Gibt es etwas niedrigeres als die Bitebene von 1s und 0s?

8

Wenn wir etwas über die Architektur von Computern und deren Funktionsweise lernen, denken wir, dass die niedrigste Sprache, die die Maschine versteht, binär als 1 & 0 ist. Und alles , was wir Eingang müssen transformiert / umgewandelt in binären, aber sein binären Zahlenwürde das nicht bedeuten, dass wir einen anderen Interpreter / Compiler benötigen würden, um Binärdateien in tatsächliche Maschinensprache umzuwandeln? Wir alle wissen aus der Elektronik, dass ein Computer hauptsächlich aus CPU besteht, einem IC, der daher aus Transistoren usw. besteht. Das einzige, was diese Werkzeuge verstehen, ist Elektrizität. Daher ist Elektrizität die am wenigsten verständliche Sprache für einen Computer. Meine Sorge ist also, ob binäre 1s & 0s oder die 1s & 0s nur verwendet werden, um das Fehlen und / oder Vorhandensein von Elektrizität darzustellen? Angenommen, es handelt sich nur um eine Darstellung für das Fehlen oder Vorhandensein von Elektrizität, würde es zwischen den von uns eingegebenen Befehlen und der Binärdatei keine andere Zwischen- oder sogar niedrigere Sprache geben, damit die Schaltkreise wissen, wohin der Strom gesendet werden soll und wohin nicht?

Yuran Pereira
quelle
2
Ich möchte nur Ihre "Abwesenheit von Elektrizität" kommentieren "Das Fehlen eines Signals sollte niemals als Signal verwendet werden." - Julian Bigelow, 1947. "
Dylan Meeus
2
In gewissem Sinne ist die Antwort auf Ihre Frage vermutlich, dass es in der Physik der Elektrizität eine Art "Sprache" gibt, auf der Schaltkreise basieren. Grundsätzlich ist die Natur wie eine Turingmaschine und die Anordnung der Drähte und Komponenten ist wie das Eingabeband. Um es aus einem anderen Blickwinkel zu betrachten: Computer manipulieren analoge Signale (die sich kontinuierlich in Zeit, Raum, Größe usw. ändern) und interpretieren sie als annähernd digital (variieren diskret, als Ganzzahlen, in Zeit, Raum und Größe). Sie haben Recht, dass 0 und 1 nur unterschiedliche Strommengen bedeuten.
Patrick87
1
Um Yuran zu verdeutlichen, haben Sie es rückwärts, wenn Sie sagen, wir verwenden Nullen und Einsen, um Elektrizität darzustellen. Wir verwenden Elektrizität, um Nullen und Einsen darzustellen.
Jmite
Hier ist Claude Shannons Masterarbeit , MIT 1937: cs.virginia.edu/~evans/greatworks/shannon38.pdf . Es wird erklärt, wie Boolesche Algebra und Relaisschaltungen als Modelle voneinander verwendet werden können.
Wandering Logic
1
Es gibt, aber es ist nicht das Thema dieser Website. Vielleicht möchten Sie Ihre Fragen dazu beantworten, wie Prozessoren vom Draht bis zur Elektrotechnik gebaut werden .
Raphael

Antworten:

8

Digitale Computer arbeiten so, dass (fast) zu jedem Zeitpunkt jeder Draht (ungefähr) eine von zwei möglichen Spannungen führt, von denen eine und die andere 1 bedeutet . Die Spannungen hängen von der verwendeten Konvention ab. In diesem Sinne arbeitet Digital Computing mit 0 s und 1 s. Selbst digitale Computer sind jedoch mit analogen Geräten wie physischen Speichern und Netzwerken verbunden. Die Art und Weise, wie Daten in Netzwerken codiert werden, kann etwas unterschiedlich sein, da abhängig von der Codierung mehrere Bits gleichzeitig codiert werden können.0101

0101

Yuval Filmus
quelle
3

Die Frage ist nicht genau klar und hat einige Missverständnisse oder eine falsche Anwendung der Terminologie (z. B. "niedrigere Sprache"), aber eine allgemeinere / metaphorischere / analoge / lockere Interpretation, ja :

