Стандартизация троичных элементов в железе

[Shaos]

Вроде можно уже стандартизировать элементы ;)

Немного базовой информации - троичное вычисление, в отличие от двоичного имеет еще одно состояние -1 (в дополнение к 0 и 1). Для обозначения уровней сигналов мы примем распространненную систему где буква N обозначает -1, буква O обозначает 0, а буква P обозначает +1.

Для некоторой унификации и стандартизации троичных элементов предлагается набор соглашений о входах и выходах троичных схем с 12 или 24 контактами и двуполярным питанием (-5В и +5В). Компоненты будем обозначать TRInn, где nn - две десятичные цифры, первая из которых будет обозначать категорию компонента:

Code: Select all

TRI0n - программируемые троичные элементы
TRI1n - унарные троичные функции
TRI2n - бинарные троичные функции
TRI3n - арифметические операции
TRI4n - селекторы и переключатели
TRI9n - элементы памяти

А вторая цифра будет считаться номером элемента внутри категории, причем если этот номер 0 (ноль), то будем считать что элемент имеет переключатели, которыми можно переключать его поведение вручную (в отличие от программируемых элементов, которые программируются дополнительными входными сигналами).

Пока мы не заостряем внимание на каких компонентах сделаны эти троичные элементы - на компараторах, электронных ключах, транзисторах или на оптоэлектронике - в любом случае требования по входам и выходам должны выполняться и элементы в общем случае должны быть совместимы.

В феврале 2006 к имени TRInn было предложено добавлять букву, обозначающую элементню базу, на которой реализован троичный компонент. А именно (на примере TRI11):
TRI11 - базовое решение на основе компараторов, диодов и дешёвых CMOS-ключей;
TRI11C - использование исключительно CMOS-транзисторов;
TRI11A - использование аналоговой природы сигнала (операционники, сохранение заряда конденсатора и т.д.);
TRI11D - использование высококачественных дорогих электронных ключей DG403 (и других из той же серии);
TRI11O - использование оптопар;
TRI11Z - использование стабилитронов и биполярных транзисторов (автор Ronin);
TRI11M - имитация троичного компонента с помощью микроконтроллера (получается после программирования TRI00).

P.S. Добавлено в сентябре 2011: Если решение гибридное, то предлагается использовать несколько букв, причём для обозначения дешёвых ключей (в совокупности с другими подходами) можно использовать букву S (switch) - например TRI43OS будет означать троичный селектор с оптопарами на входе и дешёвым CMOS-ключом на выходе. Ещё можно букву B добавить для биполярных транзисторов.

Унарные троичные функции (TRI1n)

-----------------------------------------------------------------------------
Cчетверенный унарный универсальный элемент TRI10:

Code: Select all

 1) I1 - первый вход
 2) O1 - первый выход
 3) I2 - второй вход
 4) O2 - второй выход
 5) I3 - третий вход
 6) O3 - третий выход
 7) I4 - четвертый вход
 8) O4 - четвертый выход
 9) 
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание

Состоит из 4 корпусов микросхем. Функция элементов устанавливается переключателями вручную.

-----------------------------------------------------------------------------
Счетверенный троичный буфер TRI11:

Code: Select all

 1) I1 - первый вход
 2) O1 - первый выход
 3) I2 - второй вход
 4) O2 - второй выход
 5) I3 - третий вход
 6) O3 - третий выход
 7) I4 - четвертый вход
 8) O4 - четвертый выход
 9)
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание

Состоит из 2 корпусов микросхем (только компараторы).

-----------------------------------------------------------------------------
Счетверенный троичный инвертор TRI12:

Code: Select all

 1) I1 - первый вход
 2) O1 - первый выход
 3) I2 - второй вход
 4) O2 - второй выход
 5) I3 - третий вход
 6) O3 - третий выход
 7) I4 - четвертый вход
 8) O4 - четвертый выход
 9)
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание

Состоит из 2 корпусов микросхем (только компараторы).

Бинарные троичные функции (TRI2n)

-----------------------------------------------------------------------------
Строенный бинарный универсальный элемент TRI20:

Code: Select all

 1) A1 - первый аргумент первой функции
 2) B1 - второй аргумент первой функции
 3) C1 - результат первой функции
 4) A2 - первый аргумент второй функции
 5) B2 - второй аргумент второй функции
 6) C2 - результат второй функции
 7) A3 - первый аргумент третьей функции
 8) B3 - второй аргумент третьей функции
 9) C3 - результат третьей функции
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание

Функция устанавливается 9 переключателями вручную.

Программируемые троичные элементы (TRI0n)

-----------------------------------------------------------------------------
Строенный унарный универсальный элемент с программным управлением TRI01:

Code: Select all

 1) I1 - первый вход
 2) O1 - первый выход
 3) I2 - второй вход
 4) O2 - второй выход
 5) I3 - третий вход
 6) O3 - третий выход
 7) RN - результат если I=N
 8) RO - результат если I=O
 9) RP - результат если I=P
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание

Функция, выполняемая элементом, задается входами управления RN,RO,RP. Если на входе In появляется уровень N, то выход On принимает значение RN, если O, то RO, и если P, то на выход идет RP. В простейшем случае состоит из 2 корпусов микросхем.

