La ragione principale è che è semplicemente molto più facile realizzare circuiti che si trovano sempre in uno dei due stati piuttosto che supportarli negli stati intermedi. La complessità aggiuntiva, il costo e la penalità di velocità per la compressione di più stati in un singolo segnale superano qualsiasi vantaggio ottenuto dalla compressione.

Un'importante comodità dell'utilizzo di due soli stati è che qualsiasi segnale può essere arbitrariamente amplificato sul mezzo. Ciò si traduce in l'uscita dell'amplificatore che sbatte in un estremo o nell'altro. Il guadagno può quindi variare ampiamente e può essere reso arbitrariamente grande.

Immagina un analogo umano di questo. Se hai un interruttore della luce sul muro che è acceso o spento, puoi colpirlo per metterlo nell'altro stato. Non importa se lo stai ancora spingendo un po 'quando arriva lì, poiché ha un limite meccanico incorporato. Puoi spingerlo quanto basta per farlo cambiare, o molto di più finché non lo fai. t romperlo fisicamente. Ora immagina se l'interruttore avesse 3 o più stati e volessi impostarlo su uno degli stati intermedi. Dovresti essere molto più attento ad applicare la giusta quantità di forza o spostamento. Troppo e finisci nello stato successivo. Non puoi più fare la cosa semplice e veloce di colpirlo.

Una complessità simile è necessaria per impostare il livello di un segnale in uno stato intermedio. Questo costa parti, energia e richiede tempo. Quindi hai di nuovo più complessità per interpretare il segnale quando vuoi usare il suo valore. Questo potrebbe essere fatto, ma non ne vale la pena.

Un altro problema è che mantenere un segnale a un livello intermedio richiederebbe probabilmente più potenza. Con un segnale alto o basso, puoi pensare che il segnale sia collegato all'alimentazione o alla massa tramite uno dei due interruttori. Questi non prendono l'alimentazione per rimanere completamente accesi o completamente spenti, ma qualsiasi circuito per mantenere un segnale intermedio non ha questo vantaggio e molto probabilmente richiederebbe un'alimentazione di standby costante per mantenerlo così.

In realtà ci sono casi in cui oggi vengono utilizzati più di due livelli per codificare dati digitali. Ci sono alcune memorie flash di massa che funzionano su questo principio. I dati vengono memorizzati in pile di carica. Queste pile possono avere più di 2 dimensioni. Ci vuole una complessità extra per decodificare la dimensione delle pile quando viene eseguita una lettura, ma nel caso di grandi memorie flash quella complessità extra viene spesa solo poche volte nel circuito di lettura mentre il risparmio di compressione viene applicato a molti milioni di bit, quindi ne vale la pena.

In realtà, ci sono molti computer che utilizzano molti stati per bit dall'inizio del secolo. Si chiamano computer analogici. In realtà, il regolo calcolatore è considerato un computer analogico ed è in circolazione da secoli. Basta cercare informazioni su Internet.

Una breve ma utile descrizione della possibilità di implementare schemi di calcolo ternari, decimali o di altro tipo: \ $ n \ $ può essere trovata a metà questo articolo di Mark Chu-Carroll.

Ancora più importante, spiega perché non vi è virtualmente alcun vantaggio conferito utilizzando rappresentazioni \ $ n \ $ più grandi in base - \ $ n \ $. Il ragionamento secondo cui l'uso di base - \ $ n \ $ per grandi \ $ n \ $ consente più dati per bit è tecnicamente vero, ma in realtà non aiuta nella pratica. Allo stesso modo, c'è un'ovvia biiezione tra frasi in lingua inglese e simboli visivi, che si potrebbe ingenuamente sostenere costituirebbe una forma di compressione delle informazioni (poiché ogni frase potrebbe essere compressa in un singolo simbolo), ma sei ferito dal fatto che devi portarti dietro una gigantesca tabella di ricerca, quindi è una specie di imbroglio.

Ovviamente se avessimo più di due stati saremmo in grado di contenere più dati per bit, ...

Ma solo perché stai ridefinendo il significato di " po". Secondo la Teoria dell'informazione non stai modificando il contenuto delle informazioni ma semplicemente l'unità che usi per misurarlo. In effetti, lo cambi da Bit a Ban o circa 3,32 bit :)

Il costo dei circuiti per gestire e distinguere tre stati attivi nella maggior parte dei casi sarebbe più del doppio di quello richiesto per gestirne due. Considera come è progettato un inverter a due stati in modo che uno possa passare un alto o un basso attraverso un numero pari di inverter e, dopo un certo ritardo, finire con il livello logico originale. Ora prova a progettarne uno che possa passare attraverso una selezione di una tensione su tre che possa essere trasmessa in modo affidabile in modo simile. Se la dissipazione di potenza non fosse un problema, ci sono alcuni modi in cui potrebbe essere realizzato in modo abbastanza ragionevole, ma nella maggior parte dei casi la logica a due stati sarà molto più facile da progettare.

Me lo chiedevo anch'io qualche tempo fa. Ci sono molte risposte possibili, ma forse il motivo più pratico è il consumo di energia. Un tipico transistor utilizzato in un moderno circuito integrato dissipa quasi zero potenza quando si trova nello stato logico 0 o 1 . (O la tensione del collettore-emettitore è quasi zero o la corrente del collettore è quasi zero.)

Quindi, in un chip contemporaneo, possiamo dire che un transistor dissiperà solo una quantità considerevole di potenza quando è nel processo di cambiamento tra i due stati e consuma una potenza molto bassa quando mantiene uno stato particolare.

Immagina se ci fossero più di due stati possibili (altri valori "intermedi"), i transistor consumerebbero ordini di grandezza in più anche quando il sistema non sta facendo nulla, rendendo così la cosa economicamente irrealizzabile. Questo è (uno dei motivi) per cui la stragrande maggioranza dei nostri circuiti digitali sono binari.

Un esempio comune di circuiti digitali che utilizza più di due stati per "bit" è la memoria flash, in particolare la flash MLC (Multi-Level-Cell). Per ridurre i costi, questa memoria flash utilizza più di due stati in una cella di memoria per rappresentare più di un bit binario di informazione. Questo sovverte uno dei principali problemi della logica digitale non binaria, ovvero che un transistor che si trova tra spento e saturazione assorbe potenza aggiuntiva (come notato da Vememo), poiché le celle flash non assorbono energia quando sono inattive.

Il lato negativo del flash MLC, rispetto al flash SLC (Single-Level-Cell), è una resistenza molto ridotta, in termini di numero di cicli di cancellazione possibili prima che le cellule si degradino e non possano più essere programmate correttamente.

ENIAC era la base 10, quindi non solo è possibile utilizzare basi diverse dalla 2, ma è stata utilizzata prima la base 10.

Secondo "50 Years of Army Computing: Da ENIAC a MSRC ", EDVAC era in base 8 e ORDVAC I e II erano in base 16.