сдвиг совпадают и т. п. В общем, перечислять приятные особенности этой системы можно долго.
Основными единицами информации в «Сетуни» были триты (аналоги битов), принимавшие значения минус 1, 0 и плюс 1, и трайты (аналоги байтов), состоявшие каждый из шести тритов и принимавшие значения от -364 до +364. Для «Сетуни» не стали даже разрабатывать ассемблер: написание прямо в машинных кодах оказалось ничуть не сложнее, тем более, что самих команд было всего 24 ,– «Сетунь» была настоящей RISC-машиной, когда еще самого такого термина не существовало.
Но самая главная эксплуатационная особенность «Сетуни» – ее ошеломляющая даже по нынешним временам надежность, оцененная в технических условиях в 95% рабочего времени. Реально она была много выше: для 50 выпущенных серийно экземпляров, разбросанных по стране от Одессы и Ашхабада до Якутска и Магадана, не требовалось даже ЗИПа, как не требовались и специалисты по техническому обслуживанию машины. А первый экземпляр «Сетуни», собранный «на коленке» группой Брусенцова в МГУ, проработал 15 лет, за которые случилось всего 3 отказа элементов из четырех с лишним тысяч (и все – в первый год эксплуатации).
КАК НАЧАЛЬСТВО ОСТАНОВИЛО ТРОИЧНУЮ ЛОГИКУ
Но советские и чиновники и производственники были против машины: первые, видимо, «на всякий случай», ориентируясь на «мировой уровень», а вторые – из-за необычных требований к культуре производства. У Брусенцова первый экземпляр машины заработал в штатном режиме уже через десять дней после монтажа – за счет тщательного отбора и сортировки компонентов (в те времена не подвергавшихся никакому выходному контролю по параметрам), и многочисленных предварительных тестов каждой платы. А на Казанском заводе математических машин автору разработки приходилось пропадать месяцами, заново втолковывая заводчанам уже прописанные в методичках правила тестирования и исправляя вольности в компоновке.
Называлась в числе причин неприязни со стороны казанцев и стоимость машины в 27 500 рублей – смехотворно низкая по тем временам, из-за чего якобы ее было производить невыгодно. Н. П. Брусенцов вспоминает:
«В феврале 1962 г. мне с Е. А. Жоголевым и С. П. Масловым по приглашению правительства ЧССР довелось побывать на заводе Яна Швермы в Брно, где предполагалось запустить в серийное производство нашу «Сетунь». Инициаторами этого проекта были чешские инженеры И. Крыже и И. Бранд, ознакомившиеся с машиной при посещении Вычислительного центра МГУ в 1960 году и, по-видимому, реально оценившие её коммерческие достоинства. Планировался выпуск в первый же год трехсот машин, и завод был вполне готов реализовать это. В отчёте о командировке, направленном в ГКНТ, мы предложили рассмотреть возможность сотрудничества с заводом Яна Швермы Астраханского завода ЭА и ЭП, уже освоившего производство логических элементов «Сетуни».
Но вскоре стало известно, что передача документации для производства машины в ЧССР возможна лишь после освоения крупносерийного выпуска её в нашей стране, а затем выпуск был и вовсе прекращен». Чехи планировали на каждой машине заработать, продавая ее не только в страны СЭВ, но и на Запад за валюту, но советские чиновники встали в позицию «собака на сене», заявив, что «золото нам и самим нужно», и тем временем тормозя проект всеми силами.
С какой-то точки зрения эти чиновники были правы: у «Сетуни», даже в улучшенной модификации «Сетунь-70», не было будущего. Те самые трансфлюксоры, требовавшие ручной намотки (у Брусенцова каждый день начинался с того, что все, включая руководителя, сосредоточенно мотали тончайшие проволочки на трехмиллиметровые сердечники) – это технология первого поколения компьютеров. К 1970-м годам это все отстало на два поколения, а реальной замены в полупроводнике так и не появилось: на транзисторах схемы получаются более громоздкими. Еще одна деталь: двоичная логика хорошо стыкуется с теорией информации, где именно бит (а не трит) есть мельчайшая и неделимая мера всего. И передавать данные лучше по принципу «есть напряжение – нет напряжения», так получается и проще и надежней.
Так что, идеям Брусенцова, – а их, кстати, поддержал классик программирования Дональд Кнут, писавший, что не сомневается в постепенном переходе на троичные ячейки вместо двоичных, – так и суждено остаться в истории техническим курьезом вроде дирижаблей в авиации?
