Троичная ЭВМ. История и перспективы

1
Введение
2. Троичная логика
3. Троичные вычислительные машины:
1.






4.
Личности:


Н.П. Брусенцов
С.Л. Соболев
Перспективы развития троичных технологий
6. Заключение
7. Рекомендация
8. Список литературы
5.
2
троичная машина Томаса Фоулера
Немного истории
ЭВМ «Сетунь»
Сравнительные характеристики ЭВМ
ЭВМ «Сетунь-70»
Судьба троичных ЭВМ серии «Сетунь»
Современный мир сейчас уже
невозможно
представить
без
компьютерной
техники.
Всем
известно, что информация, с
которой
работает компьютер,
представляется в двоичном коде в
виде единиц и нулей – графика,
музыка,
тексты,
алгоритмы
программ. Все просто и понятно:
«включено» – «выключено», «есть
сигнал» – «нет сигнала», либо
«истина», либо «ложь» – двоичная
логика.
А между тем еще в 1950-х годах в Советском Союзе наладили
производство необычных вычислительных машин, оперировавших не
двоичной, а троичной логикой.
По какому бы пути развития пошел бы технический прогресс,
если бы «трайты» одержали победу над «байтами». Сложно сказать…
3
Трехзначная логика отличается от двухзначной
тем, что кроме значений «истина» и «ложь»
существует третье, которое понимается как «не
определено», «нейтрально» или «может быть».
При этом сохраняется совместимость с
двухзначной логикой – логические операции с
«известными» значениями дают те же результаты.
Леонардо Фибоначчи
Логике,
оперирующей
тремя
значениями
соответствует троичная симметричная система
счисления. К этой системе впервые обратился
итальянский математик Фибоначчи для решения
своей «задачи о гирях».
Большой вклад в развитие теории троичной
логики
внес
Льюис
Кэрролл,
известный
английский математик, писатель и фотограф.
Основателем трёхзначной логики является Ян
4
Лукасевич, польский математик.
Льюис Кэрролл
Первую
вычислительную
машину с троичной системой
счисления
построил
английский
изобретательсамоучка Томас Фоулер в 1840
году.
Его
машина
была
механической и полностью
деревянной, длиной около 2м.
5
Томас Фоулер был банковским служащим. Чтобы облегчить и
ускорить свою работу, он сделал таблицы для счета степенями
двойки и тройки и опубликовал их в виде брошюры. Решив
полностью автоматизировать расчеты по таблицам, он построил
счетную машину.
Машина Фоулера была проста, эффективна и использовала
новаторский подход: вместо десятичной системы счисления
оперировала «триадами», то есть степенями тройки. К сожалению,
замечательное изобретение так и осталось незамеченным.
В середине 1950-х годов
машины первого поколения
по своим характеристикам
стали достигать “насыщения”.
Они
не
отвечали
возрастающим потребностям
в научных вычислениях и
решении практических задач.
Компьютер ЭНИАК, созданный в 1943г.
Лампа - основной элемент ЭВМ
первого поколения
6
Ряд
зарубежных фирм объявил о своих
работах,
связанных
с
созданием
транзисторных компьютеров. Все разработки
лежали в области двоичной системы
счисления и двоичной логики
В отличии от всего остального
мира Николай Петрович Брусенцов,
под руководством С.Л. Соболева,
решил
построить
машину
основанную на троичной системе
счисления и троичной логике.
Это удалось сделать благодаря
изобретённому Николаем
Петровичем троичному
ферритодиодному элементу.
В 1958 году группа единомышленников, во главе с Н.П.
Брусенцовым построила первую в мире троичную ЭВМ «Сетунь».
Она обладала рядом преимуществ по сравнению с ЭВМ того
времени, основанных на двоичной системе счисления…
7
Характеристика
ЭВМ «М-2»
ЭВМ «Сетунь»
Год создания
1953г. под рук.
М.А.Карцева
1958г. под рук.
