MOS管阵列式多值位权全与控制器的制作方法

本发明涉及计算机技术领域，具体是实现多值计算机的基础硬件之一“mos管阵列式多值位权全与控制器”

技术背景

迄今为止所有的计算机及其相关的数字系统都是二值的，多值计算尽管有很多优点，但因为没有支持多值运算的的关键硬件，故而发展极为缓慢，可以说多值计算机特别是十进制计算机的实现几乎为零，鉴于这种情况，本发明提出一种简单而有效的多值计算实施电路特别是十值计算的有效方法及用二值硬件实现多值特别是十值的加、减、乘，除的算术运算及其逻辑运算的关键电路，称其为“量化逻辑”及其电路。

技术实现要素：

“量化逻辑”是用模拟信息量化后产生的标记信息做为算子进行逻辑运算，演绎，判断的逻辑系统

量化逻辑的简单理解

把连续、模糊、混沌信息量化后的标记值做为输入输出进行逻辑运算的方法就叫做量化逻辑，实现其运算的电路就叫做量化逻辑电路，于是量化逻辑电路的输入前置部分大多数是量化器或被量化了的权值线。后置输出部分为量化权值线或量化幅权线。

量化逻辑运用了二值逻辑和多值逻辑乃至模糊逻辑的基本思想，并且用简单有效的具有二值取向电路实现了多值及其模糊逻辑的关键电路，使得在逻辑原件只限于简单两种状态的情况下，同样组成多值及其模糊的逻辑运算电路，特别是量化逻辑的兼容性运算和量化寄存的方法从根本上解决了多值运算、寄存的难题，从而开辟了新一代计算没备的更新坦途。量化逻辑繁华多样的运算方法对人工智能的发展可提供有效的硬件支撑。

自然信息是模拟连续变化的，思维只能对稳定形象和固定属性的事物信息产生认知，不进行定形固化的信息是不能被认知的，于是对模拟连续变化的信息进行定形固化的处理方法将是思维运作的优先的基本方法，由于现有的知识把对信息的这类处理方式叫做量化，于是我们把“量化”产生的信息的逻辑关系称为“最化逻辑”。

量化就是模数转换的一种处理信息的方法，有定点、采样值、归并三个步骤。

量化也是思维处理信息的一种方法，亦有三个步骤，划界，标记、混叠

量化亦是自然事物集散属性的一种表现，任何事物总是以有别于其他事物的特征显现自身的属性，不同属性的确定事物的交接处生成边界，不同属性的表现形成特征，相近属性的延展混为一体。

于是我们定义：利用事物的异样属性和思维的比较特征分析和辩解事物的方法就叫做量化。用量化思维对现实事物信息的操作方法和运算规则就叫做量化逻辑。

量化的主要操作方法是：多元量化，多值量化，多重量化

量化的基本规则是对自然百态信息属性的简单离散化，最小稳定化，规整有序化，定点清晰化，形成含义浅显的具有囊括属性的标记过程。

量化逻辑把信息定义成模拟信息，数字信息。数字信息又定义为“幅权信息”和“位权信息”。幅权信息是时变幅度权重信息，位权信息是空间分布位置的权重信息。

其中模拟信息在量化逻辑中的定义：

模拟信息由两部分组成，一是表现信息，它是连续时刻的幅度权值信息。二是隐含信息，它是“有”“无”状态信息，“有”是表示有信息但不管幅值大小，“无”表示没信息，没信息表示没有信息作用在该系统上。

数字信息在量化逻辑中的定义：数字信息在量化逻辑中是指以做了适度量化的信息。

幅权信息在量化逻辑中的定义：

幅权信息也是由两部分组成，一是表现信息，幅权表现信息是把模拟信息用量化归并的方法把其幅值阶梯化了的信息，归并后的有序梯阶组成以进位制为限的多值数字序列，序列中各元素的值便是幅权值，幅权值是表现信息。幅权信息中的隐含信息是二态单值信息，是“有”“无”状态信息，“有”是表示有信息但不管幅权值大小，“无”表示没信息，没信息表示没有信息作用在该系统上。实质上幅权信息就是“含态权值”信息。

