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.
qwerzxc,
так машины и должны исполнять, а не думать.
Цитироватьodiniz, а я с вами не соглашусь. Десятиричную систему счисления легко и просто освоил весь мир. А с двоичной знакомы только небольшая часть людей, имеющих специальное техническое образование. Кстати, они же легко могут перейти на систему счисления на основании любого числа.
ЦитироватьЯ имел ввиду не возможность освоения, а применимость как инструмента для работы с информацией. Возможности нашего мозга уже на пределе. Кроме того,
Цитироватьтехнологическая машина уже запущена,ее не переделать. Для узкоспециальных целей троичка возможна, но опять же за большие-большие деньги. А смысл?
Все ее преимущества могут быть компенсированы дешивизной и наращиванием мощности двоичного “железа”. Это как изобретать новый автомобиль….
odiniz, я согласна, что с технологическим развитием мира пора “завязывать”. Вчера посмотрела первую половину “Аватара” перед сном. Так захотелось хоть чуть-чуть пожить в их мире.
ЦитироватьВот и я о том же.Плодить информацию больше не имеет смысла. Вот пытался
Цитироватьхотя бы вершки ухватить всего нового - куда там. К тому же время убыстрилось
довольно значительно. Так что я больше полагаюсь на “божественную” систему исчисления - это когда осознаешь Бога и любишь, т.е. подключаешся к Его
в 10х44 степени исчисления. Помогает многое понять…
Никакой мистики нет. Многозначные логики известны давно.
ЦитироватьТак, есть троичная логика, содержащая кроме значений “истина” и “ложь” ещё и “неопределённость”. Логические операции над такими значениями тоже интуитивно понятны. Закодировать же некоторым количеством бит или трит - можно что угодно. Если взять всем привычную двоичную систему, то 1 байт может содержать: число 0…255, число -128…127, символ какого-то набора из 255, 8 штук значений двоичной логики, 2-разрядное двоично-десятичное число (здесь уже неизбежна избыточность) и т.д. - как договорились. Аналогично и в троичной логике, только она гораздо менее привычна. Один трит может содержать такие значения, как “люблю”, “наплевать”, “ненавижу” - процессору всё равно, как это потом мы будем интерпретировать.
Ничего принципиально нового троичная логика/арифметика не несёт. Её можно промоделировать на обычной двоичной машине, благо нынешние машины имеют хорошую производительность. В те времена как раз она оставляла желать лучшего, поэтому активно велись поиски новых архитектурных решений. Ведь 30-40 лет назад парк используемой вычислительной техники был куда более разнообразным, а сейчас пошла унификация.
Но там, где по-прежнему производительности хватает с трудом, может пригодиться и троичная система. Конечно, для определения целесообразности надо смотреть всё в комплексе - хранение информации, обработка, передача, сопряжение с двоичными устройствами.
А то, что пионерскую разработку похоронили - время смотрите. Начало конца. Наш космический приоритет, ядерный паритет и всё что ещё было хорошего - инерция от сталинского толчка. Уход Сталина и его соратников, надо думать, это и была точка невозврата, а не видимый всем 91-й.
Uteshitel, вы меня навели на мысль, почему у нас в стране отказались от троичной системы. Да только потому, что остальной мир выбрал двоичную. Из-за пресловутой совместимости. Если допустим, для конкретной задачи использовать машины с троичной логикой, а остальную обработку вести на машинах с двоичной логикой, то на этапе подготовки данных для машин с двоичной логикой будет тратиться слишком много времени. Что, конечно, не допустимо для работы в реальном времени.