Н.П.Брусенцова
Используемая
система счисления
Двоичная
Троичная
Производительность
2000 оп/сек
4800 оп/сек
Потребляемая
мощность
29кВт
2,5кВт
Элементарная база
Полупроводниковые диоды
1676 электровакуумных
ламп
37 электровакуумных
ламп, 300 транзисторов,
4500 полупроводн.
диодов и 7000 ферритов
Занимаемая площадь
22м2
25м2
Полезное время
работы
60%
95%
Стоимость
Десятки миллионов
рублей
27,5тыс.рублей
8
Следующим этапом в создании ЭВМ на основе троичной системе
счисления была «Сетунь-70».
Она имела следующие характеристики: производительность 6000
оп/мин.; потребляемая мощность 1.5кВт; занимаемая площадь 15 м2.
Особенностью ЭВМ «Сетунь-70» являлось управление ходом
программы
осуществлялось
в
духе
структурированного
процедурного программирования, что позволило сократить
трудоёмкость создания программ в 5-7 раз.
На
основе
опытного
образца
машины
созданы
диалоговая
система
структурированного
программирования
ДССП
и
автоматизированная
система
обучения
«Наставник»,
используемые в дальнейшем на
серийных компьютерах.
9
Несмотря на то что ЭВМ серии
«Сетунь» и «Сетунь-70» хорошо себя
зарекомендовали
высокой
производительностью,
надёжностью,
судьба их весьма печальна.
Чиновники всячески препятствовали
серийному производству ЭВМ, хотя
потребность в них была очень высока.
Коллектив лаборатории Н.П. Брусенцова
Было выпущено всего 50 машин первой серии которые бесперебойно
работали много лет без всякого сервисного обслуживания в разных
климатических зонах. ЭВМ «Сетунь», которая находилась в ВЦ МГУ в
полностью исправном состоянии с полным пакетом программного
обеспечения, была распилена и выброшена на свалку после 17 лет
бесперебойной работы.
А что касается «Сетунь-70», то она была создана в единственном
экземпляре. После создания «Сетунь-70» лабораторию закрыли и
10
дальнейшие разработки были прекращены.
Николай Петрович Брусенцов — главный
конструктор троичной ЭВМ «Сетунь»,
заслуженный научный сотрудник МГУ.
Кандидат технических наук.
Родился 7 февраля 1925 городе Каменское.
Участник ВОВ. В 1947 году поступил на
радиотехнический факультет Московского
энергетического института (МЭИ). На
последнем курсе МЭИ составил таблицы
дифракции на эллиптическом цилиндре,
которые сегодня известны как «таблицы
Брусенцова».
В 1956—1958 гг. с группой единомышленников создал в МГУ троичную
ЭВМ «Сетунь». Им опубликовано более 100 научных работ, имеет 11
авторских свидетельств на изобретения. В настоящее время Н.П.
Брусенцов заведует лабораторией ЭВМ факультета вычислительной
математики и кибернетики МГУ.
11
Академик Сергей Львович Соболев (1908 —
1989) – советский математик, один из
крупнейших математиков XX века, внесший
основополагающий вклад в современную
науку,
в
своих
фундаментальных
исследованиях положивший начало ряду
новых научных направлений в современной
математике.
В школе, где учился С. Л. Соболев,
преподавали лучшие учителя Петербурга
В университете профессора Н. М. Гюнтер и
В. И. Смирнов, заметив любознательность и
старание молодого студента, привлекли его к
научной работе.
Сергей Львович всячески поддерживал своих коллег по созданию
троичной ЭВМ. Он организовал семинар, на котором лучшие умы
университетской науки обсуждали теоретические и практические
12 вопросы, касающиеся создания вычислительной машины.
В последнее десятилетие возникла необходимость в поиске новых
компьютерных технологий, и некоторые из этих технологий лежат в
области троичности.
Одно из направлений – разработки в
области асинхронных процессоров. Компания
Theseus Logic предлагает использовать
«расширенную двоичную» (фактически –
троичную) логику, где помимо обычных
значений «истина» и «ложь» есть отдельный
сигнал
«NULL», который используется для
самосинхронизации процессов. В этом
же направлении работают еще
несколько исследовательских групп.
