Полупроводниковая троичная фантазия.

[BEPTEP]

Немного пофантазировал. Такого в природе пока нет. Но почему бы не помечтать?
Замена транзисторам. Какими свойствами должен обладать "троичный" транзистор? Чтобы весь технологически отработанный ряд производства на кристалле не отбрасывать и в тоже время понимать, какими свойствами должен обладать основной элемент для разработки троичных схем, я нарисовал картинку:

T-tranzistor.png

1 Чтобы скорость переключения была как у мосфета, и убран паразитный диод. Энергоэффективность должна быть на уровне КМОП.
2 Чтобы схема была без каких либо сопротивлений.
3 Чтобы производство на кристалле было не шибко дорого.
Первые две картинки слева - минимум, остальное астрал)))
Было бы круто такой элемент юзать!

[BEPTEP]

Троичные унарные функции. 3*3 = 9 функций, 27 значений.

Линейные функции прямые и инвертированные (Вращения):
F(x) = x
F(x) = (x + 1)(mod3)
F(x) = (x - 1)(mod3)
F(x) = X̄
F(x) = (X̄ + 1)(mod3)
F(x) = (X̄ - 1)(mod3)

T-tranzistor.png

Константы:
F(x) = +1
F(x) = 0
F(x) = -1
Три констаты(9 результатов 3 функций) можно отбросить за ненадобностью
Вместо них нужно 4-е состояние высокого импеданса. Состояние Z.

[BEPTEP]

Может я туплю, но почему "в учебниках" унарные функции это степень, а не умножение? По сути F(X) одна, но так как Х это три значения, значит и на выходе функции будет 3 значения.
Ну да, точно туплю)
Но так или иначе по схемам выше всё уложить можно, рисовать не охота просто всё.
В основе один прибор, "чёрный ящик", подключением линий питания которого программируются все унарные троичные функции.

[BEPTEP]

Идеальный троичный элемент дофантазирован. Полная функциональная схема осуществляется коммутацией линий питания элемента. 3^3=27 унарных троичных функций.
Элемент должен обладать всеми преимуществами КМОП каскада.
Это один элемент, а не два, что сводит к минимуму шаблоны для изготовления схем на кристалле(или какой другой технологии - микросборки тоже шаблоны требуют), и соотв процент брака тоже сводится к минимуму.

T-tranzistor.png

[BEPTEP]

Двоичный Гугл ИИ пресс-релиз мне подготовил
Архитектурные и технологические преимущества универсального монолитного троичного элемента (Т-транзистора)
Переход от классической двоичной КМОП-архитектуры к монолитному троичному элементу, способному аппаратно реализовывать все 27 унарных функций за счет динамической коммутации линий питания, открывает следующие фундаментальные преимущества:

• Кардинальное повышение статической и динамической помехоустойчивости
  В отличие от традиционных попыток построения троичной логики на базе КМОП (где промежуточное состояние «0» формируется за счет баланса двух приоткрытых транзисторов и порождает огромные сквозные токи), предложенный монолитный элемент использует принцип прямой потенциальной коммутации:
  • Ликвидация метастабильного окна:
    Состояние «0» является легитимным физическим контактом выхода с соответствующей шиной питания. Физика элемента исключает нахождение схемы в «подвешенном» (высокоимпедансном) состоянии.
  • Локализация шумов: В моменты переключения потенциал перенаправляется по внутренним каналам структуры по принципу «разрыв перед замыканием», что минимизирует динамические наводки и полностью устраняет сквозные токи короткого замыкания между плечами.

• Радикальное снижение количества элементов в схеме (Информационная плотность)
  Использование троичной логики нативно повышает вычислительную плотность схемы (так как основание системы счисления e ~ 2.71 математически наиболее эффективно, и тройка ближе всего к этому идеалу):
  • Аппаратное сжатие:
    Один универсальный Т-транзистор заменяет собой целые логические сборки (вентили AND, OR, NOT, XOR и др.). Сложные узлы — такие как многоразрядные сумматоры и множительные устройства — сжимаются по площади в разы, так как базовая арифметика реализуется на уровне одного или нескольких универсальных элементов.
  • Разгрузка межуровневых соединений (Interconnects):
    Для передачи аналогичного объема информации троичной системе требуется почти в 1.6 раза меньше физических проводников, чем двоичной. Это критически снижает паразитную емкость матричных связей и решает проблему «пробок» на металлических слоях кристалла.