Цитироватьoratora , я не думаю, что это была уважительная причина. Совместимость - вещь хорошая, но чрезмерно на неё молиться не следует. Иногда приходится отказываться от чего-то старого-доброго. Здесь же надо учитывать, что тогда было принято начинать новые разработки, не совместимые со старыми архитектурами и системами команд (сейчас бы сказали - платформами). Т.е они между собой были совместимы не намного больше, чем с троичной машиной. Так что хоронить смысла не было - надо было развивать, как одну из линий. Такая машина представляет как минимум огромный теоретический и учебный интерес. Хотя использовалась и для голой практики. Двоичная периферия, конечно, к ней должна была подключаться, хотя бы перфоленточный ввод/вывод - дырка есть/дырки нет, никаких полудырок.
ЦитироватьК тому же, как сказано в статье, колоссальная по тем временам надёжность да ещё дешевизна, да ещё чехи хотели на ней поднажиться - такую вещь могли похоронить только в результате начавшегося уже тогда бардака, или сознательного вредительства.
Предположим, что вы купили компьютер с троичной логикой. С виду - тот же системник, мышь, клавиатура. Но внутри - троичный процессор, троичная память. И винчестер тоже троичный - каждый магнитный домен на нём имеет три состояния: намагничено положительно, не намагничено, намагничено отрицательно. Файлы на нём тоже должны быть троичными. Какова экономия места и памяти? В полтора раза? Или в 2^1,5? И операционная система, и программы для него тоже должны быть троичными. (Троичный Windows
) Всё замечательно, но надо ведь обмениваться информацией. Приходит к вам друг со своей двоичной флешкой… Или с двоичным винчестером. Компакт-диски тоже двоичные. Значит, в компьютере должен быть преобразователь, чтобы он мог раболтать с двоичными носителями и данными. А вот захотели вы скачать с интернета музыку, фильмы. Они ведь тоже двоичные! И сам интернет тоже двоичен. Опять же, куча преобразователей для совместимости. Так что, есть ли выгода?
А тепер представим, что в мире половина компьютеров - двоичные, половина - троичные. Тогда в магазинах будут комплектующие и для тех и для других, вроде проблем нет. Но как обмениваться данными между собой владельцам разных компьютеров? Скажем, на предприятии стоят двоичные компьютеры, а в налоговой инспекции - троичные. Или наоборот. Бухгалтерия подготовила отчет, как она отправит его в налоговую? А как быть с интернетом? Как заставить его работать и так и эдак? Чтобы по одним и тем же проводам гуляли и двоичные и троичные файлы?
Это примерно так же, как с железными дорогами. Часть железных дорог в нашей стране электрифицирована на постоянном токе, часть - на переменном. Часть не электрифицирована вовсе(тепловоз везде проедет). В месте их стыкования электровоз меняется, но эти же вагоны продолжают ехать дальше. Это как с операционными системами, например, для Windows и Linux - разные программы, не совместимые между собой, но файлы для них одинаковы. Скажем, МРЗ,JPG, AVI откроются и там и там.
А теперь представьте себе, что половина железных дорог у нас имеет одну ширину колеи, а половина - другую, причем ни та ни другая не образует единой сети. И переставить вагоны на другие колеса нельзя, как это делается на границе. Допустим, 1520 и 1000 мм. То есть, абсолютная несовместимость. Значит, пассажирам придется несколько раз пересаживаться из одного поезда в другой, грузы придется постоянно перегружать. А где-то такая перегрузка может оказаться и невозможной. Ведь на более узкой колее вагоны имеют меньшую ширину и грузоподъемность, и какой-то крупногабаритный груз может просто не поместиться.
Так что, должно быть что-то одно. Или троичные компьютеры должны использоваться в каких-то узких областях, где проблема совместимости не стоит так остро. Как, есть у нас узкоколейные железные дороги, которых не так много (и которые в наше время активно уничтожаются), и по которым перевозки осуществляются на небольшие расстояния.
Кстати, мне непонятно следующее утверждение:
В десятичной системе 10 знаков - цифры от 0 до 9. А остальные 20 - это что?