位权信息在量化逻辑中的定义：

位权信息也是由两部分组成，一是表现信息，它是在位权输出线组中唯一有电平输出的端子，其输出及信息具有互不相容属性。二是隐含信息，它是由有电平输出线在多个位权输出线中的空间位置所确定的权重信息。位权信息虽然是两种状态信息但由于使用“有”“无”两种状态，而“无”状态表示没有连接(和开关的断开是一样的属性)故而是二态单值逻辑信息。另外无和零值是不同的，无是不存在，对连接在该点上的事物没有作用，零是存在的，对连接在该点上的事物产生零的作用。这也就是零作用和无作用的区别。实质上位权信息就是“含权态值”信息。

简单的说：在量化逻辑中，模拟信息，幅权信息，位权信息都内含有两种信息，即表现信息和隐含信息，一种是“权”信息，一种是“态”信息。“态”信息具逻辑属性，“权”信息量量度属性。在量化逻辑中，态运算和权运算是分离的，态运算是逻辑运算，权运算依照需求进行赋意分形的数值运算，亦可做为多值逻辑运算。权运算在做为逻辑运算时具有和传统逻辑不同的运算关系，如：异值与，同值与，异值或，同值或等，并且逻辑运算关系在电路实施上有幅权逻辑运算电路和位权逻辑运算电路两种结构。传统二值“与”逻辑是退化了的同值与逻辑，二值“或”逻辑是退化了的同值或逻辑。

在量化逻辑中用“最小取向”法则所获得的信息是“态”值信息。“逻辑运算”只是“最小取向运算”，是“态”值运算，于是只有“与”“或”逻辑运算，其它的运算如：取大，取小，求补，加，减，乘，除，比较等等均是“权值”运算，“态”值逻辑运算判断运算条件的完备性，权值“量度”运算确定多种规则运算的操作值。

量化逻辑以“量化”为手段直接获取所需信息，并且所获得的信息通过量化器直接转变为“幅权”或“位权”数字信息，“幅权”或“位权”数字信息便于运算和储存，幅权信息有利于传输交流，位权信息有利于运算记录。量化器承担信息的转换。

在量化逻辑的中，传统二值逻辑信息是“二权值幅权信息”。量化逻辑和传统逻辑互相兼容。最化逻辑和传统逻辑的最大不同是把逻辑状态信息和信息权值信息分解开来，逻辑状态信息和传统逻辑信息基本相同，信息权值可以突破二值限制实现多值化运算。同时可以突破多值运算需要多值逻辑支持的限制，原则上可以实现任意进位制的数值运算及多值逻辑运算。

所有的二值逻辑电路均可运行量化逻辑信息，一般情况下需在二值电路的输入上连接下拉电阻，已消除二值信息中多余的一个逻辑值，在输出方面亦采用与开关性状相同的单值器件以阻止多余的一个逻辑值输出。

实现量化运算的关键电路是量化器，最化器有幅权量化器和位权量化器，位权量化器是把时间信息转化为空间信息的“时-空”变换器件，幅权量化器是把空间信息转化为时间信息的“空-时”变换器件。空间信息特征是区域分布控制信息，时间信息特征是实时随机变化信息。

“位权”信息和“幅权”信息在电路实施上的差异是，“位权”信息的优势是：逻辑电压需求简单，逻辑摆幅可以做的很小，于是器件参数要求不高，功耗可以做的很低，其关键是状态明晰，速度快，出错率极低。但器件耗用量大，空置资源很多，占用空间资源较大。“幅权”信息的优势是：器件耗用量小，空置资源少，占用空间资源少，其关键是单端多值特性，信息蕴含量很高，但对器件参数要求较高，器件工作电压较高，功耗较大。

从量化逻辑的基本特征可见，量化逻辑和传统二值逻辑相比具有如下不同：

1：传统二值逻辑是一种“逻辑态”和“信息权”整合型逻辑，没有态和权这一说法。

量化逻辑把“逻辑态”和“信息权”的分离，使得态值运算和权值运算各自独立，实现了用现有逻辑硬件进行数字化的多值运算。

2：传统二值逻辑没有“幅权”和“位权”定义

量化逻辑则把数字信息分为“幅权信息”和“位权信息”，并用“量化器”进行转换。

3：传统观点认为模拟信息就是时间连续信息，是自然获得的未经处理的原始信息。

量化逻辑认为模拟信息是连续的“幅权信息”，“幅权信息”内含幅值权重信息和态值逻辑信息，逻辑态值信息和幅值权重信息可以分离。

4：传统观点认为“开关”是二值元件，开和关分别表示两个逻辑值。

量化逻辑认为“开关”是二态单值逻辑器件，因为开关的“开与关”其实质内容是“连接”与“断开”，“连接”可作为一个逻辑值，但“断开”只能是一种状态而不是一个逻辑值。一种与系统毫无关联的状态不能做为逻辑值。

