Сетунь的24条单播指令

1、Setun模拟器概述

真的，想搞懂一台电脑是怎么运行的，那就搞懂它的指今集是怎么跑的，感觉很离了个大谱的，先看由铁氧体磁芯上的器件组成的RAM，容量为162个9-trit单元，即每个单元为9-trit，每页有54个单元，共有3页，地址和值可以用三进制和九位代码两种格式表示，这个可以看出它大概是怎么存储信息的，然后没了，接着找到了一个网页版的“Setun”模拟器，如下图所示：

感觉跟原版的图片差不多，这个作者还是很厉害的，不仅搞出Setun模拟器，还有进制转换器，可将数字转换为二进制、三进制、八进制、九重码、十进制、十六进制；DSSP会话式结构化编程系统；三进制模拟时钟，可以用来看时间；三元简约码霍夫曼算法编码器，可将输入信息编码成二进制和三元代码树；三进制和九种数字系统的年历，可以看日期。

2、Setun模拟器指令集

当然有了Setun模拟器，它的作者肯定是搞懂了Setun的24条单播命令，这是它的操作码，也就是计算的的指令集，只是它是初始阶段没有那么的复杂，找到它的说明书，照着复制翻译下来就行了，如下图所示：

九位代码也是一种表示方法，即九重码，它对平衡三进制的信息进行了编码操作，从而简化了输入，可以看上图绿色对照表，它的2位平衡三进制数表示为1位九重码，也就是说，最少的24个单播指令集用了3个Trit，而命令由9位三进制数字（存储单元为9-Trit）表示，最高5位为地址部分，3位为操作码(单播指令集)，最低位1位作为地址修改的标志。

然后操作这台Setun三进制电脑，就是不断的的输入与输出9位三进制数字，但它的的输入输出要看懂还是很麻烦的，所以有了上述九重码的表示方法，即3表示为+0、-3(x)表示为-0，上述图中，它是忽略了最后一位，然后5位九重码可以表示10位平衡三进制数，其中最高位的0被忽略，输入后面的九位，也就是一条指今，如下表格所示：

九重码	平衡三进制数
112x4	0+0++--0++
zwwy3	0------++0
0110x	000+0+00-0

即然，有了九重码这种编码方式，那就可以理解五位纸打孔带是怎么输入的了，输入输出字符有可能就是上述的九重码的数字(0—4)与字母字符(w, x, y, z)，跟acsii码一样，一行的孔表示一个字符，然后再用某一种组合来当分隔符，这思想确实很超前了，五位纸打孔带中间的小孔是对照孔，可以让机器很清楚知道读取到那了，如下图所示：

当然，上述的九重码与五位纸打孔带的对应关系，并不知道清楚，毕竟过了那么久了，但确实是可以编码出来的，其实除了用纸带来存储信息，那时最多用的就是磁鼓，而Setun的主存储器也是一个磁鼓存储设备(DRAM)，用于与分页内存组织交换特征（9-trites）的磁鼓，容量为36或72页(1944年9-trite单元)，如下图所示：

当然Setun还有铁氧体三态存储器(FRAM)，即三元铁氧体立方体，同时时期的还有磁环立方体存储器，如下图所示：

当然那时没有晶体管，所以Setun用的是2个磁环，用磁化状态表示1位Trit，即2 位二进制编码三编码，用的是10(+)、11(0)、01(-)、00(?)还是10(+)、01(0)、00(-)、11(?)等方案，最终的结果不得而知，2个磁环可以表示或存储1位Trit，是Setun基础构建单位，如下图所示:

然后多个累加在一起可以形成基本的运算单元等，如下图所示：

3、Setun模拟器

1、RAM（内存）

仿真器中的 RAM 由三个存储体表示，每个存储体有 54 个单元。
地址和值可以用三进制和九进制两种格式表示。
原始Setun计算机中，有一个9位移位寄存器，能够将串行信息转换为并行信息进行存储，反之亦然。

2、寄存器

S寄存器：18位触发寄存器，具有左移和右移功能。在乘法操作中，S寄存器中的数字可以作为乘数或被乘数使用。可以从存储设备和移位计数器接收数字。
R寄存器：18位触发寄存器，用于乘法操作的控制。
F寄存器：五位修改寄存器。
C寄存器：五位命令地址寄存器。
K寄存器：九位命令寄存器，包含一个五位右移触发寄存器和四个操作码触发器，用于控制命令地址和执行操作。
w寄存器：控制条件跳转命令的执行。
MB寄存器：记录最后访问的磁鼓区域的地址。

