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九游游戏中心-史上最硬核90后论文,叫你如何从0打造cpu和电脑
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本文摘要:你们打游戏的时候有没有想过搞一个“大新闻”曾几何时,为了写一篇正儿八经,蕴含无限原理的学术论文,超模君熬掉了几多宝物的头发……然而,一位来自复旦大学的MC红石电路玩家季文瀚却能将游戏与课程论文相联合,耗时一年多完成一项造物工程——电脑。

你们打游戏的时候有没有想过搞一个“大新闻”曾几何时,为了写一篇正儿八经,蕴含无限原理的学术论文,超模君熬掉了几多宝物的头发……然而,一位来自复旦大学的MC红石电路玩家季文瀚却能将游戏与课程论文相联合,耗时一年多完成一项造物工程——电脑。也就意味着,他必须得将盘算机中的所有硬件做出来才可以完成一台完整可使用的电脑。

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拥有气力的少年固然,想要在游戏中造出这样一台盘算机,在考试中折磨大家的编译原理和微机原理,另有数字电路及汇编语言通通都不能少。顺便让我们来看看从逻辑门到盘算机,都要履历些什么。

逻辑门:或门,非门→或非门,与门→与非门,异或门算法硬件:译码器,位数判断器,加法器→乘法器,加法器,位移器→开方算法,16bit除法器,单精度浮点加法,储存器盘算机:基本逻辑门→庞大逻辑门→全加器,信号长度转换器,多态选择器,储存单元,译码器单元,求补码单元,位移器单元→可读写储存器,译码器,加法器,位移器,时钟发生器→加减法器,乘法器,除法器,可读写储存器阵列,寄存器,法式计数器→总数,ALU,CU→盘算秘密造成一个完整的盘算机,真的要履历许多工程,也是十分庞大的。在游戏中,这些工程的庞大性可是会被放大多倍的。

超模君真心表现十分佩服ORZ另外,从上面我们可以看到,逻辑门似乎是组成盘算机最基础,最简朴又不行或缺的部门。逻辑门的实现逻辑门是在集成电路上的基本组件,它又称“数学逻辑电路基本单元”,可以组合使用实现更为庞大的逻辑运算。

“或”门和“非”门在数字电路中最为常见。实际上Minecraft游戏制作者也只设计了这两种能直接实现的逻辑门,但理论上说“或”门和“非”可以实现一切逻辑。季文瀚表现:“通过在空间上对或门和非门的组合排布就能实现越发庞大的逻辑门。” 他先用红石火炬被充能方块熄灭的特性,也就是当一个方块被充能时,其前后左右和上方的红石火炬会灭掉(酿成低电平输出),做出“非”门。

“或门就更简朴了”季文瀚如是说。只需要任意一个输入端输入信号,输出端就一定输出信号。

做好了基本逻辑门就到了做庞大逻辑门的时间,与非门和异或门就可以上场了。左边是与非门 右边是RS触发器做与非门时他将输入端(紫色)连着两个红石火炬,做成非门,而火炬中间通着导线的是或门。而常见的与非门应用也就是触发器了,低电平有效,紫色输入,橙色输出,RSQQ非就随便怎么分配了。所以用与非门结构的RS触发器和现实中基本一致。

异或门是数字电路里很是重要的一类庞大逻辑门,是结构全加器以及一切具有ALU运算器结构单元的基础。比力简朴的异或门设计就如下图左右两种。左右是两种差别的异或门除了红石导线外,左边一种用到了活塞,火炬和继电器,则右边只用了火炬。

这两种都是外洋玩家设计的,是现在设计出来的体积最小的异或门。一开始季文瀚设计出的异或门比这两种体积还大一些。而基础逻辑门的体积对盘算机建设至关重要,稍微大一点整体结构就将凌驾舆图加载规模。

因此季文瀚表达了对外洋玩家的谢谢,因为没有外洋高玩在基础结构上的设计,他的工程就不行能实现。以此上的思维类推,使用逻辑门的组合就可以设计适用于种种功效的信号结构,从而可以到达硬件算法的目的。

算法是硬件设计的灵魂判断一个盘算机有没有灵魂就要看看它的算法如何了。游戏中季文瀚设计的盘算机那灵魂肯定是相当的足!加减法和乘法都可以完成,但大神表现:这些都没什么特此外,重点还是后面几个。我们将眼光聚集在他设计的运算平台上,在这里他将给我们展示完整的运算历程和效果。

运算平台上养着只小猪 举个栗子,季文瀚用的是Cordic旋转迭代算法中的旋转坐标算法,来盘算sin(24.8)。因为需要多次迭代,所以运算很慢,得花130秒输出sin值,再过10秒才气输出cos值,而输入角限制在0-83.88度之间。后台正余弦的运算历程盘算出来的效果既然他设计的算法可以完成,那肯定少不了其他必备的硬件。

从算术芯片到盘算机一个完整的盘算机绝对少不了CPU,因此他决议先做一个CPU,画出CPU的构架图。构架图基本是根据实际距离做的,在盘算机上方复式看到的结构和架构图可以一一对应。做好CPU后,他就开始做剩下的功效结构。例如可以看做是盘算机最焦点部件的全加器。

之前的异或门可以相当于一个半加器,两个半加器可以组成一个全加器。但这种基于活塞的全加器不稳定,所以季文瀚又做了另一种设计算为好的全加器。最后做这个显示器他泯灭了很长的时间,一开始的设计方案体积可是如今的3倍大。

厥后还是突发奇想才解决了不少技术问题,缩小体积并改为完全的时序控制。令人佩服的玩家其实文章中记载的也只是他工程中的小小小的一部门而已,真要说完季文瀚所做的技术细节和内容,怕是要写一本200多页的书才可以。这一工程的问世,也不禁让许多盘算机专业的学生闻风丧胆,有该专业表现“我可能学了个假的盘算机专业”。

只管这一路上很曲折,也有许多难题需要攻破,进度十分缓慢。可季文瀚仍旧没有弃坑。

因此这一“壮举”在全世界MC红石电路玩家还是首次 这种坚韧不拔的精神真是令超模君佩服,做到了我可能这辈子都做不到的事情,想必也是大部门MC玩家连想都没敢想的事情……玩游戏都想着学习。


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