5：量化逻辑的基本思想和传统的二值逻辑思想并无冲突，因为传统的二值逻辑是量化逻辑中的一种，是“二值幅权”逻辑。

在最化逻辑中，运行信息有两种类型，幅权信息和位权信息，幅权信息和传统二值信息相似，但其取值范围不限于二值特征而趋于多值，很显然由于幅权信息的特征，在二值状态下是最佳的运行方案，如果选值过多势必导致信息幅度稳定空间变小，易受外部侵扰，加之器件内部运行环境的的影响，使得电路运行可靠性不能保障。故此，在量化逻辑中，数值运算的实现是依托信息的变换；信息的输入是模拟或幅权信息，通过位权量化器转换为位权信息，用位权信息实现各种数值运算和逻辑运算，输出的位权信息通过幅权量化器转换为幅权信息输出。选择用位权信息进行数值运算和逻辑运算的理由是：位权信息是“含权态值”信息，“含权态值”信息本身“态值”是表现信息，就是电路实际运行的信息，并且态值信息，其表现特征和传统的二值信息极为相似，因此所有的数值运算实质上进行的是和二值逻辑运算相似运算，于是在电路架构设计及实施上占据有成熟的技术和可靠的运行环境，只要构建完整的电路架构可立即投入生产和运行。

另一方面“量化逻辑”从理论上解决了多值逻辑和二值逻辑的兼容性问题，清除了计算机进位制之间的壁垒，从电路设计上打破了各进位制之间电路结构互不通用的障碍，使得计算机设计在进位制选择上随心所欲，喜欢什么进位制的计算机，便可以设计什么进位制的计算机，从二进制到十进制以及更多的进位制，共同拥有相同的原理，相同的基本电路，相同的架构，能够达到和超越当前二值计算机的诸多运算效果。不同进位制的选择纯粹转变为人们的喜好和现实应用的需求，不会受制于逻辑理论和电路性状的限制。“量化逻辑”电路使各进位制的电路互相融合，在一个电路系统中可以有不同进位制的电路共存，使用不同进位制电路的优点，回避各进位制电路的缺点，使得组合电路系统更为理想。“量化逻辑”电路完美的解决了计算机输入输出信息的唯二值选项，拓宽了计算机输入输出信息类型的限制，使其直接用自然模拟信息输入，能够有效地融合在自然信息体系里边，和自然信息形成互动，以促成对自然信息的解析、表达，使计算机本身提升为更高级的设备。随着所选进位制多少，电路规模会产生较大变化，二进制电路最简单，资源利用率最高，十进制电路规模最大，资源利用率最低。量化逻辑电路在多进制状况下特别是十进制电路应用时，结构比较复杂，但我相信在超大规模集成电路技术的支持下，通过不断地努力可以实现性能超于二值计算设备的机器。

mos管阵列式多值位权全与控制器是量化逻辑全与电路的阵列式结构，由mos管的阵列式结构对输入的两路位权信息进行逻辑运算，再通过分形电路输出需要的指令。

一种mos管阵列式多值位权全与控制器由两部分组成，逻辑运算部和分形控制部；所述的逻辑运算部承担输入信息的全部逻辑运算；所述的分形控制部承担输出隔离和指令分配；所述的逻辑运算部和分形控制部是用专利申请201711119713.x“量化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”的逻辑运算mos管和分形隔离二极管连接组成；所述的mos管阵列式多值位权全与控制器随使用的进位制不同，其组成规模也不同，二进制有两路位权输入四组指令分形隔离输出，三进制有两路位权输入九组指令分形隔离输出，四进制有两路位权输入十六组指令分形隔离输出，五进制有两路位权输入二十五组指令分形隔离输出，六进制有两路位权输入三十六组指令分形隔离输出，七进制有两路位权输入四十九组指令分形隔离输出，八进制有两路位权输入六十四组指令分形隔离输出，九进制有两路位权输入八十一组指令分形隔离输出，十进制有两路位权输入一百组指令分形隔离输出，n进制有两路位权输入n×n组指令分形隔离输出。