ЦитироватьArix, до сих пор для решения определенного круга задач используются специальные машины - аналоговые. И хотя они работают на двоичной логике, нужны специальные преобразователи для того, чтобы подготовить их выходную информацию для обработки ее на ЕС или ПВК. так что, вместо них вполне можно использовать машины и с троичной логикой. Что касается представление чисел от 0 999 в машине с десятичной логикой,необходимо действительно 30 знаков. Это связано с представлением числа в машинном коде. Для представления чисел от 0 до 9 необходимо в машине с десятичной логикой 10 знаков, а вот для числа 10 необходимо будет уже 11 знаков.
ЦитироватьК посту 55, я ошиблась, для представления числа 10 в машине с десятичной логикой надо будет 12 знаков. Сорри.
ЦитироватьНачну с организованной сущности-человека.Это по сути приемник с наглухо заглушенным передатчиком..А чтоб много не думал почему так ,прорезан рот для кукареканья.Передавай,ради бога…
ЦитироватьДалее.Память.Атом -постоянная,и фактически безграничная память ассоциаций.
Электроны -их у разных видов от 2-х до пяти.Это оперативка и временная память событий.
1-й электрон-оперативка.За полный оборот ты должен решить ,отправить на 2-й электрон это событие,поместить в постоянку или нет.Оборот-и память чиста.
2-й электрон-орбита по времени длиннее.Здесь складываешь из оперативки временные константы и при необходимости ,продлеваешь им срок ,перемещая на 3-й электрон.Так же оборот все стирает.
3-й электрон-события событий на событии.Фактически тоже самое,но еще более медленная орбита-но это уже редкость.
Пример-люди-счетчики ,вычисляющие в уме огромные цифры.
Количество электронов так же зависит от того ,как мы разделяем события.
Событие страха ,событие неприятностей ,событие успеха(удач), обоняние(запах) и еще другое..
Кирасс, а почему электронов от 2 до 5?
ЦитироватьЭлектроны, составная часть атомов; их число в нейтр. атоме равно ат. номеру, т. е. числу протонов в ядре. То есть от одного и дальше по возрастающей в зависимости от номера.
Я могу ошибиться в частностях которые могут привести к неточностям ,но уверен ,что это путь правильный.
ЦитироватьПо сути -два компьютера необходимо для сотворения мира.Это то ,что мы сейчас имеем-для сложных вычислений .И само создание материи(событий и времени существования события) это то ,что коряво вверху.
Во втором варианте вместо 0 и 1 является элементарное событие,применимое для всех ситуаций.Кубик построения отношений между материей.Второй обязательной составляющей является время.Но!!!В этом случае это не величина ,а ее отсутствие.На земле время -это среда ,эфир.Нет эфира -нет времени.
Представь ,что ты сжимаешь в ладони горсть опилок .Каждая частичка-это событие,ну например ,рабочий день тунеядца с восьми до 18-00..Он пьет кофе ,чешет в носу ,разговаривает с товарищами,чикает по клавишам..и т.д.
Но ,пока все у тебя в руке -этого ничего нет!
И вот ты бросаешь все в воду-среду.И частички каким то образом расплываются по поверхности.Вот он ,интервал ,вот пошло время.Появились отрезки между частичками.Теперь твой процесс пошел.
Но ты не довольна результатом потраченных на это сил….
Но это уже другая история.
Мысли летят впереди клавиш,согласен ,надо собрать все в понятный монолог,
А вот наш углерод,правда по два электрона на орбите…http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Electron_shell_006_Carbon.svg -Это объясняет и подтверждает ,что мы все -разные и не можем найти общий язык друг с другом.
От двух до пяти -это так , с неба зачерпнул…
А кремний-еще интересней.
ЦитироватьВот ,у тебя и четыре атома на одной орбите,а это уже четыре измерения,три глаза….Не то ,что углерод -два глаза -плоскось ,лист бумаги,дальше не прыгнуть..
И еще один вопрос ,Оля.Ты ощущаешь приближение другой планеты на тонком плане?Мне тут писали ,что с марта чувствуют ее.