Не совсем так. Одно из направлений, где троичная логика находит свое применение, – создание асинхронных процессоров. Они необходимы, например, в особо точных аналогово-цифровых схемах, где наличие тактового генератора ведет к неприятным и трудно устранимым помехам, а в асинхронных схемах, где сигналы распределены во времени случайным образом, такая помеха намного меньше. Асинхронные процессоры проще проектировать автоматизированным методом, и в них меньше элементов, чем в обычных. Троичная логика прямо фигурирует в технологии NCL от Theseus Logic. Есть и другие применения троичной логики. Так что вполне возможно, что энтузиазм Брусенцова и чаяния Кнута еще оправдаются в веках.
Арго пишет машина с двоичным кодом создаёт только эффективные комбинации.
Ну ты же читал статью или нет? Вот что пишется в статье
Одно из направлений, где троичная логика находит свое применение, – создание асинхронных процессоров. Они необходимы, например, в особо точных аналогово-цифровых схемах, где наличие тактового генератора ведет к неприятным и трудно устранимым помехам, а в асинхронных схемах, где сигналы распределены во времени случайным образом, такая помеха намного меньше. Асинхронные процессоры проще проектировать автоматизированным методом, и в них меньше элементов, чем в обычных.
ЦитироватьGnum, а я и за собой замечала иногда такие вот метаморфозы и за своими сослуживцами. Не всегда, конечно, но бывало, особенно после какой-нибудь авральной работы, когда приходилось работать по 16-20 часов.
ЦитироватьИнтерестно и где они это используют
Видимо у вас есть предположения?
ЦитироватьGnum, так их используют. В статье же написано.
ЦитироватьТроичная логика прямо фигурирует в технологии NCL от Theseus Logic.
Моя цель , обсудить с вами насколько это лучше и лучше ли вообще. Я пока ни к какому окончательному выводу для себя лично не пришла.
Интересная версия троичной логики рассмотрена в “Силайском яблоке”.
А что из этого получилось - можно прочитать при желании самостоятельно
Цитироватьcoal, ты лучше что-нибудь путное по поводу статьи скажи. Что лично ты думаешь об этом.
Я вот с утра думаю, и так поверну, и так. Ни к чему путному пока не пришла.
ЦитироватьНу с точки зрения экономичности имеет смысл если только это выгодно аппаратно. Но раз в полупроводниках это нереализуемо - то и выгоды нет. Насчет основания системы счисления равной e - вообще не понял.
ЦитироватьСмысл такая система счисления может иметь только с точки зрения “хочу/не хочу/не знаю”, “да/нет/отложить”, “надо/не надо/все равно” и т.п как раз с точки зрения “Силайского яблока”. То есть смысл есть только при моделировании интеллекта. Но все указанное спокойно реализуется на логическом уровне и нет никаких обязательных условий реализации на аппаратном уровне.
Когда приступят к построению квантовых компов - там могут быть другие системы счисления, в том числе и троичная. Смотря сколько состояний квант может иметь.
ЦитироватьА мне вот интересно - если вы завтра умрёте, будет вас всё это интересовать?…
ЦитироватьСтатью не читала.
ЦитироватьСказано программистом и этим всё сказано.
Насколько я понимаю, двоичная система используется для перевода языка программирования в машинный код для подачи процессору. Всякий третий здесь излишный, процессор не может быть интеллектом, чтобы выбирать.
Возможно, что-то общее со
Но я не программист, а простой ИТ. Вполне возможно, недопонимаю.
ЦитироватьНаша ошибка в том ,что везде мы ищем минус ,в букв. и переносном смысле.
ЦитироватьВ этом и заключается логичная ошибочность человека -он не знает начала.
А даже если и знает ,то на всякий случай пусть будет и минус,чего в природе НЕ существует вааще.Идея этих товарищей ничуть не отличается от двоичной системы ,алгоритмы остались те-же.Труднее всего понять это математикам и програмистам.Но тут у меня клюется один рассказик ,где рисую новенький компьютер,а так объяснять долго,потому что начинать надо с начала.
kirass, я не ищу минуса , я просто пытаюсь разобраться. А вот алгоритмы очень даже будут отличаться. Это я тебе как математик и программист говорю.
ЦитироватьА, вы тоже? Тогда я пас.
У меня не математический склад ума, я гуманитарий. 
ЦитироватьОля ,алгоритмы будут отличаться ,но это опять же с логики человека.Пока мы не возьмем на вооружение эфирные волны ,не изучим их на уровне практики,будет тупик миниатюризации электронных компонентов,которых хватит лишь на 10 лет.
ЦитироватьВедь все понимают ,что железо делают под программу-алгоритм.А не наоборот.
Совр. комп. может одну единственную вещь-считать путем сдвига нулей и единиц.
Прибавив третью величину лишь усложним себе жизнь и продлим тем агонию умирающего кремния.И все многочисленные нейронные ,фотонные компьютеры-попытка убыстрить вычисления.Думаю ,что математика сходу сделала огромную ошибку ,которая только множится-это дало определение точке.