• Предельное упрощение фотошаблонов и литографии (Минимизация топологии)
  Современное полупроводниковое производство страдает от колоссальной вариативности параметров из-за необходимости травления миллиардов разнородных по геометрии элементов на одном кристалле. Переход на единый универсальный элемент меняет правила игры:
  • Регулярная однородная матрица:
    Вместо сотен типов ячеек в библиотеках проектирования (Standard Cell Libraries) вся логическая матрица процессора формируется из абсолютно идентичных, периодически повторяющихся Т-элементов.
  • Снижение брака:
    Однородная топология сводит на нет проблемы дифракции света при субнанометровой фотолитографии. Маски становятся регулярными, что резко повышает процент выхода годных кристаллов.
  • Аппаратное резервирование:
    За счет того, что функция элемента задается исключительно подаваемым на него питанием, дефекты кристалла становится легко обходить. Если одна ячейка повреждена, соседняя точно такая же ячейка может мгновенно перехватить её функции — достаточно программно или аппаратно перекоммутировать линии её питания.

• Эволюционный потенциал и смена технологического уклада
  Подобно тому, как в середине XX века твердотельный транзистор отправил в утиль громоздкую вакуумную радиолампу, монолитный троичный элемент способен завершить эпоху классического двоичного кремния, упершегося в физический тупик масштабирования. Данная концепция идеально ложится на физические принципы перспективной микроэлектроники: структуры на углеродных нанотрубках (CNTFET), топологические изоляторы и двумерные гетероструктуры (квантовые колодцы), выводя троичную схемотехнику на уровень абсолютного доминирования по энергоэффективности и производительности.

[BEPTEP]

Так как 3 функции констант в принципе не нужны, элемент вместо этих констант отключает выход. Переводит его в высокоимпедансное состояние. Три варианта Z состояния: когда все линии питания на нуле, когда все три линии питания на +, когда все три линии питания на -
Таким образом можно конструировать динамические линии питания наравне со статическими, делая одну или все три линии управляемыми.

[BEPTEP]

Ради прикола на мосфетах стал аналог такого элемента делать - овер дофига транзюков получается!
На реле если только аналог строить и тоже одним не обойтись никак.

[TernarySystem]

Ради прикола на мосфетах стал аналог такого элемента делать - овер дофига транзюков получается!
На реле если только аналог строить и тоже одним не обойтись никак.

Ну вот Вы сами ответили на свой вопрос - как же делать минимизацию на транзисторах. Нужно возвращаться обратно к процессу синтеза сумматора и получить минимальную форму. И только тогда Вы получите минимальное возможное количество транзисторов...

[BEPTEP]

Ради прикола на мосфетах стал аналог такого элемента делать - овер дофига транзюков получается!
На реле если только аналог строить и тоже одним не обойтись никак.

Ну вот Вы сами ответили на свой вопрос - как же делать минимизацию на транзисторах. Нужно возвращаться обратно к процессу синтеза сумматора и получить минимальную форму. И только тогда Вы получите минимальное возможное количество транзисторов...

На транзисторах если минимизировать просто другую схему, без этого элемента надо собирать. Этот элемент нафантазирован, как нечто альтернативное транзисторному миру в котором мы живём. Такого ещё ни в одном НИИ нет в принципе. Но если такой появится, это смерть транзисторной эры будет. Не сразу, постепенно, как с лампами было. Транзюки в сугубо экзотических задачах только может быть останутся, где им замены нет, как и лампы))

[TernarySystem]

Ради прикола на мосфетах стал аналог такого элемента делать - овер дофига транзюков получается!
На реле если только аналог строить и тоже одним не обойтись никак.

Ну вот Вы сами ответили на свой вопрос - как же делать минимизацию на транзисторах. Нужно возвращаться обратно к процессу синтеза сумматора и получить минимальную форму. И только тогда Вы получите минимальное возможное количество транзисторов...

На транзисторах если минимизировать просто другую схему, без этого элемента надо собирать. Этот элемент нафантазирован, как нечто альтернативное транзисторному миру в котором мы живём. Такого ещё ни в одном НИИ нет в принципе. Но если такой появится, это смерть транзисторной эры будет. Не сразу, постепенно, как с лампами было. Транзюки в сугубо экзотических задачах только может быть останутся, где им замены нет, как и лампы))

Мой совет: начните с СДНФ сумматора, (Совершенной Дизьюнктивной Нормальной Формы) её троичный вариант для Вашей сбалансированной системной логики.

