Developed ternary processor units based on analog models of ternary logic elements

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background and Objectives: The transition of digital technology from a binary base to a ternary number system, that is, the use of three possible states within one digit – false/uncertain/true – allows one to obtain a number of advantages and, in general, provides a real opportunity to increase the performance of microprocessor technology, all other things being equal. The presence of functional analog models of basic and additional combinational ternary logical elements in CAD systems allows the correct modeling of complex devices of digital ternary technology. So, the goal of the work is to develop the main combinational units of the ternary processor, which are main parts of its arithmetic logic unit. Materials and Methods: The software package for analysis and automatic design of electronic circuits was used to develop analog models of ternary logic elements. This program made it possible to analyze transient processes, parameters and interaction features of the developed logical elements and ternary digit units, based on such elements. Results: Based on analog models of basic and additional ternary logic elements, a controlled inverter, a single-bit ternary adder modulo 3, half-carry and full-carry circuits, a ternary half adder and a full ternary single-bit adder have been designed. Conclusion: The developed nodes, along with the previously presented basic ternary combinational logical elements, have allowed to further implement on their basis the heart of the ternary processor – the arithmetic logic unit.

About the authors

Andrey Andreevich Semenov

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0002-1621-6530
SPIN-code: 5041-9550
Scopus Author ID: 57193753260
ResearcherId: AIA-8309-2022
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Sergey Borisovich Venig

Saratov State University

ORCID iD: 0000-0002-4759-5828
SPIN-code: 2197-6147
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

Alexei S. Dronkin

Saratov State University

ORCID iD: 0009-0009-5762-9073
SPIN-code: 8179-2618
410012, Russia, Saratov, Astrakhanskaya street, 83

References

  1. Кушнеров А. Троичная цифровая техника. Ретроспектива и современность. URL: http://314159.ru/kushnerov/kushnerov1.pdf (дата обращения: 20.09.2024).
  2. 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. P. 609–616. https://doi.org/10.1109/JSSC.1985.1052354
  3. Three-Valued Logic (Применение трехзначной логики). URL: https://trilog.narod.ru/index.htm (дата обращения: 10.10.2024).
  4. Султанов И. А. Исследование элементов троичной логики на примере троичного инвертора // Молодой ученый. 2016. № 28 (132). С. 182– 194.
  5. 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 : сб. статей Восьмой Всероссийской научной школы-семинара / под ред. проф. Ал. В. Скрипаля. Саратов : Изд-во «Саратовский источник», 2021. С. 31–36.
  6. The MOnSter 6502. A dis-integrated circuit project to make a complete, working transistor-scale replica of the classic MOS 6502 microprocessor. URL: https://monster6502.com (дата обращения: 20.09.2024).
  7. Electronic Workbench 5.12 for Windows. URL: https://electronicworkbenchewb.com/electronic-workbench-download/ (дата обращения: 25.11.2024).
  8. Jones D. W. Standard Ternary Logic. URL: https://homepage.cs.uiowa.edu/~dwjones/ternary/logic.shtml/ (дата обращения: 25.11.2024).
  9. Шило В. Л. Популярные цифровые микросхемы : справочник. М. : Радио и связь, 1989. 352 с.
  10. Jones D. W. Fast Ternary Addition. URL: https://homepage.divms.uiowa.edu/~jones/ternary/arith.shtml (дата обращения: 25.11.2024).
  11. Овчинников К. С., Дронкин А. С., Семёнов А. А. Элементы троичной последовательностной логики // Взаимодействие сверхвысокочастотного, терагерцового и оптического излучения с полупроводниковыми микро- и наноструктурами, метаматериалами и биообъектами : сб. статей Девятой Всероссийской научной школы-семинара / под ред. проф. Ал. В. Скрипаля. Саратов : Изд-во «Саратовский источник», 2022. С. 57–61.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).