Журнал Наука и Техника (НиТ) - «Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2007 № 07 (14)

Те, кто изготавливал, господствовавшие в те времена 16-разрядные микроконтроллеры и микропроцессоры начинали особенно интересоваться многозначной логикой после несложных вычислений в столбик на уголке салфетки. Так например, согласно моим расчетам, 16-разрядная микро-ЭВМ со встроенным запоминающим устройством имеет доступ к не больше, чем 216 битам непосредственно доступной памяти (приблизительно 65 Кбит), в то время как тот тот же самый микрокомпьютер с запоминающим устройством, основанным на троичной логической схеме имел бы прямой доступ к 316 битам или 43 Мбит памяти.

Но были на этом пути и свои подводные камни. Поскольку использовались гомогенные структуры, то производители вынуждены были придумывать множество уловок, чтобы выразить многомерные логические функции через всего лишь бинарные структуры. Тем не менее, какие-то решения были найдены и все ведущие производители — Intel, Fairchild, National Semiconductor, Signetics (теперь Philips), Motorola выпустили на рынок изделия, имеющие внутри себя троичные и четверичные логические схемы.

Приблизительно в то же самое время промышленность, чтобы еще более увеличить тактовые частоты, искала более быстродействующие альтернативы для кремниевых микротранзисторов. При рассмотрении различных комбинаций арсенида галлия и других компонентов, было найдено, что их быстродействие обеспечивается как раз их гетеропереходной природой. Именно тогда и начались самые ранние попытки создать кремниево-совместимые гетеропереходные структуры, которые могли бы обеспечивать требуемые перспективные рабочие характеристики.

Кремниево-германиевый чип производства IBM

Тогда же исследователи из IBM, Motorola, TI и некоторых университетов заметили, что полупроводниковые приборы на гетеропереходах, как на основе кремния, так и прочие, имели другую интересную особенность — все они непременно были мультипороговыми, т. е. способным отличать и генерировать несколько уровней сигнала. И эта способность разрешала некоторые проблемы, возникшие при предшествовавших ранее попытках использования бинарных структур для реализации многомерной логики.

Ранее, чтобы обойти неспособность бинарных кремниевых структур надежно генерировать и детектировать различные уровни сигнала, необходимо было использовать специальные дополнительные логические структуры, которые могли бы воплотить многозначную логику. Но и их разработка была проблематична, потому что возможности технологии в то время были таковы, что хорошо и надежно различались только два логических уровня, и требовалось много усилий для надежного различения трех или четырех уровней.

Теперь же, мало того, что имеются микротранзисторные структуры на основе SiGe, которые органично являются дружественными для многозадачной логической схемы, но и существующие технологии вполне позволяют генерировать и надежно различать множественные уровни значений напряжения и тока.

Но есть, правда, еще и третья проблема, связанная уже не собственно с кремнием, а с готовностью инженеров-пользователей отказаться от мышления в рамках бинарной логики, которая стала уже их второй натурой. Путь, по которому Intel и другие компании обошли в свое время эту проблему, заключался в том, чтобы освободить инженеров от непосредственной работы в системе троичной или четверичной логики путем добавления специальных интерфейсных конвертеров для прямого и обратного конвертирования сигналов ядра, оперирующего многозначной логикой. При технологиях тех времен это было очень дорогостоящее транжирство полезной площади кристалла. При современных же плотностях элементов эти дополнительные затраты уже не представляются столь накладными.

Но все равно — захотят ли инженеры отказаться от столь привычного и безопасного для них мира бинарной логики? — даже если многозначная логика будет or них хорошо сокрыта? Несмотря на то, что все теоретические работы по многозначной логике вполне для них доступны, мы можем оказаться в ситуации подобной той, которую я слышал в старшем классе на уроке антропологии об одном миссионере. Кажется, после года или около того упорных попыток научить аборигенов из глухих джунглей пользоваться десятичной системой счисления этот миссионер потерпел полное фиаско. Его ученики или не понимали, или вообще, даже и не желали понимать его. Когда же он обратился к живущему там же в деревне антропологу, тот объяснил ему, что это специфическое племя имело систему нумерации, которая состояла только из “ноль, один, много". Члены племени в их обыденной жизни до того просто не имели никакой особой потребности в системе счисления, которая бы предлагала им больший выбор вариантов. Они и понятия не имели о всех сложностях нашего бытия, которые требует такой, на их взгляд, изощренной системы нумерации.

В отличие от этих мифических аборигенов. я думаю, что объективные экономические законы экономики компьютерной индустрии побуждают нас распрощаться, наконец, с нулями и единицами.

Мы уже опять рассматриваем и другие старые идеи, ранее было отброшенные в корзину истории, типа КНД-структур (кремний-на-диэлектрике), асинхронной логики, сегнетоэлектрической энергонезависимой оперативной памяти и даже SiGe-элементы для увеличения скорости пропускания сигналов. Не должны ли мы также снова обратиться к многозначной логике?

Омельяненко В.И., д. т. н., проф., зав. кафедрой электрического транспорта и тепловозостроения МТУ «ХПИ» Статья любезно предоставлена журналом «Локомотив-информ»

Любое транспортное устройство представляет собой совокупность трех систем — подвешивания, движителя и управления:

— система подвешивания воспринимает силу тяжести и обеспечивает направление в пространстве транспортного средства;

— движитель обеспечивает его поступательное перемещение;

— система управления обеспечивает заданные устойчивость и качество движения транспортного средства с определенными массо-габаритными и конструктивными параметрами при оптимальном использовании энергетических и информационных ресурсов.

Оглядываясь на историю развития транспорта, начиная с 1 млн лет до н. э., можно выделить три этапа.

Первый этап — начальный период, длился до конца XVII века. Вначале были только пешеходы и гужевой транспорт — собаки, олени, быки, лошади, верблюды. Этот вид транспорта, хотя и содержит все три вышеупомянутые системы, достаточно сложные и мало изменившиеся до настоящего времени, весьма неэффективен. Первое крупное достижение связано с созданием искусственных систем подвеса — плавающих средств (бревна, плоты, галеры). С изобретением колеса технология подвеса транспортных средств переместилась на сушу. Первым движителем, помимо животной силы, был, по-видимому, парус. Конец начального периода ознаменовался изобретением первого средства управления транспортными средствами — магнитного компаса. Это привело к увеличению дальности перевозок и позволило перейти от местных рейсов к глобальным.