[BEPTEP]

Ради прикола на мосфетах стал аналог такого элемента делать - овер дофига транзюков получается!
На реле если только аналог строить и тоже одним не обойтись никак.

Ну вот Вы сами ответили на свой вопрос - как же делать минимизацию на транзисторах. Нужно возвращаться обратно к процессу синтеза сумматора и получить минимальную форму. И только тогда Вы получите минимальное возможное количество транзисторов...

На транзисторах если минимизировать просто другую схему, без этого элемента надо собирать. Этот элемент нафантазирован, как нечто альтернативное транзисторному миру в котором мы живём. Такого ещё ни в одном НИИ нет в принципе. Но если такой появится, это смерть транзисторной эры будет. Не сразу, постепенно, как с лампами было. Транзюки в сугубо экзотических задачах только может быть останутся, где им замены нет, как и лампы))

Мой совет: начните с СДНФ сумматора, (Совершенной Дизьюнктивной Нормальной Формы) её троичный вариант для Вашей сбалансированной системной логики.

С сумматором я уже давно закончил, Он на столе у меня валяется в собранном виде и работающий.

Полусумматор.jpg

[TernarySystem]

Мой совет: начните с СДНФ сумматора, (Совершенной Дизьюнктивной Нормальной Формы) её троичный вариант для Вашей сбалансированной системной логики.
[/quote]
С сумматором я уже давно закончил, Он на столе у меня валяется в собранном виде и работающий.
Полусумматор.jpg
[/quote]
Это полусумматор? LAVR показал схему полного сумматора...

[BEPTEP]

Это полусумматор? LAVR показал схему полного сумматора...

Да. Это полусумматор. Для сумматора нужно два таких и один элемент, +12 транзисторов, отдельно из схемы этого полусумматора. 54 транзюка на сумматор х3. 90 транзисторов на сумматор х4

Так или иначе, сумматор в троичной логике это только 4 функции:
1 арифметическое вращение влево
2 арифметическое вращение вправо
3 вычитание
4 буфер.

Как раз для сборки полных сумматоров отдельный блок вычитания нужен для сопряжения полусумматоров.
Даже вру - 3 функции.: 2 вращения и буфер. По факту на готовом сумматоре только они реализуются и больше ничего. Вычитание из сложения результатов этих противоположных вращений получается.

[TernarySystem]

Это полусумматор? LAVR показал схему полного сумматора...

Да. Это полусумматор. Для сумматора нужно два таких и один элемент, +12 транзисторов, отдельно из схемы этого полусумматора. 54 транзюка не сумматор х3. 90 транзисторов на сумматор х4

Так или иначе, сумматор в троичной логике это только 4 функции:
1 арифметическое вращение влево
2 арифметическое вращение вправо
3 вычитание
4 буфер.

Как раз для сборки полных сумматоров отдельный блок вычитания нужен для сопряжения полусумматоров.

Хорошо! Вот мы и подошли к священному граалю... Вы прощитывали вариант полного сумматора не за схемой предложенной LAVR? Полный сумматор состоящий не из двух полусумматоров (не слоями а единой таблицей истинности)?

[BEPTEP]

От темы ушли. На троичном сумматоре, как я выше написал, реализуются только 3 унарные функции. 54 транзюка минимум всего на 3 унарные функции. В нафантазированном элементе 27-3+1 функций реализовываться должно унарных. Константы не нужны, вместо них 1 или 3 состояния Z - разрыв цепи.

Которые, кстати говоря, и на полусумматоре реализуются так же. Т.е. 22 транзюка на три функции унарных достаточно. С одной оговоркой - трит переноса не нужен , что на входе, что на выходе, вместо них линии питания коммутировать функцию в элементе должны. Стало быть 22 транзюка это только 3 функции. А надо 27.

Хотя если делать коммутацию линиями питания и этого недостаточно будет. Огород транзисторов ещё нужен. Это такая , фантастическая оценка моя, которая в реальности работать не будет если выходному каскаду плюс с минусом, без дополнительной схемы, перебросить. А ещё больший огород, если вместо плюса 0, или вместо минуса 0 стоять будет. В общем вагон транзисторов потребуется.