-----------------------------------------------------------------------------
Бинарный универсальный элемент с программным управлением TRI02 потребует больше 12 контактов, т.к. только 9 уйдут под установку кода выполняемой бинарной функции. Либо можно реализовать потриадную загрузку "программы" из трех триад.

[Shaos]

Элементы с функцией памяти на конденсаторах (TRI9n)

-----------------------------------------------------------------------------
Четырехтритный регистр TRI91:

Code: Select all

 1) I1 - первый вход
 2) O1 - первый выход сохраненных данных
 3) I2 - второй вход
 4) O2 - второй выход сохраненных данных
 5) I3 - третий вход
 6) O3 - третий выход сохраненных данных
 7) I4 - четвертый вход
 8) O4 - четвертый выход сохраненных данных
 9)  W - вход управления (запись при W=P, иначе - сохранение)
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание

Требует 4 ключа, 4 конденсатора и 4 операционника (всего 2 корпуса).

-----------------------------------------------------------------------------
Четырехтритный регистр с Z-состоянием TRI92:

Code: Select all

 1) I1 - первый вход
 2) O1 - первый выход сохраненных данных
 3) I2 - второй вход
 4) O2 - второй выход сохраненных данных
 5) I3 - третий вход
 6) O3 - третий выход сохраненных данных
 7) I4 - четвертый вход
 8) O4 - четвертый выход сохраненных данных
 9)  C - вход управления (запись при C=P, хранение при C=O, вывод при C=N)
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание

Требует 8 ключей, 4 конденсатора, 4 операционника и возможно что-то еще (как минимум 3 корпуса).

-----------------------------------------------------------------------------
Две ячейки памяти с независимым управлением TRI93 (изменено 15 мая 2005):

Code: Select all

 1) I1 - первый вход данных
 2) C1 - первый вход управления (запись при C1=P, хранение при C1=O, вывод при C1=N)
 3) O1 - первый выход сохраненных данных
 4) I2 - второй вход данных
 5) C2 - второй вход управления (запись при C2=P, хранение при C2=O, вывод при C2=N)
 6) O2 - второй выход сохраненных данных
 7) I3 - третий вход данных
 8) C3 - третий вход управления (запись при C3=P, хранение при C3=O, вывод при C3=N)
 9) O3 - третий выход сохраненных данных
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание

[Shaos]

Постараюсь в ближайшее время вывесить сюда свои принципиальные схемы троичных элементов

[Shaos]

Вроде можно уже стандартизировать элементы

Логика обзывания элементов: TRI - это префикс обозначающий троичность.
Далее имеем две цифры - первая обозначает серию элемента:
0 - элементы с программируемым поведением (10.04.2005)
1 - унарные троичные функции
2 - бинарные троичные функции
3 - арифметические операции (10.04.2005)
4 - селекторы и переключатели (23.04.2005)
5 - ?
6 - ?
7 - ?
8 - ?
9 - элементы памяти
вторая цифра обозначает номер элемента, причем 0 - если элемент переключается вручную (подразумевается, что TRI11...TRI19 являются частным случаем TRI10).

[Shaos]

Арифметические операции (TRI3n)

Сумматоры:

-----------------------------------------------------------------------------
Два независимых полусумматора (A+B=S+C) TRI31:

Code: Select all

 1) A1 - первое слагаемое первого полусумматора
 2) B1 - второе слагаемое первого полусумматора
 3) S1 - сумма от первого полусумматора
 4) C1 - перенос (заем) от первого полусумматора
 5) A2 - первое слагаемое второго полусумматора
 6) B2 - второе слагаемое второго полусумматора
 7) S2 - сумма от второго полусумматора
 8) C2 - перенос (заем) от второго полусумматора
 9)
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание

-----------------------------------------------------------------------------
Один полный сумматор (C+A+B=C'S) TRI32 (изменено 15 мая 2005):

Code: Select all

 1) C0 - перенос (заем) от предыдущего сумматора
 2)  A - первый аргумент
 3)  B - второй аргумент
 4)  S - сумма
 5)  C - перенос (заем)
 6)
 7)
 8)
 9)
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание

[cr0acker]

Даешь К155ТРИ32:) К 2050ому году.

[Shaos]

Даешь К155ТРИ32:) К 2050ому году.

Я думаю троичные компоненты появятся существенно раньше

[Shaos]

Комментарии к изменениям от 10.04.2005 в первом посте: Я подумал, что буфера и инверторы подпадают под понятие унарных троичных оперцаий и могут быть отнесены к категории 1x, с другой стороны логично элементы с программируемым поведением перенести в категорию 0x. К выше описанным программируемым элементам можно прибавить гипотетический TRI00 - универсальный 12-пиновый троичный элемент с 9 I/O контактами (независимо друг от друга программируемыми на вход или выход через внешний интерфейс к персональному компьютеру или программатору). Такой элемент можно реализовать на каком-нибудь простом микроконтроллере для тестирования концепций или для замены запланированных, но еще не готовых троичных элементов.