  • Eine interessante Fallstudie ist hier das logische Flip-Flop (siehe auch So verstehen Sie den SR-Latch ), das aufgrund seiner Rückkopplungsschleife nicht wirklich logisch in Bezug auf Nullen und Einsen analysiert werden kann und eher als analoges Gerät analysiert werden muss
  • Das Timing der Schaltung ist entscheidend für das Verständnis der dynamischen Natur des Flipflops. Ein besonders nützlicher Weg, dies zu verstehen, ist ein Spannungs- / Zeitdiagramm.
  • "unter" Nullen und Einsen von logischen Schaltungen befinden sich kontinuierliche / nichtdiskrete analoge Spannungen, und man kann sagen, dass die binäre Elektronik die analogen Signale in stark eingeschränkten Grenzen genau "steuert".
  • Es gibt Fälle, in denen dies "zusammenbricht", z. B. auf einem IC-Chip . Die Elektronik defekter Gates oder Randkonstruktionen kann dazu führen, dass der Chip ausfällt und aus der binären "Hüllkurve" herausfällt.
  • Eine weitere Grundkomponente der nicht-binären Elektronik ist das Rauschen . Ein Großteil des IC-Designs kann als Steuerung / Minimierung angesehen werden. Tatsächlich kann die binäre Elektronik als Mittel zur Beseitigung von Rauschen aus Schaltkreisen angesehen werden, um "rauschfreie" Signale zu erzielen.
vzn
quelle
1
t+1tt
Ja, aber in Kontrastschaltungen ohne Rückkopplung können ohne das Konzept der Zeit analysiert werden, und "Logik" in der Mathematik hat kein grundlegendes Konzept der Zeit (im starken Gegensatz zu CS / EE genau wie im Beispiel). Außerdem ist es ohne das Konzept der Zeit und der Richtung des Stroms wenig sinnvoll , den Ausgang mit dem Eingang desselben Gatters zu verbinden, rein "logisch" !
vzn
1
Programme werden routinemäßig mit dem Konzept der Zeit analysiert. Wann immer Sie veränderbare Variablen haben, müssen Sie dies berücksichtigen.
Yuval Filmus
richtig natürlich. das ist die breite Turing-Gesamt- oder EE-Konzeption von "Logik". frühere / eingeschränktere mathematische Logiksysteme, z. B. Aussagenlogik oder Boolesche Algebra (die ansonsten große Modellschaltungen sind), haben kein Zeitkonzept. Übrigens sind defekte ICs ein unausweichlicher Bestandteil des Herstellungsprozesses, und die "bestandenen / verifizierten" Chips werden als Ausbeute bezeichnet .
vzn
1

Sie stellen mehrere verschiedene Dinge in eine Frage. Vielleicht ist es eine gute Idee, das Problem selbst zu entwirren. Sie sprechen über Physik, Definition der Branche und Software / Computer-Architektur.

dass die niedrigste Sprache, die die Maschine versteht, binär ist 1 & 0. Und alles, was wir eingeben, muss in Binärdateien umgewandelt werden.

Lassen Sie uns zuerst diesen Teil machen. Moderne Computer basieren auf elektrischen Schaltkreisen. Beispielsweise können die meisten ARM-Prozessoren mit 5 Volt betrieben werden. Aufgrund der Art und Weise, wie der ARM-Prozessor in der Struktur aufgebaut ist, versteht der Prozessor ein ~ 0-Volt-Signal als 0-Bit und ~ 5 Volt als 1-Bit. Es ist die Definition, die von jemandem gewählt wurde.

Aber Binärzahlen zu sein, würde das nicht bedeuten, dass wir einen anderen Interpreter / Compiler benötigen würden, um Binärzahlen in tatsächliche Maschinensprache umzuwandeln?

Ich verstehe nicht ganz, was Sie hier fragen. Angenommen, Sie betrachten eine Software-Perspektive. Dann wird das Programm schließlich in tatsächliche Bitzeilen und eine Bitzeile umgewandelt, die der CPU mitteilen, was mit den Bits zu tun ist. Diese werden in die CPU (Verarbeitungseinheit) eingespeist und basierend auf der Prozessorarchitektur wird eine Aktion für die Daten ausgeführt.

Wir alle wissen aus der Elektronik, dass ein Computer hauptsächlich aus CPU besteht, einem IC, der daher aus Transistoren usw. besteht. Das einzige, was diese Werkzeuge verstehen, ist Elektrizität. Daher ist Elektrizität die am wenigsten verständliche Sprache für einen Computer. Meine Sorge ist also, ob binäre 1s & 0s oder die 1s & 0s nur verwendet werden, um das Fehlen und / oder Vorhandensein von Elektrizität darzustellen?

Wie ich oben ein wenig erwähnt habe, ist es die Art und Weise, wie Computer gebaut werden. Sie können den Prozessor mit anderen Spannungen betreiben, aber es funktioniert nicht (glaube ich). Weil eine bestimmte Definition darüber gemacht wird, bei welcher Spannung ein Bit 0 oder 1 ist.

Angenommen, es handelt sich nur um eine Darstellung für das Fehlen oder Vorhandensein von Elektrizität, würde es zwischen den von uns eingegebenen Befehlen und der Binärdatei keine andere Zwischen- oder sogar niedrigere Sprache geben, damit die Schaltkreise wissen, wohin der Strom gesendet werden soll und wohin nicht?

Ja, im Grunde analoge Signale. Beachten Sie jedoch, dass diese meistens von einem ADC (Analog Digital Converter) in einen Bitwert umgewandelt werden, der eine vordefinierte Spannung auf dieser Leitung darstellt.

pwghost
quelle