13
Другое направление - поиск альтернативных способов увеличения
производительности процессоров. Каждые 18 месяцев по «закону Мура»
число транзисторов в кристалле процессора увеличивается примерно
вдвое: масштабы элементов и связей можно измерить в нанометрах, и
очень скоро разработчики столкнутся с целым рядом технических
сложностей.
Переход от однородных кремниевых
структур
к
гетеропереходным
проводникам, состоящим из слоев
различных
сред
и
способным
генерировать
несколько
уровней
сигнала вместо привычных «есть» и
«нет», – это возможность повысить
интенсивность обработки информации
без увеличения количества элементов.
При этом от двухзначной логики
придется перейти к многозначным –
трехзначной, четырехзначной и т.д.
14
Еще одно из возможных направлений развития
вычислительной техники будущего – создание так
называемых квантовых компьютеров.
Группа
исследователей
из
Австралии
предполагает, что троичные данные будут не
просто
подспорьем,
но
практической
необходимостью
в
перспективной
области
квантовых вычислительных систем.
Но с пришествием квантовых компьютеров
троичные вычисления получили новую жизнь.
Расширение
квантовых
компьютеров
неизбежно.
Группа
исследователей
под
руководством Б.П. Ланьона из Квинслендского
университета предложила новую методику для
ускоренного расширения квантовых компьютеров
с использованием хорошо исследованной области
троичных вычислений.
15
История и перспективы развития троичных ЭВМ – это
увлекательная история развития человеческой мысли, борьбы
идей и научных направлений… Недаром говорят, что всё новое
– это хорошо забытое старое. Мне было интересно работать над
данной темой, потому что я узнал много нового: о троичной
логике и троичной системе счисления, о достижениях
советской науки, о талантливых и замечательных людях. Также
мне было интересно узнать о перспективах развития
технологий, и было очень приятно, что ученые нашей страны
первые осознали перспективность использования трехзначной
логики.
16
Данная презентация может быть использована на
уроках информатики в качестве дополнительного
материала при изучении тем «История развития
компьютерной техники», «Логика», «Системы
счисления». В ней содержится обзорный материал по
истории и перспективам развития троичных ЭВМ.
Работа выполнена учеником 9 класса Прашко
Максимом.
Следует
отметить
большую
самостоятельность в подборе и систематизации
материала, составлении таблицы сравнительных
характеристик ЭВМ М-2 и ЭВМ «Сетунь».
17
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
18
http://www.computer-museum.ru/static/histussr/setun_b.htm
http://lib.ru/MEMUARY/MALINOWSKIJ/8.htm
http://it.alchevsk.net/index.php?newsid=482
http://chinapads.ru/c/s/troichnyiy_kompyuter_-_uzlyi_troichnyih_evm
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D1%E5%F2%F3%ED%FC_(%EA%EE%EC%EF%FC%FE%F2%E5
%F0)
http://yandex.ru/yandsearch?text=%D0%A4%D0%BE%D1%82%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0
%B0%D1%84%D0%B8%D0%B8+%D1%8D%D0%B2%D0%BC+%D0%A1%D0%B5%D1%82%D
1%83%D0%BD%D1%8C&lr=65
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D2%F0%EE%E8%F7%ED%FB%E9_%EA%EE%EC%EF%FC%FE
%F2%E5%F0
http://ru.wikipedia.org/wiki/%C4%E2%EE%E8%F7%ED%EE%E4%E5%F1%FF%F2%E8%F7%ED%FB%E9_%EA%EE%E4
http://chernykh.net/content/view/236/252/
http://www.membrana.ru/particle/1566
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:Fibonacci2.jpg
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A4%D0%B0%D0%B9%D0%BB:LewisCarrollSelf
Photo.jpg
http://nano-info.ru/post/437
http://www.cyberstyle.ru/newsline/7369-steven-rodrig.html