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title: "这并非二元选择。独立研究人员在 FPGA 上构建了一个三元 CPU"
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url: "https://longbridge.com/zh-CN/news/279578222.md"
description: "5500FP 是由独立研究者 Claudio Lorenzo La Rosa 开发的三元 CPU，实施在 FPGA 上。尽管速度不是很快，但它允许对非二进制计算进行实验。技术论文《5500FP：一种 24-三元平衡三元 RISC 处理器》解释了如何使用传统的基于二进制的 FPGA 创建三元处理器。三元逻辑使用三元数来表示三种值，相较于二进制，它提供了一种更细致的逻辑编码方法。La Rosa 倡导三元计算的潜力，强调其历史背景和相对于二进制系统的优势"
datetime: "2026-03-18T10:35:50.000Z"
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# 这并非二元选择。独立研究人员在 FPGA 上构建了一个三元 CPU

5500FP 是一种在 FPGA 上实现的三元 CPU。它的速度并不快，但它使得实验不使用二进制的计算机变得更容易。

独立研究者 Claudio Lorenzo La Rosa 最近发表了论文《5500FP：一种 24-三元平衡三元 RISC 处理器》。这篇论文相当技术性，但只有七页长。它描述了如何在传统的基于二进制的 FPGA 上实现三元处理器：

计算机没有固有的理由必须以二进制编码一切。自然界比单纯的 “开” 或 “关” 要复杂得多。另一种非常适合数字电子的逻辑编码方式是三元逻辑。它用三元数（trits）而不是比特（bits）来编码数字。一个三元数可以承载三种值，而不是 “开” 或 “关” 所表示的两种值。常见的版本是平衡三元，其中一个三元数可以表示 1、0 或 -1。

“比特” 这个词是 **b** inary dig **it** 的缩写，由已故的美国数学家 John W Tukey 首创，他还创造了 “软件” 这个词，并且作为附加贡献设计了快速傅里叶变换算法。由此推导，如果二进制数字是比特，那么三元数字就是 “trit”。这是指具有三种离散状态的三元，而不是 BOFH 版本。

三元计算机逻辑有着悠久的历史先例。伟大的 Donald Knuth 是其支持者；在《计算机程序设计的艺术》第二卷中，他称其为 “或许是最美丽的数字系统”。爱荷华大学的 Douglas Jones 提出了三元宣言，解释了数字编码的工作原理以及更多内容。早在 2017 年，一个团队提出了一种更专业的三元 FPGA 芯片，几年后，一个韩国团队研究了三元组件的晶圆级制造。

过去曾经建造过三元计算机。在 1950 年代末的莫斯科国立大学——大约在已故的 Sir Tony Hoare 在那里时——由 Sergei Sobolev 和 Nikolay Brusentsov 领导的团队建造了一台三元机器，Setun 计算机。关于 Setun 的文献很多——大部分是俄文——但《未走的路——Setun、冷战与非二进制计算的失落未来》很有趣。Brusentsov 共同撰写了一份技术描述《三元计算机：Setun 和 Setun 70 \[PDF\]》，该文为英文。

Setun 启发了后来的美国 TERNAC 机器，它也是三元的——但它仅作为在 Burroughs 二进制机器上运行的 Fortran 模拟存在。TERNAC 的开发者 Gideon Frieder 发表了两篇常被引用的 1972 年论文：三元计算机第一部分：三元计算机的动机和三元计算机第二部分：三元计算机的仿真。

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Setun 没有导致更多三元硬件的原因之一是其底层实现使用了二进制逻辑，每个三元数由两个门控制。这种实现更容易，但本质上是浪费的：一个三元数可以承载大约 1.58 倍于一个比特的数据，但使用两个比特会浪费这一优势——你可以在二进制中存储多出三分之一的数据（两个比特可以表示四种状态，而一个三元数仅表示三种状态）。然而，这也是 5500FP 处理器的实现方式，既是出于使用现成逻辑部件的良好理由，也是为了更容易与几乎所有其他现有的计算机硬件接口，而这些硬件都是基于二进制的。

La Rosa 对这个想法充满了巨大潜力，并且有一个关于它的完整网站：三元逻辑 CPU——第三个千年的性能与效率。®

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