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    Tutoriais / computadores Redstone

    Tutoriais / computadores Redstone Este artigo usa esquemas MCRedstoneSim.  Eles devem ser convertidos para usar {{schematic}} se poss√≠vel.

    Este artigo tem como objetivo examinar o design e a implementação de computadores redstone no Minecraft.

    Veja o Capítulo 1, Tutorial sobre como construir um computador, para obter um tutorial detalhado sobre como construir um computador no Minecraft e como expandir e melhorar o exemplo. Não requer nenhum conhecimento extenso de ciência da computação. NÃO FINALIZADO.



    Veja o Capítulo 2, Planejando um Computador Redstone, para conceitos básicos de computador para projetar e compreender um computador redstone no Minecraft. Não requer nenhum conhecimento extenso de ciência da computação.

    Vis√£o geral

    Os computadores facilitam a implementação de ideias que são comunicadas por humanos por meio da programação.



    Este artigo explicará os fundamentos do projeto e construção de um computador no Minecraft, presumindo que o leitor esteja bastante familiarizado com o redstone e os computadores em um nível básico.

     Realmente n√£o h√° como construir um computador sem saber como ele funciona. O tutorial tenta explicar tudo o que voc√™ precisa saber, mas requer um pouco de entendimento aqui e ali de ci√™ncia da computa√ß√£o, que √© declarado na se√ß√£o de pr√©-requisitos de cada guia. A parte mais profunda que cobrimos depende do IGCSE CS.

    Todos os sistemas de computador t√™m pelo menos uma unidade de processamento. Durante a opera√ß√£o, as unidades de processamento executam instru√ß√Ķes armazenadas na mem√≥ria do computador. Para um bom come√ßo em computadores Minecraft, voc√™ deve aprender ci√™ncia da computa√ß√£o. Existem muitas fontes e tutoriais para aprender ci√™ncia da computa√ß√£o, mas para um come√ßo b√°sico, √© recomendado assistir ao Crash Course on Computer Science, especialmente os epis√≥dios 1‚Äď8. Embora n√£o seja totalmente completo, pode funcionar como uma base para a sua compreens√£o dos computadores.

    A maioria dos computadores no Minecraft s√£o feitos de p√≥ de redstone, tochas de redstone e repetidores, levando a pist√Ķes pegajosos ou l√Ęmpadas de redstone que s√£o controlados por uma s√©rie de bot√Ķes, alavancas, placas de press√£o, etc. Outras ideias propostas (n√£o cobertas) s√£o usar funis , carrinhos de minas ou barcos com redstone.

    Veja o capítulo 1, Tutorial sobre como construir um computador, para obter um tutorial detalhado sobre como construir um computador no Minecraft e como expandir e melhorar o exemplo fornecido. Não requer nenhum conhecimento extenso de Ciência da Computação, como será explicado, mas será aprofundado.


    Veja o capítulo 2, Planejando um Computador Redstone, para conceitos básicos de computador para projetar e compreender um computador redstone no Minecraft. Não requer nenhum conhecimento extenso de Ciência da Computação, mas irá se aprofundar nele.


    Implementa√ß√Ķes

    Os computadores podem ser usados ‚Äč‚Äčde v√°rias maneiras, desde criar uma casa inteligente at√© us√°-la para executar um mapa de aventura. No entanto, devido √†s limita√ß√Ķes dos computadores no Minecraft, declaradas abaixo, eles permanecem um conceito abstrato e servem como boas ferramentas para entender os conceitos de n√≠vel inferior de arquitetura de CPU e sistemas embarcados.

    O que diferencia os computadores e calculadoras √© que elas n√£o podem executar v√°rias instru√ß√Ķes consecutivas sem a interven√ß√£o do usu√°rio. Um computador pode comparar e avaliar as instru√ß√Ķes em um fluxo para executar tarefas.

