Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)


Для цитирования:

Семёнов А. А., Вениг С. Б., Дронкин А. С. Аналоговые модели базовых троичных логических элементов комбинационной логики // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2024. Т. 24, вып. 4. С. 418-428. DOI: 10.18500/1817-3020-2024-24-4-418-428, EDN: NHEYLN

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
25.12.2024
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 19)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
004.312.22
EDN: 
NHEYLN

Аналоговые модели базовых троичных логических элементов комбинационной логики

Авторы: 
Семёнов Андрей Андреевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Вениг Сергей Борисович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Дронкин Алексей Станиславович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Уже сегодня очевидно, что быстродействие современных микропроцессоров приближается к своему пределу. Наращивать тактовую частоту и повышать быстродействие входящих в их состав транзисторов за счет уменьшения их размеров становится все сложнее из-за фундаментальных физических ограничений. Возможные способы повышения производительности микропроцессоров могут быть найдены на путях внедрения принципиально новых материалов и технологий, что связано с необходимостью частичного или полного отказа от современной технологии производства электронных компонентов. Тем не менее, существует и вариант развития, позволяющий повысить производительность микроэлектронных устройств без отказа от привычных и отлаженных технологий, как в области создания интегральных схем, так и микроархитектуры. Переход цифровой техники от двоичной основы к троичной системе счисления, т. е. использованию в рамках одного разряда трёх возможных состояний – ложь/неопределенность/истина – позволяет получить целый ряд преимуществ и в целом предоставляет реальную возможность повысить производительность микропроцессорной техники при прочих равных условиях. В связи с этим целью работы является разработка аналоговых моделей логических элементов троичной логики, совместимых по характеристикам с современными сериями элементов двоичной КМОП-логики. Предложенные аналоговые модели троичных логических элементов позволяют корректно моделировать сложные устройства цифровой схемотехники, содержащие такие элементы. Выполнен действующий макет троичного логического элемента на типовых отечественных дискретных электронных компонентах, подтвердивший корректность и эффективность разработанных моделей элементов троичной логики. На основе предложенных моделей в дальнейшем были сконструированы основные узлы троичного процессора.

Список источников: 
  1. Intel® Core™ i7-8086K Processor. URL: https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/148263/intel-core-i... (дата обращения: 30.06.2024)
  2. Intel® Core™ i9-10900K Processor. URL: https://www.intel.com/content/www/us/en/products/sku/199332/intel-core-i910900k-processor-20m-cache-up-to-5-30-ghz/specifications.html (дата обращения: 30.06.2024).
  3. Intel® Core™ i9-13900KS Processor. URL: https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/232167/intel-core-i... processor-36m-cache-up-to-6-00-ghz.html (дата обращения: 30.06.2024).
  4. Семёнов А. А., Усанов Д. А., Дронкин А. С. Активный аппаратный стек процессора // Известия высших учебных заведений. Электроника. 2019. Т. 24, № 3. С. 219–229.
  5. Световые транзисторы спасут закон Мура. URL: https://nplus1.ru/news/2016/02/04/moor (дата обращения: 30.06.2024).
  6. IBM сообщила о прорыве в создании транзисторов на углеродных нанотрубках. URL: https://nplus1.ru/news/2015/10/05/ibm-breakthrough-nanotubes(дата обращения: 30.06.2024).
  7. Брусенцов Н. П. Блуждание в трех соснах. (Приключения диалектики в информатике). М. : ООО «SvR-Аргус», 2000. 16 с.
  8. Брусенцов Н. П., Маслов С. П., Розин В. П., Тишулина A. M. Малая цифровая вычислительная машина «Сетунь». М. : Изд-во Моск. ун-та, 1965. 145 с.
  9. Семёнов А. А., Дронкин А. С. Счетные триггеры и счетчики на элементах троичной логики // Взаимодействие сверхвысокочастотного, терагерцового и оптического излучения с полупроводниковыми микро- и наноструктурами, метаматериалами и биообъектами : сборник статей одиннадцатой Всероссийской научной школы-семинара / под ред. проф. Ал. В. Скрипаля. Саратов : Изд-во «Саратовский источник», 2024. С. 82–88.
  10. Heung A., Mouftah H. T. Depletion/Enhancement CMOS For a Low Power Family of Three-Valued Logic Circuits // IEEE Journal of Solid-state Circuits. 1985. Vol. SC-20, № 2 April. P. 609–616.
  11. Three-Valued Logic (Применение трехзначной логики). URL: https://trilog.narod.ru/index.htm (дата обращения: 10.10.2024).
  12. Lofgren V. Tunguska the ternary computer emulator. URL: https://tunguska.sourceforge.net/about.html (дата обращения: 30.06.2024).
  13. Суперкомпьютер или Троичные компьютерные технологии. URL: https://zen.yandex.ru/media/id/5a6acb19dcaf8e1790630902/superkompiuter-i... (дата обращения: 30.06.2024).
  14. Новая попытка создания троичного компьютера. URL: https://aftershock.news/?q=node/853441&page=1& ysclid=l8q45pv3xp720647205 (дата обращения: 30.06.2024).
  15. Микропроцессор «ТАЙФУН». Российский экспериментальный 7-трайтовый микропроцессор, с собственной системой команд и IDE. URL: https://www.typhoon.su (дата обращения: 30.06.2024).
  16. Harrison L. An introduction to Depletion-mode MOSFETs. URL: https://www.aldinc.com/pdf/IntroDepletionModeMOSFET.pdf (дата обращения: 30.06.2024).
  17. Дронкин А. С., Семёнов А. А. Модели троичных логических элементов и их применение в схемотехнике процессоров // Взаимодействие сверхвысокочастотного, терагерцового и оптического излучения с полупроводниковыми микро- и наноструктурами, метаматериалами и биообъектами : сборник статей восьмой Всероссийской научной школы-семинара / под ред. проф. Ал. В. Скрипаля. Саратов : Изд-во «Саратовский источник», 2021. С. 31–36.
  18. Electronic Workbench 5.12 for Windows. URL: https://electronicworkbenchewb.com/electronic-workbench-download/ (дата обращения: 30.06.2024).
  19. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники : в 2 т. / пер. с англ. под ред. М. В. Гальперина. М. : Мир, 1983. Т. 1. 598 с.
  20. Jones D. W. Fast Ternary Addition. URL: https://homepage.divms.uiowa.edu/~jones/ternary/arith.shtml (дата обращения: 30.06.2024).
Поступила в редакцию: 
04.07.2024
Принята к публикации: 
20.09.2024
Опубликована: 
25.12.2024