所述的逻辑运算部是把专利申请201711119713.x“量化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”中的逻辑运算mos管按照阵列布局设计，构成以进位制n为基准的n×n方阵，所述方阵的行线由处于行上的mos管的栅极互相连接组成，所述方阵的列线由处于列上的mos管的漏极互相连接组成，方阵的n条行线用作一组位权输入的位权输入端，方阵的n条列线用作另一组输入的位权输入端，输出是各mos管的源极，各源极输出标记用该mos管栅、漏极所属位权线的编号编排，形成源极输出点阵。

所述的分形控制部是把专利申请201711119713.x“量化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”中的分形二极管，同逻辑运算部mos管的源极输出的n×n标记点阵连接，两个一组的分形管的正极为点阵输入，各分形管的输出就是控制指令输出。

附图说明

图1是位权型二值mos管阵列式全与逻辑运算图

图2是位权型二值mos管阵列式全与运算分形图

图3是位权型三值mos管阵列式全与逻辑运算图

图4是位权型三值mos管阵列式全与运算分形图

图5是位权型四值mos管阵列式全与逻辑运算图

图6是位权型四值mos管阵列式全与运算分形图

图7是位权型五值mos管阵列式全与逻辑运算图

图8是位权型五值mos管阵列式全与运算分形图

图9是位权型六值mos管阵列式全与逻辑运算图

图10是位权型六值mos管阵列式全与运算分形图

图11是位权型七值mos管阵列式全与逻辑运算图

图12是位权型七值mos管阵列式全与运算分形图

图13是位权型八值mos管阵列式全与逻辑运算图

图14是位权型八值mos管阵列式全与运算分形图

图15是位权型九值mos管阵列式全与逻辑运算图

图16是位权型九值mos管阵列式全与运算分形图

图17是位权型十值mos管阵列式全与逻辑运算图

图18是位权型十值mos管阵列式全与运算分形图

附图说明

参照图1，图2，用九个专利申请201711119713.x“量化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”的电路做为基本单元，把各单元逻辑运算部分的mos管按方阵阵列布局，构成以进位制2为基准的2×2方阵，方阵的行线由同处于行上的mos管的栅极互相连接组成，方阵的列线由处于同列上的mos管的漏极互相连接组成，方阵的2条行线用作一组位权输入的位权输入端，方阵的2条列线用作另一组输入的位权输入端。输出是各mos管的源极，各源极输出标记用该mos管栅、漏极所属位权线的编号编排，为a0b0，a0b1，a1b0，a1b1组成源极输出点阵。连接在mos管源极上的分形管的输出就是控制指令输出。此即为二进制阵列式全与控制器。

参照图3，图4，用九个专利申请201711119713.x“量化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”的电路做为基本单元，把各单元逻辑运算部分的mos管按方阵阵列布局，构成以进位制3为基准的3×3方阵，方阵的行线由同处于行上的mos管的栅极互相连接组成，方阵的列线由处于同列上的mos管的漏极互相连接组成，方阵的3条行线用作一组位权输入的位权输入端，方阵的3条列线用作另一组输入的位权输入端。输出是各mos管的源极，各源极输出标记用该mos管栅、漏极所属位权线的编号编排，为a0b0，a0b1，a1b0，a1b1…a2b2组成源极输出点阵。连接在mos管源极上的分形管的输出就是控制指令输出。此即为三进制阵列式全与控制器。

参照图5，图6，用十六个专利申请201711119713.x“量化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”的电路做为基本单元，把各单元逻辑运算部分的mos管按方阵阵列布局，构成以进位制4为基准的4×4方阵，方阵的行线由同处于行上的mos管的栅极互相连接组成，方阵的列线由处于同列上的mos管的漏极互相连接组成，方阵的4条行线用作一组位权输入的位权输入端，方阵的4条列线用作另一组输入的位权输入端。输出是各mos管的源极，各源极输出标记用该mos管栅、漏极所属位权线的编号编排，为a0b0，a0b1，a1b0，a1b1…a3b3组成源极输出点阵。连接在mos管源极上的分形管的输出就是控制指令输出。此即为四进制阵列式全与控制器。