Code: Select all

 1) IO1 - первый вход-выход
 2) IO2 - второй вход-выход
 3) IO3 - третий вход-выход
 4) IO4 - четвертый вход-выход
 5) IO5 - пятый вход-выход
 6) IO6 - шестой вход-выход
 7) IO7 - седьмой вход-выход
 8) IO8 - восьмой вход-выход
 9) IO9 - девятый вход-выход
10) -5В - отрицательное питание
11)  0В - земля
12) +5В - положительное питание

[Shaos]

Cчетверенный унарный универсальный элемент TRI10

Вот уже второй день собираю этот элемент :)

[Shaos]

Cчетверенный унарный универсальный элемент TRI10

Вот уже второй день собираю этот элемент

См. фотки тут viewtopic.php?t=7967

[Shaos]

Селекторы и переключатели (TRI4n)

-----------------------------------------------------------------------------
Сдвоенный троичный селектор TRI41:

Code: Select all

 1)  S - троичный вход управления
 2) N1 - подключаемый контакт первого селектора, если S=N
 3) O1 - подключаемый контакт первого селектора, если S=O
 4) P1 - подключаемый контакт первого селектора, если S=P
 5) C1 - подсоединяется к N1,O1,P1 в зависимости от значения S
 6) N2 - подключаемый контакт второго селектора, если S=N
 7) O2 - подключаемый контакт второго селектора, если S=O
 8) P2 - подключаемый контакт второго селектора, если S=P
 9) C2 - подсоединяется к N2,O2,P2 в зависимости от значения S
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание

-----------------------------------------------------------------------------
Троичный селектор с 2 входами управления TRI42:

Code: Select all

 1) SA - первый троичный вход управления
 2) SB - второй троичный вход управления
 3) CC - подсоедияется к контактам 13...21 в зависимости от значений SA и SB
 4)
 5)
 6)
 7)
 8)
 9)
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание
13) NN - подключаемый контакт селектора при SA=N и SB=N
14) NO - подключаемый контакт селектора при SA=N и SB=O
15) NP - подключаемый контакт селектора при SA=N и SB=P
16) ON - подключаемый контакт селектора при SA=O и SB=N
17) OO - подключаемый контакт селектора при SA=O и SB=O
18) OP - подключаемый контакт селектора при SA=O и SB=P
19) PN - подключаемый контакт селектора при SA=P и SB=N
20) PO - подключаемый контакт селектора при SA=P и SB=O
21) PP - подключаемый контакт селектора при SA=P и SB=P
22)-5В - отрицательное питание
23) 0В - земля
24)+5В - положительное питание

У элемента 2 ряда 12-пиновых контактов - контакты от 4 до 9 не используются.

[Shaos]

Бинарный универсальный элемент с программным управлением TRI02 потребует больше 12 контактов, т.к. только 9 уйдут под установку кода выполняемой бинарной функции. Либо можно реализовать потриадную загрузку "программы" из трех триад.

Строенный бинарный универсальный элемент с программным управлением TRI02 :

Code: Select all

 1) A1 - первый аргумент первой функции
 2) B1 - второй аргумент первой функции
 3) C1 - результат первой функции
 4) A2 - первый аргумент второй функции
 5) B2 - второй аргумент второй функции
 6) C2 - результат второй функции
 7) A3 - первый аргумент третьей функции
 8) B3 - второй аргумент третьей функции
 9) C3 - результат третьей функции
10)-5В - отрицательное питание
11) 0В - земля
12)+5В - положительное питание
13) NN - результат если A=N и B=N
14) NO - результат если A=N и B=O
15) NP - результат если A=N и B=P
16) ON - результат если A=O и B=N
17) OO - результат если A=O и B=O
18) OP - результат если A=O и B=P
19) PN - результат если A=P и B=N
20) PO - результат если A=P и B=O
21) PP - результат если A=P и B=P
22)-5В - отрицательное питание
23) 0В - земля
24)+5В - положительное питание

У элемента 2 ряда 12-пиновых контактов. Выполняемая элементом функция задается входными сигналами от 13 до 21 (9 троичных сигналов управления дают 19683 варианта двоичных функций).

[Shaos]

Селекторы:

-----------------------------------------------------------------------------
Сдвоенный троичный селектор TRI41:

-----------------------------------------------------------------------------
Троичный селектор с 2 входами управления TRI42:

На самом деле и универсальные "программируемые" троичные элементы можно использовать в качестве селекторов - однако у них направление соединения только в одну сторону, а селекторы TRI4x обеспечивают соединение в обе стороны - т.е. являются электронными ключами.

[Shaos]

Два независимых полусумматора (A+B=S+C) TRI31

Схема и печатная плата тут viewtopic.php?t=53

P.S. Задумал я тут собрать тестовый стенд для тестирования 12-контакнтых и 24-контактных троичных элементов под названием NTT1 (NedoTriTest-1) - будет полезен

[Shaos]

P.S. Задумал я тут собрать тестовый стенд для тестирования 12-контакнтых и 24-контактных троичных элементов под названием NTT1 (NedoTriTest-1) - будет полезен

Тестовый девайс переименовался в TRIXXtest-1