コンピューターが0と1しか使用しないのはなぜですか？

コンピューターが0と1しか使用しないのはなぜですか？2または3などの他の数字を追加すると、コンピューターの速度が上がりませんか？また、整数のビット長を短くするために2と3を使用できます（2と3を使用して整数を終了できるため、数値1に必要なのは2ビットのみです）。

バイナリコンピューターの方が望ましいのはなぜですか？

それらはスピードアップしません。これで簡単です。NANDのような基本的なロジックゲートをロジック入力にすると、出力がVddまたはグランドにプルされます。中間レベルを使用する場合、Vdd / 2やVdd / 4などのレベルに移動するにはFETが必要です。これは、より多くの電力を消費し、より正確に動作するコンポーネントを必要とし、最終レベルに落ち着くまでにより多くの時間が必要になります。単一のデータユニットにより多くの値を入れると、整定時間と同様に、必要な精度が向上します。現在使用されているバイナリシステムは、FETをVccにプッシュするだけです。

exscapeはノイズ耐性に言及しており、それが精度の意味するところです。信号が公称値からどれだけ逸脱する可能性があるかです。ほぼ50％である可能性のあるバイナリシステム、または1.2 Vプロセッサで0.5 V以上。4つの異なるレベルを使用する場合、それらの間隔はわずか300 mVであるため、ノイズ耐性は150 mV、可能であれば100 mVを超えることはできません。

複数のレベルを使用して1つのメモリセルに複数のビットを保存するフラッシュデバイスがあることに注意してください。MLC（マルチレベルセル）フラッシュです。速度は向上しませんが、より多くのデータを1つのチップにまとめます。

バイナリレベルのストレージと計算は、非常に安価で、小さく、高速です。このテキストは単純化しすぎているかもしれませんが、要点はわかります。

バイナリメモリセルの読み取りは、ジョブを実行する1つの単純なコンパレータ（高/低）で構成されます。計算は、ほとんどの場合、4つの入力の組み合わせ（00、01、10、11）から2ビットの出力（0および1）までの非常に単純なテーブルになります。

ここで、いくつかの可能な値を比較する必要がある場合、単純なものよりも遅いか、はるかに大きい、より複雑なコンパレーターのセットアップが必要です。また、計算テーブルが大きくなるため、計算も複雑になります。ストレージを小さくするためにいくつかの小さな領域を節約するかもしれませんが、計算と転送のような他のすべては、指数関数的により困難で遅くなります。

別の回答で説明したように、ノイズ耐性を維持するには、セットアップ全体をより正確に構築する必要があります。

これらすべてのことは、チップ上に数十億個のバイナリゲートを配置する方が、5億個のクォータナリゲートよりも効率的です。

あなたの家を歩き回る、またはこれらの種類のスイッチのいずれもハードウェアストアに持っていない場合は、スイッチをオン/オフの途中に置いて残すのがどれだけ簡単か難しいかを見て、3番目の状態を追加して、今すぐ試してください際立ったポジションを獲得できないかどうかを確認します。別の例として、コークス缶やビール瓶、または円筒形の他のオブジェクトを取り出して横に置き、その上で大理石のバランスを取ります。そのバランスのとれた大理石はどれほど簡単で速く安定していますか？

トランジスタをスイッチとして使用するのは非常に簡単で、一方のレールまたは他方のレールに駆動し、出力を簡単に検出できます。これで、すべてのトランジスタをオフにせずに、スイッチごとに異なる状態に調整するようにしようとした場合（すべてのオンとすべてオフに加えて、2つの中間状態が提案されます）。現在、システム全体は、より正確で高価でなければならず、エラーや障害などの影響を受けます。

基本的に、これは試みられました、またはいくつかの初期のコンピューターは10進数（10電圧レベル）を試みましたが、失敗しました。チューブトランジスタでもシリコンでも、トランジスタをスイッチとして使用することは非常に簡単で、安価で、高速で、信頼性が高く、ロアレールとアッパーレールの2つの状態しかありません。

明らかにそれを行うことができます。この惑星のすべての†デジタルストレージは4ステートです。DNAは、ビットごとに4つのベースペアの1つとしてデータをエンコードし、それぞれ3ビットのバイトで配置されます。したがって、各バイトは64の異なる状態を持つことができます。

†知覚可能な生命体の1つによって人工的に作成された微小な部分を除きます。

あなたが知っているように、2進数システムは0と1で構成されています。他の一般的な、または以前に使用された数値システムは、8進数、16進数、および10進数です。2進数、8進数、10進数、16進数はそれぞれ2、8、10、16桁です。論理回路を実装するために、バイナリシステムは少し複雑ではありません。どうして？これは、2桁だけで回路を構築できるためです。回路設計は実装が比較的簡単です。回路の設計に2進数システムを使用すると、時間も複雑さも減り、必要な回路要素も少なくなり、あらゆる面で他のシステムよりも手頃な価格になります。8進および16進システムは、コンピューターの設計で以前に使用されていました。しかし、それらは複雑でした。回路も複雑でした。そこで、エンジニアは前述の利点のためにバイナリシステムの使用を開始しました。

10進法の代わりに2進法が使用される理由

良い質問。実際、バイナリシステムを使用しないコンピューターが存在します。オペアンプで構成されたこれらのコンピューターは、ANALOGコンピューターと呼ばれます。アナログコンピューターは、加算、減算、乗算、除算、さらにはある種の統合を行うことができます。

バイナリコンピューターの方が望ましいのはなぜですか？

バイナリコンピューターはより正確な場合があります。また、（私のラップトップのような）バイナリコンピューターは、何百万時間も複雑になる可能性があります。私は推測する。アナログコンピューターは、特定の限られた条件で操作し、限られた答えを出す必要があります。デジタルコンピューターは、必要に応じて複雑にすることができます。

他の答えに加えて、3進論理のネイティブデジタル回路を作成しました。バイナリロジック回路と同じ速さで実行される完全なセットが存在すると思います（つまり、パフォーマンスが1.5倍になります）。ただし、コストが高くなります。回路はアイドル状態（スイッチング時だけでなく）でエネルギーを消費するため、最新のCPUにとっては、ダンプするのに十分な熱がありません。メインバスではほとんどメリットがありません。