¿Por qué se eligió 0 1 (lenguaje binario) para las computadoras?

Si todavía tiene bombillas incandescentes y un atenuador, puede probar por sí mismo cuántos niveles de brillo diferentes puede distinguir de manera confiable.

No tendrá ningún problema con un simple encendido / apagado (binario). Pero cuantos más pasos agregue, más difícil será. Cuando intente hacer 10 pasos, lo más probable es que no pueda diferenciar el paso 5 del paso 6 con certeza.

Es casi lo mismo para la electrónica. Es extremadamente simple diferenciar encendido / apagado, pero mucho más difícil para más niveles de voltaje.

Luego está el hecho de que la lógica binaria es realmente muy fácil de entender para los humanos e incluso el ternario (3 valores) es mucho menos intuitivo (¡hay al menos 3 versiones diferentes de la lógica de 3 valores!) Y solo empeora para más niveles . Esto no es realmente útil en ingeniería.

En el lado positivo, todo lo que tiene es menos datos y líneas de dirección.

En el lado negativo tienes:

Al menos, bastante más, transistores para una función equivalente.

Problemas crecientes de ruido con cada nivel adicional

Ingeniería cada vez más difícil cuanto más niveles agregues.

Y como puede hacer TODO en un sistema de números binarios como lo puede hacer en cualquier otro sistema de números, simplemente no vale la pena el esfuerzo.

En cambio, puede poner todo su esfuerzo en hacer que sus transistores sean más pequeños y más rápidos y usar menos energía / interruptor.

No soy ingeniero de hardware, ni estudioso de la historia de la computación. Tomar esto con un grano de sal.

Por lo que entiendo, el binario solo se usó para computadoras electromecánicas y electrónicas posteriores. Las primeras máquinas informáticas conocidas (como la Pascalina), así como el primer ejemplo de lo que se podría llamar una computadora (el motor diferencial de Babbage) utilizaron la base 10, ya que tenían una precisión mecánica bastante precisa y funcionaban lentamente.

Solo más tarde nos dimos cuenta de que usar señales más simples haría que las computadoras fueran más rápidas. Probablemente se eligió el binario porque es lo más simple posible: el voltaje por encima de un umbral es un 1, el voltaje por debajo es un 0. Esto facilitó la creación de circuitos, que solo tendrían que encenderse o apagarse. Ni siquiera necesita semiconductores o tubos de vacío, ya que los relés y condensadores basados ​​en solenoides simples se pueden usar para cambiar automáticamente los circuitos (y todavía se usan en algunas aplicaciones)

También vale la pena mencionar que existen computadoras electrónicas trinarias (base 3), como el Setun construido por los soviéticos.

Sin tener en cuenta las computadoras mecánicas, ya que son mucho más lentas que los dispositivos electrónicos.

Una computadora en realidad no “experimenta” un 0 o un 1. Todo lo que realmente sucede es “este cable tiene muy poca potencia, ese tiene suficiente”, en pocas palabras nos referiríamos a esto como apagado / encendido, como un cambiar.

Nosotros, como humanos, representamos esos niveles de poder como 0 y 1 para que sea más fácil razonar sobre nosotros.

Se han hecho intentos para construir computadoras que usen varios niveles de potencia (generalmente voltaje) para representar diferentes bases numéricas. El más exitoso fue en realidad un sistema de base 3 llamado Setun. Aunque fue abandonado por varias razones. Otros eran demasiado propensos a la interferencia, demasiado poco confiables, demasiado caros y demasiado lentos.

Sin mencionar que trabajar en bases más altas en realidad hace que las matemáticas sean más difíciles, no más fáciles. El circuito involucrado en hacer una simple suma en base 2 (binario) en comparación con intentar una base 10 (decimal) es solo una fracción y produce los mismos resultados más rápido, usando menos potencia (es decir, menos calor), mientras que es mucho más barato que bien (incluso solo para las partes individuales).

Formalmente las computadoras son máquinas de Turing. Máquina de Turing – Wikipedia. Lea eso.

Cada computadora digital es una máquina de Turing.

Un aspecto de una máquina de Turing es que puede leer y escribir símbolos. En general, se permite cualquier símbolo, pero se puede demostrar formalmente que puede emular el comportamiento de un símbolo N TM usando un símbolo 2 TM. Yu debe tener 2 (uno puede estar en blanco y el otro no en blanco, incluso).

Elige cualquiera de los 2 símbolos. 0 y 1 trabajo. También lo hacen x y o o A y B o y . Ya estábamos familiarizados con el binario, por lo que 0 y 1 funcionan bien.