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title: "這並非二元選擇。獨立研究人員在 FPGA 上構建了一個三元 CPU"
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url: "https://longbridge.com/zh-HK/news/279578222.md"
description: "5500FP 是由獨立研究者 Claudio Lorenzo La Rosa 開發的三元 CPU，實施在 FPGA 上。儘管速度不是很快，但它允許對非二進制計算進行實驗。技術論文《5500FP：一種 24-三元平衡三元 RISC 處理器》解釋瞭如何使用傳統的基於二進制的 FPGA 創建三元處理器。三元邏輯使用三元數來表示三種值，相較於二進制，它提供了一種更細緻的邏輯編碼方法。La Rosa 倡導三元計算的潛力，強調其歷史背景和相對於二進制系統的優勢"
datetime: "2026-03-18T10:35:50.000Z"
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# 這並非二元選擇。獨立研究人員在 FPGA 上構建了一個三元 CPU

5500FP 是一種在 FPGA 上實現的三元 CPU。它的速度並不快，但它使得實驗不使用二進制的計算機變得更容易。

獨立研究者 Claudio Lorenzo La Rosa 最近發表了論文《5500FP：一種 24-三元平衡三元 RISC 處理器》。這篇論文相當技術性，但只有七頁長。它描述瞭如何在傳統的基於二進制的 FPGA 上實現三元處理器：

計算機沒有固有的理由必須以二進制編碼一切。自然界比單純的 “開” 或 “關” 要複雜得多。另一種非常適合數字電子的邏輯編碼方式是三元邏輯。它用三元數（trits）而不是比特（bits）來編碼數字。一個三元數可以承載三種值，而不是 “開” 或 “關” 所表示的兩種值。常見的版本是平衡三元，其中一個三元數可以表示 1、0 或 -1。

“比特” 這個詞是 **b** inary dig **it** 的縮寫，由已故的美國數學家 John W Tukey 首創，他還創造了 “軟件” 這個詞，並且作為附加貢獻設計了快速傅里葉變換算法。由此推導，如果二進制數字是比特，那麼三元數字就是 “trit”。這是指具有三種離散狀態的三元，而不是 BOFH 版本。

三元計算機邏輯有着悠久的歷史先例。偉大的 Donald Knuth 是其支持者；在《計算機程序設計的藝術》第二卷中，他稱其為 “或許是最美麗的數字系統”。愛荷華大學的 Douglas Jones 提出了三元宣言，解釋了數字編碼的工作原理以及更多內容。早在 2017 年，一個團隊提出了一種更專業的三元 FPGA 芯片，幾年後，一個韓國團隊研究了三元組件的晶圓級製造。

過去曾經建造過三元計算機。在 1950 年代末的莫斯科國立大學——大約在已故的 Sir Tony Hoare 在那裏時——由 Sergei Sobolev 和 Nikolay Brusentsov 領導的團隊建造了一台三元機器，Setun 計算機。關於 Setun 的文獻很多——大部分是俄文——但《未走的路——Setun、冷戰與非二進制計算的失落未來》很有趣。Brusentsov 共同撰寫了一份技術描述《三元計算機：Setun 和 Setun 70 \[PDF\]》，該文為英文。

Setun 啓發了後來的美國 TERNAC 機器，它也是三元的——但它僅作為在 Burroughs 二進制機器上運行的 Fortran 模擬存在。TERNAC 的開發者 Gideon Frieder 發表了兩篇常被引用的 1972 年論文：三元計算機第一部分：三元計算機的動機和三元計算機第二部分：三元計算機的仿真。

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Setun 沒有導致更多三元硬件的原因之一是其底層實現使用了二進制邏輯，每個三元數由兩個門控制。這種實現更容易，但本質上是浪費的：一個三元數可以承載大約 1.58 倍於一個比特的數據，但使用兩個比特會浪費這一優勢——你可以在二進制中存儲多出三分之一的數據（兩個比特可以表示四種狀態，而一個三元數僅表示三種狀態）。然而，這也是 5500FP 處理器的實現方式，既是出於使用現成邏輯部件的良好理由，也是為了更容易與幾乎所有其他現有的計算機硬件接口，而這些硬件都是基於二進制的。

La Rosa 對這個想法充滿了巨大潛力，並且有一個關於它的完整網站：三元邏輯 CPU——第三個千年的性能與效率。®

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