    No entanto, no Minecraft, eles s√£o extremamente lentos e, com seu tamanho grande, os computadores redstone s√£o dif√≠ceis de encontrar aplica√ß√Ķes pr√°ticas. Mesmo os computadores redstone mais r√°pidos levam segundos para completar um c√°lculo e ocupam alguns milhares de blocos de espa√ßo. Os blocos de comando s√£o muito superiores aos computadores no Minecraft por causa de sua velocidade e comandos leg√≠veis de n√≠vel superior.

    Os mods podem alterar a velocidade do computador, como TickrateChanger mudar√° a taxa de tique do jogo.

    Capítulo 1: Tutorial sobre como construir um computador

    Introdução e pré-requisitos

    A lógica de Redstone reflete de perto a lógica binária simples, pois redstone pode estar ativado ou desativado e, portanto, pode ser interpretado como 1s ou 0s. Faremos referência neste tutorial, lógica binária básica e vários termos simples da ciência da computação. Há um excelente artigo que explica binário e conversão para binário. Por favor, leia a seção Arquitetura de construção do Computador, pois estaremos seguindo que para planejar nosso computador, ela está localizada neste artigo, obrigado.


    Este capítulo se concentrará na aplicação do conhecimento e manipulação do redstone para criar um computador simples de 8 bits, e irá descrever como fazer um e como ele funciona.


    Todos os assuntos ser√£o divididos em (TEORIA) e (PR√ĀTICA), TEORIA ir√° aprofundar exatamente o que vai acontecer. PRACTICE ir√° cobrir como constru√≠-lo no Minecraft, sua apar√™ncia e, possivelmente, downloads mundiais.

    O computador que iremos construir (MASIC Computer)

    Etapa 1: Decodificadores de mem√≥ria e endere√ßo (TEORIA) (N√ÉO CONCLU√ćDO)

    Etapa 1: decodificadores de memória e endereço (PRACTICE)

    Etapa 2: Construindo uma Unidade Lógica Aritmética (TEORIA)

    Etapa 2: Construindo uma Unidade L√≥gica Aritm√©tica (PR√ĀTICA) (N√ÉO CONCLU√ćDA)

    Etapa 3: conjunto de instru√ß√Ķes e arquitetura da m√°quina (TEORIA)

    Etapa 3: conjunto de instru√ß√Ķes e arquitetura da m√°quina (PR√ĀTICA) (N√ÉO CONCLU√ćDA)

    Existem tr√™s objetivos principais de design para um computador no Minecraft, para torn√°-lo mais adequado para sua tarefa. H√° compensa√ß√Ķes a serem consideradas, como quanto maior o computador, mais lento ele ficar√°, porque o n√ļmero de repetidores de redstone aumentar√° com a dist√Ęncia. Quanto mais mem√≥ria, menos velocidade e maior tamanho.

    Compacidade

    Qu√£o pequeno √© o computador? No Minecraft, projetar um computador de sobreviv√™ncia provavelmente enfatizar√° esse ponto. O n√ļmero de repeti√ß√Ķes necess√°rias aumentar√° conforme o tamanho aumenta.

    memória

    Quanta mem√≥ria pode conter? At√© quantos bits e n√ļmeros pode contar? Isso √© importante para computadores de grande escala, digamos, aqueles que podem fazer algoritmos mais complexos e requerem conjuntos de instru√ß√Ķes maiores (por exemplo, fazer ra√≠zes quadradas ou trigonometria). Quanto maior o tamanho da mem√≥ria ou arquitetura de bits, mais complexo o computador se tornar√°.

    Velocidade / Desempenho

    Qu√£o r√°pido ele pode fazer opera√ß√Ķes? Est√° otimizado para executar suas tarefas? O projeto e a constru√ß√£o personalizados de um computador aumentar√£o significativamente sua velocidade, pois mais fia√ß√£o e c√≥digo redundantes podem ser trocados por hardware e software especialmente desenvolvidos. Isso √© aparente em alguns supercomputadores do mundo real que s√£o programados para executar uma tarefa de forma muito eficiente. A velocidade dos computadores no Minecraft √© muito lenta, portanto, um mod pode ser instalado para o cliente para aumentar significativamente a velocidade do jogo e, portanto, do computador.

