Ternary Arithmetic

高性能平衡三进制（Balanced Ternary）算术库 + 三进制 CPU 模拟器，纯 Rust 实现。

每个 trit（三进制位）用 2 bit 存储在 u8 中：

T (-1) → 10
0      → 00
1 (+1) → 01

Trit4 把 4 个 trit 打包进 1 个 u8，实现硬件级 SIMD 风格运算，无堆分配，极致性能。

✨ 核心特性

🧠 平衡三进制逻辑门（并行位运算）

• tor / tand / tnor / tnand
• txor / tnxor
• tany / tnany
• tcons / tncons
• tsum（三值求和门）
• add / sub（带进位全加器，使用预计算查找表）

全部通过 gate_core(code) 统一调用（code 0~9）。

➕ 算术与工具函数

• 完整加法器 + 减法（+ - 运算符重载）
• 取反（! / -）
• 十进制转换 to_dec()
• 符号提取 to_sign()
• 比较运算（Ord 实现，支持 > < >= <= == !=）
• 移位运算（<< >>）
• 位级操作：get()、set()、clear()、toggle()、get_all()

🖥 Ternary CPU 模拟器（T80）

• 9 个寄存器（R0 为累加器，R3 为条件码寄存器）
• 固定 3 字节指令（24 bit）
• 支持：立即数加载、寄存器复制、Calc 计算、条件跳转、Halt
• 完整汇编工具链（.tasm → .tbin 编译 + 执行）

📦 安装

cargo add ternary_arithmetic trit_macro

🚀 使用示例

1. 逻辑门与 gate_core（推荐写法）

use trit_macro::trits;
use ternary_arithmetic::ternary_cpu::logical_alu::Trit4;

fn main() {
    let a = trits!("T010");
    let b = trits!("---0");   // 等价于 TTT0

    println!("a | b = {}", a.tor(b));
    println!("a & b = {}", a.tand(b));

    // 使用统一入口（最灵活）
    let result = a.gate_core(b, 0); // 0=tor
    println!("gate_core(0) = {}", result);
}

2. 算术运算与运算符重载

use ternary_arithmetic::ternary_cpu::logical_alu::Trit4;

let a = Trit4(0b00000001);  // 1
let b = Trit4(0b00000010);  // -1（T）

println!("{} + {} = {}", a, b, (a + b).sum);
println!("{} - {} = {}", a, b, (a - b).sum);
println!("a.to_dec() = {}", a.to_dec());

3. Ternary CPU 汇编运行

use ternary_arithmetic::ternary_asm::asm_utils;

static PROGRAM: &[&str] = &[
    "0000_0000_0001",   // Imm: R0 ← 1
    "0100_0000_0001",   // Copy: R1 ← R0
    "0000_0000_001T",   // Imm: R0 ← -1
    "1T00_0001_001T",   // Calc: R1 ← R1 + R0（加法）
    "1000_0001_0001",   // Condition: 如果 R3 > 0 则跳转
    "1111_1111_1111",   // Halt
];

fn main() -> std::io::Result<()> {
    asm_utils::write_tasm(PROGRAM)?;
    asm_utils::write_tbin()?;
    asm_utils::run_from_tbin()?;
    Ok(())
}

📋 T80 CPU 指令集参考表（最重要）

Opcode	指令类型	Byte2	Byte3	功能说明
0x00	Imm	-	立即数 (u8)	R0 ← 立即数
0x10	Copy	src 索引	dst 索引	R[dst] ← R[src]
0x60	Calc	src 索引	ctype (0~9)	R[src] ← R0 gate_core R[src]
0x40	Condition	jump_type (0~7)	offset (i8)	根据 R3 判断跳转
0xFF	Halt	-	-	程序停止

Calc ctype 对应表（0~9）： 0=tor、1=tand、2=tnor、3=tnand、4=txor、5=tnxor、6=加法、7=tncons、8=tany、9=tnany

🧩 设计哲学

• 完全模拟硬件级三值逻辑门与全加器
• 全部使用查找表 + 位掩码 + 无分支运算
• 为教学、实验、探索“非二进制计算机”而生
• 零依赖、高性能、无 unsafe

📜 License

MIT License