参照图7，图8，用二十五个专利申请201711119713.x“量化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”的电路做为基本单元，把各单元逻辑运算部分的mos管按方阵阵列布局，构成以进位制5为基准的5×5方阵，方阵的行线由同处于行上的mos管的栅极互相连接组成，方阵的列线由处于同列上的mos管的漏极互相连接组成，方阵的5条行线用作一组位权输入的位权输入端，方阵的5条列线用作另一组输入的位权输入端。输出是各mos管的源极，各源极输出标记用该mos管栅、漏极所属位权线的编号编排，为a0b0，a0b1，a1b0，a1b1…a4b4组成源极输出点阵。连接在mos管源极上的分形管的输出就是控制指令输出。此即为五进制阵列式全与控制器。

参照图9，图10，用三十六个专利申请201711119713.x“量化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”的电路做为基本单元，把各单元逻辑运算部分的mos管按方阵阵列布局，构成以进位制6为基准的6×6方阵，方阵的行线由同处于行上的mos管的栅极互相连接组成，方阵的列线由处于同列上的mos管的漏极互相连接组成，方阵的6条行线用作一组位权输入的位权输入端，方阵的6条列线用作另一组输入的位权输入端。输出是各mos管的源极，各源极输出标记用该mos管栅、漏极所属位权线的编号编排，为a0b0，a0b1，a1b0，a1b1…a5b5组成源极输出点阵。连接在mos管源极上的分形管的输出就是控制指令输出。此即为六进制阵列式全与控制器。

参照图11，图12，用四十九个专利申请201711119713.x“量化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”的电路做为基本单元，把各单元逻辑运算部分的mos管按方阵阵列布局，构成以进位制7为基准的7×7方阵，方阵的行线由同处于行上的mos管的栅极互相连接组成，方阵的列线由处于同列上的mos管的漏极互相连接组成，方阵的7条行线用作一组位权输入的位权输入端，方阵的7条列线用作另一组输入的位权输入端。输出是各mos管的源极，各源极输出标记用该mos管栅、漏极所属位权线的编号编排，为a0b0，a0b1，a1b0，a1b1…a6b6组成源极输出点阵。连接在mos管源极上的分形管的输出就是控制指令输出。此即为七进制阵列式全与控制器。

参照图13图14，用六十四个专利申请201711119713.x“量化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”的电路做为基本单元，把各单元逻辑运算部分的mos管按方阵阵列布局，构成以进位制8为基准的8×8方阵，方阵的行线由同处于行上的mos管的栅极互相连接组成，方阵的列线由处于同列上的mos管的漏极互相连接组成，方阵的8条行线用作一组位权输入的位权输入端，方阵的8条列线用作另一组输入的位权输入端。输出是各mos管的源极，各源极输出标记用该mos管栅、漏极所属位权线的编号编排，为a0b0，a0b1，a1b0，a1b1…a7b7组成源极输出点阵。连接在mos管源极上的分形管的输出就是控制指令输出。此即为八进制阵列式全与控制器。

参照图15，图16，用八十一个专利申请201711119713.x“最化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”的电路做为基本单元，把各单元逻辑运算部分的mos管按方阵阵列布局，构成以进位制9为基准的9×9方阵，方阵的行线由同处于行上的mos管的栅极互相连接组成，方阵的列线由处于同列上的mos管的漏极互相连接组成，方阵的9条行线用作一组位权输入的位权输入端，方阵的9条列线用作另一组输入的位权输入端。输出是各mos管的源极，各源极输出标记用该mos管栅、漏极所属位权线的编号编排，为a0b0，a0b1，a1b0，a1b1…a8b8组成源极输出点阵。连接在mos管源极上的分形管的输出就是控制指令输出。此即为九进制阵列式全与控制器。

参照图17，图18，用一百个专利申请201711119713.x“量化逻辑之多进制算术运算器赋意分形集成单元电路”的电路做为基本单元，把各单元逻辑运算部分的mos管按方阵阵列布局，构成以进位制10为基准的10×10方阵，方阵的行线由同处于行上的mos管的栅极互相连接组成，方阵的列线由处于同列上的mos管的漏极互相连接组成，方阵的10条行线用作一组位权输入的位权输入端，方阵的10条列线用作另一组输入的位权输入端。输出是各mos管的源极，各源极输出标记用该mos管栅、漏极所属位权线的编号编排，为a0b0，a0b1，a1b0，a1b1…a9b9组成源极输出点阵。连接在mos管源极上的分形管的输出就是控制指令输出。此即为十进制阵列式全与控制器。