    O Computador MASIC

    O computador work in progress que faremos no tutorial. 8 bits, 16 bytes de RAM. I / O é um display de sete segmentos (para hexadecimal e decimal) e um painel de controle que faremos.

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    O computador MASIC pretende ser um computador de tamanho √ļnico e n√£o se especializa em uma tarefa, portanto √© totalmente program√°vel lendo sua pr√≥pria mem√≥ria (explicado na Se√ß√£o 2: conjuntos de instru√ß√Ķes). O I / O simples √© √≥timo para uso polivalente e a mem√≥ria √© suficientemente dimensionada. Corre a uma velocidade bastante r√°pida (devido ao seu tamanho pequeno).

    Etapa 1: Decodificadores de memória e endereço (TEORIA)

    Os decodificadores convertem n√ļmeros bin√°rios em decimais. Por exemplo, olhando para o decodificador de 8 bits, 00 liga a primeira l√Ęmpada, que representa 0. 01, liga a segunda l√Ęmpada, que √© 1. 10 liga a terceira, que √© 2. 11 liga a √ļltima que √© 3.

    Etapa 1: decodificadores de memória e endereço (PRACTICE)

    Decodificador de endereço

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    0000 0000 (aviso de saída 1 aceso)

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    0000 0001 (observe que a 2ª saída está acesa)

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    0000 0010

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    0000 0011

    Este é o design do decodificador de endereço que iremos construir.

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    Acima está um estado simples de 2 bits, portanto, tem duas entradas (esquerda e direita) através dos repetidores. A saída é a linha redstone acima, que será DESLIGADA quando o estado for atingido. O estado é se a entrada de redstone desligará a linha de redstone acima; em caso afirmativo, o estado é as entradas do redstone. No caso acima, a esquerda deve ser DESLIGADA (0) e a direita (azul) deve ser LIGADA (1) para produzir um DESLIGADO na linha redstone superior. Portanto, ele espera um estado de OFF ON (também conhecido como 01 para binário).

    Eles são coloridos em azul para os bits que devem estar LIGADOS (1) para interromper a alimentação da linha redstone superior. Uma vez que cada bit para de alimentar a linha redstone, ela é desligada.

    Estas são basicamente uma ou duas portas NÃO alimentando uma porta OU e NÃO a saída.


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    Acima está um estado de 8 bits, ele espera 8 entradas exatamente na ordem 0000 1101. Portanto, esse estado que ele espera é 0000 1101. Assim, as tochas redstone alimentam as entradas e, portanto, vemos a linha redstone na parte superior DESLIGADA (apenas quando exatamente três tochas redstone são colocadas na ordem exata de 0000 1101).

    Agora, se colocarmos vários deles juntos, podemos contar em binário com os bits azuis para obter todos os 255 estados de 8 bits. O abaixo é de 8 bits e tem quatro expectativas de estado. Veja a direita para vê-lo em ação. Agora, cada saída verde pode ser uma célula de memória e, se continuarmos contando em binário, ela chegará a 255.

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    A entrada é 0000 0011 (consulte as tochas redstone para a entrada) e onde os bits azuis correspondem ao estado atual, a saída verde está LIGADA.

    • 0000 0000 - primeiro sinal de sa√≠da (√† direita)
    • 0000 0001 - segundo sinal de sa√≠da
    • 0000 0010 - terceiro sinal de sa√≠da
    • 0000 0011 - quarto sinal de sa√≠da

    Ent√£o, agora continuamos contando em bin√°rio para chegar at√© 0000 1111 e paramos por a√≠; agora devemos ter 24 (16) expetores de estado. Agora terminamos com o decodificador de endere√ßos. N√£o continuamos contando at√© 1111 1111 por causa das limita√ß√Ķes do conjunto de instru√ß√Ķes, explicadas na se√ß√£o 3: conjuntos de instru√ß√Ķes

    Etapa 2: Construindo uma Unidade Lógica Aritmética (TEORIA)

    A Unidade L√≥gica Aritm√©tica denominada ALU ir√° comparar e realizar opera√ß√Ķes matem√°ticas com n√ļmeros bin√°rios e comunicar os resultados com a Unidade de Controle, o componente central do computador (e Unidade Central de Processamento, mas que ser√° t√£o grande quanto o pr√≥prio computador ) Muitos tutoriais ir√£o querer que o leitor construa primeiro uma ALU e, portanto, o t√≥pico √© amplamente coberto na Internet.

