Dlaczego system jest zero-jedynkowy?

Hej,
mam pytanie, i zarazem prośbę... Implementujemy i programujemy przeważnie w układzie dwójkowym (noo, wiem... jest czasem jeszcze jakiś software)... I wszystko się kompiluje na ciągi zerojedynkowe... Słyszałem, ze łatwo wtedy jest przekazać sygnał... Ale dlaczego nie implementować w systemie dziesiątkowym (wtedy wprowadzamy liczby bezpośrednio z klawiatury, litery też by się dało), albo na przykład 16tkowym, albo o podstawie powiedzmy 256... Te ostatnie dwa, łatwo jest transformować na sygnał zerojedynkowy (albo puszczać sygnał równolegle na 8 bitach, w drugim przypadku)... Otwieram temat (wrócę za pewną chwilę, jadę odpocząć), może wywiąże się jakaś ciekawa dyskusja (proszę w miarę o merytoryczne wpisy), to ważny dla mnie temat... Pzdr... :)

Słyszałem, ze łatwo wtedy jest przekazać sygnał...

Masz układ scalony i albo jakiś element w układzie otrzymuje informację, że prąd płynie ( 1 ) albo prąd nie płynie ( 0 )
Jak sobie wyobrażasz pracę na systemie o podstawie 256?

ty tak na serio? Otóż najmniejsza szansą na brak błędów jest wykrycie niskiego i wysokiego stanu napięcia, co odzwierciedla 0-1. Tworzenie szyn danych równoległych jest opłacalne tylko na krótkich dystansach dlatego np karty graficzne posiadają pamięci o szynach np 128bitową. Jak zapewne wiesz kiedyś istniało połączenie równoległe dysków IDE, ale padło na rzecz dużo szybszego szeregowego SATA. Kolejna sprawa to miejsce, popatrz na płytę główną gdzie tam masz miejsce na prowadzenie wszędzie połączeń równoległych? No właśnie.

Edit - ogólnie wystarczy trochę szerszej wiedzy na temat m.in korekcji błędów i systemu przesyły danych by wiedzieć czemu tak jest, a są to podstawowe rzeczy które podają na pierwszym roku studiów...

Taka ciekawostka:

Why did base 3 fail to catch on? One easy guess is that reliable three-state devices just didn't exist or were too hard to develop. And once binary technology became established, the tremendous investment in methods for fabricating binary chips would have overwhelmed any small theoretical advantage of other bases.

https://www.techopedia.com/why-not-ternary-computers/2/32427

z tego powodu, że tam już się nie bedzie kodowoało binarnie, cały aktualny sprzęt i aplikacje są z tym niekompatybilne :)

trochę się interesuję komputerami kwantowymi... i myślę, że działają one trochę jak probabilistyczne maszyny Turinga z lepszym lub mniejszym skutkiem, bardziej modelują stochastycznie pewne problemy niż je rozwiązują, i trochę chyba działają na zasadzie Metody Monte Carlo, nie umniejszając nic tym Komputerkom, no chyba, że zbyt mało wiem... myślę, że podstawowym problemem jest modelowanie komputera kwantowego z użyciem struktur zespolonych, bo tak jest zamodelowana cała mechanika kwantowa... być może jest możliwe zamodelowanie komputera kwantowego właśnie za pomocą własności spinu 0/1... taką mam hipotezę, dość wątłą, bo jak działa komputer kwantowy wiem tylko na podstawie swoich wyobrażeń i tego co piszą w sieci, a piszą niewiele... jeżeli dałoby się zaimplementować komputer kwantowy w oparciu o spin 0/1 to mielibyśmy deterministyczny bit kwantowy, albo coś w tym guście... co być może zdeterminizowałoby cały proces tworzenia takiego komputera... dobra spadam, wrócę za chwilę... :)

Co do komputerów kwantowych, to bit kwantowy może być nie tylko zerem lub jedynką, lecz czymś "pomiędzy nimi" np w 71% jedynką, w 19 zerem a w 10 w zasadzie stanem nieustalonym. Generalnie ze względu na to że nie poda konkretnej odpowiedzi tylko całą ich listę, "na wyjściu" będzie musiał być tradycyjny komputer sprawdzający je po kolei aż trafi na właściwą. Tak więc maszyny kwantowe nadają się do specyficznych zadań (sprawdzenie dużo szybsze od samego działania), ale wśród nich jest rozkład liczby na czynniki pierwsze naprawdę ogromnych liczb. Pozwolą tym samym łamać obecnie stosowane szyfry (opierające się na tym że jest to niewykonalne w rozsądnym czasie na nie-kwantowej maszynie) , jest spore zainteresowanie nimi. A zera i jedynki zostaną pewnie z nami do momentu rezygnacji z prądu na rzecz czegoś innego.

https://softwareengineering.stackexchange.com/questions/236415/is-machine-language-always-binary

Pytanie wcale nie jest takie trywialne, a odpowiedzi które tu padły wcale nie zamykają tematu.

