Этот компьютер, разработанный учёными МГУ в 1959 году, работал на троичном коде – в отличие от существующих сегодня компьютеров, работающих на двоичном. Это позволяло ему потреблять меньше энергии и быстрее выполнять вычисления. Почему? Давайте разберёмся.
Что такое двоичный код?
Двоичный код, а точнее, двоичную позиционную систему счисления изобрёл живший ещё в XVII веке математик Готфрид Вильгельм Лейбниц. Что это такое? Это система счёта в которой используются всего две цифры: 0 и 1.
Считать от одного до десяти надо так: 1, 10, 11, 100, 101, 110, 111, 1000, 1001, 1010...
Зачем это понадобилось? Как раз в те годы он придумал механическую машину для счёта – первый в мире арифмометр. Однако металлические цифровые колёса для такого арифмометра получались сложными, вытачивать их было трудно и дорого. И Лейбниц подумал, что если бы в машине использовались только цифры «0» и «1», то конструкция арифмометра стала бы в несколько раз проще и дешевле.
Догадка Лейбница была абсолютно верной: в наше время почти все компьютеры в мире (включая то устройство, с помощью которого вы читаете этот текст) работают именно на двоичной системе счисления.
Конечно, металлических колёсиков с цифрами в компьютерах нет. Вместо этого в них "работают" разные уровни напряжения электрического тока. Но, если бы компьютеры работали по привычной нам десятичной системе счисления, то для того, чтобы представить значения от «0» до «9», потребовалось бы десять разных уровней напряжения. Устройство машины получилось бы крайне непростым.
А если вдруг произошла неполадка, и напряжение упало? Или скакнуло вверх? Сразу же начнутся ошибки, причём многочисленные! А система с нулём и единицей – надёжна и проста. Есть ток – нет тока. Всё!
Однако у всего на свете есть недостатки. Есть они и у двоичной системы счисления.
Биты, байты, гигабайты...
Основа двоичной системы счисления – бит (от английского «binary digit» – «двоичная единица»). 8 бит – это байт, 1024 байта – это килобайт, 1024 килобайта – это мегабайт, 1024 мегабайта – гигабайт... Так вот, 1 бит на самом деле не очень удобен при работе с информацией!
Дело в том, что жизнь не укладывается в двоичную логику – то есть в логику "да" и "нет". Между "да" и "нет" существует куча оттенков: "и да, и нет", "ни нет, ни да", "может быть" и так далее. Например:
"– На простой вопрос всегда можно ответить «да» или «нет», по-моему, это не трудно! – завопила фрекен Бок.
– Представь себе, трудно, – вмешался Карлсон. – Я сейчас задам тебе простой вопрос, и ты сама в этом убедишься. Вот, слушай! Ты перестала пить коньяк по утрам, отвечай – да или нет?
У фрекен Бок перехватило дыхание, казалось, она вот-вот упадет без чувств. Она хотела что-то сказать, но не могла вымолвить ни слова".
Как с такими ситуациями справляется "двоичный" компьютер? Рассмотрим вот таком примере.
Египетский бог Осирис решает, куда отправить душу умершего древнего египтянина – в рай или в ад. Для этого нужно узнать, хороший это был человек или плохой. А как узнаешь, если перед тобой не героей и не злодей – обычный человек, как все? Иногда грешил, а иногда совершал добрые поступки… Начнёшь рассуждать – запутаешься!
Вот поэтому Осирис «формализовал задачу».
Он (вернее, его помощник, бог Анубис) клал на одну чашу весов сердце умершего, а на другую – перо из крыла богини правды Маат. Если сердце перевешивало – шагом марш в ад! А если сердце оказывалось легче пера, тогда пожалуйте в рай. А если поровну?
Допустим, мы в двоичной системе передаём на компьютер информацию о результате взвешивания.
Если перо тяжелее сердца, передаём 0
Если сердце тяжелее пера, передаём 1
Это два бита информации.
А если сердце и перо одинаковы по весу? Ой!.. А на этот случай у нас ничего нет, у нас только «0» и «1». Значит ли это, что задачка неразрешима? Нет, конечно, она разрешима:
Если перо тяжелее сердца, передаём 00
Если сердце тяжелее пера, передаём 10
Если перо и сердце весят одинаково, передаём 01
Это три бита информации.
Но обратите внимание: у нас осталась не использованной, "лишней" комбинация "11"!
Это как если на грузовике грузоподъёмностью четыре тонны перевозить три тонны груза... Бензина расходуется почти столько же, амотризация грузовика почти такая же, трудозатраты водителя ровно такие же – а полезной работы меньше!
Троичный код, в чём его преимущество
В советской ЭВМ "Сетунь", работающей на троичном коде, вместо 0 (нет тока) и 1 (есть ток) используются три значения: 0 (нет тока), 1 (слабый ток) и 2 (сильный ток). (На самом деле, - 1, 0, 1, но так понятнее.)
Поэтому в троичной системе счисления используются не привычные нам биты, а триты – "троичные единицы". Шесть тритов составляют 1 трайт.
Троичная система даёт существенную экономию памяти: например, для передачи двадцати шести букв латинского алфавита в двоичной системе нам понадобится 5 бит информации, то есть 32 комбинации. А в троичной – 3 трита – 27 комбинаций!
А если задача сложная? Огромная экономия получается!
Переход современных компьютеров к троичной системе позволил бы сделать их более скоростными, более эффективными и при этом потребляющими меньше электроэнергии (привет, "зелёная энергетика", за которую все якобы борются). Почему же их никто не строит?
Вначале двоичные компьютеры выбрали по принципу «и так сойдёт» – они были проще, а более быстрые и экономные были тогда ещё не нужны.
А теперь успела сложиться целая индустрия двоичных компьютеров! Перестроить её на троичную логику означает полностью перестроить все заводы и фабрики микропроцессоров, переделать всю сопроводительную документацию, переписать заново миллионы уже использующихся людьми программ... Много работы и много затрат. А современный бизнес работает по принципу «Зачем нам лучше, если и то, что есть, приносит прибыль?»
Конечно, в будущем люди обязательно перейдут к троичным компьютерам – более ёмким, быстрым и эффективным. Но вот будет ли теперь наша страна в авангарде этого перехода – это вопрос...
Почему же мы отказались от своей "Сетуни"? С 1959 по 1965 год было произведено 46 таких комптьютеров. А затем разработка и производство прекратились. Почему – об этом мы рассказывали в этой статье. (Она посвящена совсем другому, но ответ на вопрос там недалеко от начала, во вступлении.)
Читайте также:
"Бог Троицу любит", или Почему русская ментальность основана на троичной логике
Друзья! Вопросам двоичной и троичной логики был посвящён февральский номер нашего журнала для школьников и их родителей, который называется "Лучик".
Ещё в этом номере мы рассказали, как люди изобрели счёт времени; научились самостоятельно изготавливать бумагу; потренировались решать головоломки и отличать правду от выдумки. Подписка на журнал открыта. Вышедшие номера можно заказать тут.
