迷你世界还原计算机教程
在迷你世界里搭一台能跑程序的计算机,这事到底靠不靠谱?
凌晨两点半,我第17次拆掉自己搭的"CPU"结构,屏幕右下角的咖啡图标已经亮了三次。这事儿得从上周说起——我在B站刷到有人用《迷你世界》还原了台能算1+1的计算机,弹幕飘过一堆"离谱",但作为计算机系毕业的社畜,我嗅到了猎物的味道。
一、先搞明白这玩意儿到底算不算计算机
严格来说,用游戏里的电路元件确实能拼出图灵完备的系统。去年有个澳洲老哥用红石电路实现了能运行汇编语言的计算机,但迷你世界的电路系统更简单,就像给你乐高积木却要造航天飞机。
核心元件就三种:
- 电石块——相当于导线,但会衰减信号
- 机械臂——能当逻辑门使唤,延迟大到想骂人
- 按钮/压力板——输入设备,按下去三秒才响应是常态
1.1 二进制怎么表示?
我试过用不同颜色羊毛当信号(红色=1,白色=0),结果半夜眼花看串行把存档炸了。后来发现用电石块亮灭状态最靠谱,虽然反应慢得像老式电报机。
元件 | 现实对应 | 致命缺陷 |
电石块链 | 数据总线 | 超过5格就信号衰减 |
机械臂+按钮 | 与门电路 | 延迟高达0.8秒 |
二、从逻辑门到加法器的实战踩坑
教科书上说构建计算机要从逻辑门开始,但游戏里搭与门就让我想摔键盘。正常与门两个输入一个输出,在迷你世界里你得这么搞:
- 摆两个并排的按钮当输入A和B
- 后面接三格电石块当导线
- 末端放机械臂当输出,必须两个按钮同时激活才会动
实际测试时发现个鬼畜现象——如果快速连续按按钮,机械臂会卡在45度角抽搐,活像得了帕金森。后来查到是游戏物理引擎的bug,解决办法是在中间加个毫无逻辑的延时电路,这设计要是被冯·诺依曼看见能气活过来。
2.1 半加器搭建实录
熬到第三天凌晨,终于拼出能算1+1的装置。原理很简单:
- 用两个异或门输出和(SUM)
- 用两个与门输出进位(CARRY)
- 占地约15×20格,运行一次要等6秒
最崩溃的是测试时发现进位信号总比和信号慢半拍,导致结果像醉酒后的胡话。最后在输出端加了同步时钟(其实就是个周期性闪的灯),才让这破玩意儿能稳定输出1+1=10。
三、内存实现比想象中更魔幻
参考《计算机组成与设计》想做8bit存储,结果发现游戏里最靠谱的存储介质居然是水流——用不同流向代表0和1,通过活塞控制"写入"。但有一次存档读取出错,我的"内存条"变成了喷泉景观。
后来改用更稳定的方案:
方案 | 优点 | 魔幻现实 |
掉落物计数器 | 状态稳定 | 每次读取要等物品下落 |
矿车轨道循环 | 可视化管理 | 矿车会莫名消失 |
当我终于搭出4bit寄存器时,电脑风扇声堪比直升机——这破游戏没优化大规模电路运算,每个逻辑门都在燃烧我的CPU。
四、终极挑战:让计算机执行指令
参照MIPS架构设计了几条简单指令,结果发现光译码器就占了两层楼面积。最搞笑的是"加法指令"的执行过程:
- 时钟信号触发(约1.2秒)
- 指令存储器输出操作码(2秒)
- ALU开始计算(3秒)
- 结果写回寄存器(1.5秒)
等它算完7+5,我泡面都吃完了。更绝的是有次远处刷新了只野怪,这货一脚踩在我的"控制单元"上,整个系统开始疯狂输出乱码——这大概是最写实的程序异常案例。
现在这坨占地3000格的"计算机"安静躺在存档里,它能做的最复杂运算是(a+b)×c,前提是你有耐心等上半分钟。朋友问我为什么要在游戏里造计算机,可能就像登山者说的那样——因为它就在那里。不过下次谁再提"图灵完备"这个词,我可能会用机械臂给他一耳光。
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