Założenie, że możemy wyróżnić tylko 2 stany: niskiego albo wysokiego napięcia jest prawdziwe gdy nośnikiem naszej informacji jest prąd stały. Natomiast w przypadku gdy nośnikiem jest fala (zazwyczaj fala radiowa) możemy stworzyć słownik składający się z dużo większej liczby symboli, zakodowanych przy pomocy częstotliwości, fazy lub amplitudy. Na tym polega właśnie modulacja cyfrowa stosowana w telekomunikacji radiowej. Naszymi podstawowymi symbolami są punkty na płaszczyźnie zespolonej, tworzące tzw. diagram konstelacji. W przypadku, gdy do zakodowania symboli posługujemy się wyłącznie zmianami fazy, mamy modulację fazową, np. 8-PSK, a gdy kodujemy symbole przy użyciu i fazy i amplitudy, mamy do czynienia z modulacją QAM. Modulacja 64-QAM i 256-QAM (czyli mająca 64 i 256 symboli) jest stosowana w telewizji kablowej, w LTE (i LTE-Advanced), a w ADSL stosuje się konstelacje rzędu nawet 32768-QAM.

Tylko to dotyczy przesyłania informacji, natomiast wciąż pozostaje problem przechowywania informacji i obliczeń. Z fizycznego punktu widzenia dużo łatwiej przechować stałe napięcie, niż falę. Ponadto nie wymyśliliśmy jeszcze procesorów, które mogłyby wykonywać obliczenia bezpośrednio na takich falach.

Poczytajcie o podstawach logiki cyfrowej. Z czego jest zbudowany sumator. Zastanówcie się ile bramek musiałby mieć jeśli mowa o systemie dziesiętnym. Ofc bez sztuczek jak kodowanie do BIN i sumowanie w nim. Potem zobaczcie jak zbudowane i z ilu tranzystorów są bramki AND etc. Ato zrozumiecie dlaczego w technice cyfrowej w elektronice króluje system binarny. Na PWr są dostępne wykłady Biernata z Architekturu i Arytmetyki Komputerów oraz z Układów Cyfrowych Sugiera - polecam.

Dodam jeszcze, że powodem może być dość trywialna historyczna zaszłość: logika stykowa/stycznikowa (elektromechaniczna). Tam sprawa jest prosta: prąd płynął lub nie, ew. większe udziwnienia były NAPRAWDĘ kosztowne z punktu widzenia wytwórczego i serwisowego. A potem mogła podziałać już kompatybilność wstecz.

Komputer to nie jest wynalazek nowy, a system binarny to zwyczajna zaprzeszłość. Leibniz niemiecki matematyk XVII -XVIII wieczny, uważany również za jednego z pierwszych informatyków opisał system binarny (choć był on znany od niepamiętnych czasów np. starożytny Egipy, starożytne Chiny). Na początku XIX wieku ktoś wymyślił karty dziurkowane (dziurka lub brak dziurki) do "programowania" krosna, później jakiś angielski matematyk wymyślił sobie koncept maszyny liczącej wykorzystującej karty perforowane. Następnie Ada Lovelace gdzieś w połowie XIX wieku napisała pierwszy program komputerowy na tę wymyśloną maszynę. Później amerykanie zbudowali pierwszy komputer lampowy ABC, który korzystał z arytmetyki binarnej. Później Alan Turing wziął te różne koncepty XIX i XX wieczne oraz działające już komputery lampowe i opisał tzw. "maszynę Turinga". Później Steve Woźniak zbudował pierwszy masowy komputer osobisty Apple I i tak już zostało do dziś.

Podobnie jest z rozstawem szyn kolejowych, który to standard został ustanowiono w XIX wieczne Anglii, a historia jego pochodzenia sięga starożytnego Rzymu i rozstawu kół w rzymskich rydwanach.

Edit - ogólnie wystarczy trochę szerszej wiedzy na temat m.in korekcji błędów i systemu przesyły danych by wiedzieć czemu tak jest, a są to podstawowe rzeczy które podają na pierwszym roku studiów...

@mr_jaro:
Już nie przesadzaj z tym pierwszym rokiem studiów. Nie mam takiej wiedzy i nie była przekazywana u mnie na studiach, a jestem absolwentem jednej z lepszych informatyk w kraju.
I zapewniam Cię, że nauczenie się kilku takich regułek jest najprostszą możliwą rzeczą w trakcie studiów informatycznych.