3、输入设备

FT-1 和 FT-2：从穿孔磁带中读取数据的设备。

4、输出设备

EUM-46：部分实现的输出设备。
PL：输出设备。

5、控制面板

初始启动：将FT-1设备中的打孔带数据加载到RAM中。
启动：启动程序执行，如果启用“单周期模式”，则通过按下“单循环模式”按钮逐步执行程序。
停止：终止程序执行。
来自遥控器的命令：执行键入的命令。
状态：显示操作结果。

### 模拟器操作指南

初始启动：插入打孔带，按下启动按钮，将数据加载到RAM中。
启动：按下“启动”按钮，程序开始执行。如果需要逐步调试程序，可以启用“单周期模式”。
停止：按下“停止”按钮，程序执行中断。
命令输入：通过遥控器键入命令，模拟器会执行相应的操作。
状态显示：控制面板会显示当前的操作状态和结果。

再看一下，使用24个单播指令进行简单的加法运算，利用三进制计算机的硬件和指令集，具体加法操作的流程如下：

1、加载操作数

将要加的两个三进制数加载到寄存器中。操作数分别存储在寄存器 A 和 B 中。

2、加法运算

加法操作会利用加法器对两个寄存器中的值进行逐位相加，并处理进位和借位。

3、存储结果

将结果存储到目标寄存器中（例如，结果存储在 S寄存器中）。

示例指令序列：

指令 1：03(00+)，将操作数 A 加载到寄存器 A 中。
指令 2：03(00+)，将操作数 B 加载到寄存器 B 中。
指令 3：33(+0+)，执行 S=S+A，将 A 加到 S 中。
指令 4：33(+0+)，执行 S=S+B，将 B 加到 S 中。
指令 5：S输出到指定位置，将S重置进行下一轮计算

这24条单播最值的借鉴，就是这样的指令：(S)+(A*)=>(S)、(A*)+(S)(R)=>(S)、(S)+(A*)(R)=>(S)，这样操作完后，数值又回到了自身，这对于连续的运算来说是有利的，只要知道地址可以对一个数进行多次加减乘除操作，然后操作完将操作数移交，自身清零进行下一次的计算，这种设计会大大提高效率，所以让它更现代化一点：

如上图所示，图灵完备的设计可以直接般过来用，Setun定义的位为Trit，字节为Tryte，其中1Tryte=6Trit，但是工程上用的是9个Trit，所以参照图灵完备可得以下设计：

寄存器为9Trit：前3位表示寄存器的物理地址(地址符)，后6位表示寄存器存储的值。

1、立即数模式

前3位Trit组合中的一种，将后6位Trit输入到固定的寄存器中

2、算术模式

前3位Trit组合中的一种，将后6位Trit分为两个3-Trit，前面的3-Trit表示地址符，后面的3-Trit表示要进行运算类型。
它有个专属的S寄存器，可以给到地址，不断的累加计算。
运算类型有加法、减法、乘法、除法等，要给到地址符，如加法(S)+(A*)=>(S)，也就是将(A*)地址下寄存器的值与S寄存器值相加得到的结果，再送回S寄存器。
运算类型还可以是重置运算符，如置零算术符，将S寄存器的值清零；立即数算术符，给到地址同时为立即数算术符，那么将地址下寄存器的值直接覆盖S寄存器的值。
运算类型还可以是输出运算符，如输出置零运算符，当给到地址同时为输出置零运算符，那么会将输出运送到指定地址的寄存器，并将自身S寄存器的值清零。

3、复制模式

前3位Trit组合中的一种，将后6位Trit分为两个3-Trit，前面的3-Trit表示源地址符，后面的3-Trit表示目标地址符。

4、条件跳转模式

前3位Trit组合中的一种，将后6位Trit分为两个3-Trit，前面的3-Trit不使用，后面的3-Trit表示条件判断的跳转类型。

RISC-V计算精简指令集ISA很有前景，也有人将RISC-V 架构应用到三进制计算setun的仿真中，采用汇编 RISC-V 语言的三进制机“SETUN”SETUN-1958 VM 的仿真器，同样的也有人将平衡三进制应用于大模型，即1 位 LLM 时代，所有大型语言模型的大小均为 1.58 位，是的时代属于你们。