P.S. Najlepsze informatyki w Polsce to te na uniwersytetach: https://pl.wikipedia.org/wiki/Akademickie_Mistrzostwa_Polski_w_Programowaniu_Zespo%C5%82owym

Skromny KotNo napisał(a):

@mr_jaro:
Już nie przesadzaj z tym pierwszym rokiem studiów. Nie mam takiej wiedzy i nie była przekazywana u mnie na studiach, a jestem absolwentem jednej z lepszych informatyk w kraju.
I zapewniam Cię, że nauczenie się kilku takich regułek jest najprostszą możliwą rzeczą w trakcie studiów informatycznych.

Ja na UTP miałem na pierwszym roku, co więcej sporo tego miałem w tak negowanym przez wszystkich technikum informatycznym :)

Skromny KotNo napisał(a):

Już nie przesadzaj z tym pierwszym rokiem studiów. Nie mam takiej wiedzy i nie była przekazywana u mnie na studiach, a jestem absolwentem jednej z lepszych informatyk w kraju.

Ja dalej nie komentuję, ale moim zdaniem sam określiłeś jakość nauczania na Twojej uczelni.

P.S. Najlepsze informatyki w Polsce to te na uniwersytetach: https://pl.wikipedia.org/wiki/Akademickie_Mistrzostwa_Polski_w_Programowaniu_Zespo%C5%82owym

A jak Ci podeślę konkursy na łaziki czy programowanie bardziej techniczne, to się okaże że najlepsze są politechniki (AGH, PW, PWr) - i o czym to świadczy? ;)

Ej softwarowcy, softwarowcy, wszystko mieszacie.

1. Pytania o sposób implementacji jednej jednostki danych nie mieszajcie z magistralą szeregową albo równoległą, bo temat się zakręca (wielokrotność znów pyta o jednostkę). Te wypowiedzi niczego nie rozwiązują. Bardziej w abstrakcjach znanych informatykom mówimy o JEDNEJ CYFRZE w dowolnej podstawie.
2. nie tylko w czasach przekaźników 0/1 jest najwygodniejsze, w półprzewodnikach też. System dziesiątkowy by wymagał rozpoznania 10 poziomów napięć. (ENIAC tak miał, więc sporym wysiłkiem jest do realizowania)
3. Prawdą jest, że w telekomunikacji koduje się 4/8/16 bitów w jednym "bodzie" (baud =- odsyłam czym się bit różni od badua), ale to jest KOMUNIKACJA, drucikiem dynamicznie zapieprzają sobie cwierćfale, mają drobne zmiany fazy itd.. W infomacji statycznej ... "po pierwsze nie mamy armat" ... nie ma fazy. Prawda,. modulacje fazowe są osiągnięciem budzącym uznanie, jak ktos umie to poczuć, ale nie dotyczą statycznej informacji

4 Na gruncie teorii informacji najwydajniejszym by było kodowanie trójkowe (miara: minimalna ilośc poziomów napięcia / sztuk linii np równoległych). To się liczy przez logarytmy, i maksimum jest przy 'e', trójka jest najbliższą l.całkowitą.
5. edit. Korekcja błędów to też inne zagadnienie. Kodowanie binarne jednej jednostki daje najlepszą odporność (np co do kodowania fazowego z p3. - się redukuje przy pogorszeniu jakości kanału). Korekcja błędów (które już zaszły) dotyczy wielości CYFR. Przesyłamy ich M by zapewnić sobie wiarygodne N, gdzie M>N

alagner napisał(a):

Dodam jeszcze, że powodem może być dość trywialna historyczna zaszłość: logika stykowa/stycznikowa (elektromechaniczna). Tam sprawa jest prosta: prąd płynął lub nie, ew. większe udziwnienia były NAPRAWDĘ kosztowne z punktu widzenia wytwórczego i serwisowego. A potem mogła podziałać już kompatybilność wstecz.

Gdybasz

somedev napisał(a):

Poczytajcie o podstawach logiki cyfrowej. Z czego jest zbudowany sumator. Zastanówcie się ile bramek musiałby mieć jeśli mowa o systemie dziesiętnym. Ofc bez sztuczek jak kodowanie do BIN i sumowanie w nim. Potem zobaczcie jak zbudowane i z ilu tranzystorów są bramki AND etc. Ato zrozumiecie dlaczego w technice cyfrowej w elektronice króluje system binarny. Na PWr są dostępne wykłady Biernata z Architekturu i Arytmetyki Komputerów oraz z Układów Cyfrowych Sugiera - polecam.

poprawne rozumowanie

@AnyKtokolwiek: biorąc pod uwagę, że logika elektromechaniczna jest starsza od tranzystorowej (a w serwisowaniu dość uciążliwa), to moje gdybanie ma sens. Co oczywiście nie przekreśla argumentu złożoności elementów półprzewodnikowych.