    A ALU que iremos construir pode realizar quatro opera√ß√Ķes importantes em duas entradas e retornar uma sa√≠da correta. A, B, sendo ambas entradas de 8 bits

    • A + B (adicionar A a B)
    • A >> (bitshift A √† direita (o mesmo que divis√£o bin√°ria por 2))
    • << A (bitshift A √† esquerda (o mesmo que bin√°rio multiplicar por 2))
    • N√ÉO A (o oposto de A)

    Tamb√©m pode haver v√°rias ALUs dentro de um computador, j√° que alguns programas exigem muitas opera√ß√Ķes para serem executados, que n√£o dependem das opera√ß√Ķes anteriores (para que possam ser encadeadas), portanto, deleg√°-las a ALUs diferentes pode acelerar significativamente o programa.

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    somador bin√°rio

    Adicionando dois n√ļmeros

    Em uma unidade de adi√ß√£o, para cada bit (para nosso computador, precisamos de quatro, portanto, de 4 bits), h√° um somador completo. O somador completo ter√° tr√™s entradas, cada entrada pode ser 1 ou 0. As duas primeiras ser√£o a entrada do usu√°rio e a terceira ser√° a entrada de transporte. A entrada de transporte √© a sa√≠da do somador completo anterior, isso ser√° explicado mais tarde. O somador produzir√° duas instru√ß√Ķes: primeiro, a sa√≠da e, em seguida, a sa√≠da de transporte, que √© enviada como entrada para o pr√≥ximo somador completo, um valor posicional para cima. Por exemplo, desejo adicionar o n√ļmero 0101 a 1011. O primeiro somador completo considerar√° o valor da primeira casa, 1 e 1, como suas duas entradas (estamos lendo da direita para a esquerda). N√£o h√° entrada de transporte porque n√£o h√° somador completo anterior. O somador completo adicionar√° 1 e 1; que √© 0, e carrega um 1 para o pr√≥ximo valor de casa. O pr√≥ximo somador completo adicionaria 0 e 1 e a entrada de transporte seria 1 que o somador completo anterior declarou. A sa√≠da de 0 e 1 seria 1, mas h√° uma entrada de transporte de 1 e, portanto, adicionar√° 0 e 1 e 1, que √© 0 e transporta 1 para o pr√≥ximo valor de casa. Rever a adi√ß√£o em bin√°rio deve resolver qualquer confus√£o.

    Todas as ALUs, para realizar opera√ß√Ķes de adi√ß√£o, requerem a presen√ßa de v√°rios adicionadores. Cada dois bits alimentar√° um somador que, quando unido a outros somadores, produzir√° uma sa√≠da que √© a soma dos dois bytes somados. Um somador tem uma entrada, uma sa√≠da e dois carregam entrada / sa√≠da como uma pessoa carregaria ao fazer a adi√ß√£o de 9 + 1 ou 01 + 01. Os somadores s√£o feitos de portas l√≥gicas que s√£o poss√≠veis pela nomenclatura bin√°ria. Tutoriais / L√≥gica aritm√©tica d√° uma vis√£o muito detalhada de somadores completos e meio somadores, por enquanto, h√° um esquema de como construir um. Ele fornece quatro entradas / sa√≠das e deve ser conectado a outros somadores para criar uma unidade. Para este exemplo, conectaremos quatro somadores em nosso computador de quatro bits para que possamos incluir todos os quatro bits para fazer uma sa√≠da. Haver√° um carry de entrada ausente do primeiro somador, isso porque n√£o h√° nada para transportar do bit anterior, √© o primeiro bit. O transporte de entrada permanecer√° em zero. Haver√° tamb√©m um carry de sa√≠da ausente do quarto somador, e a sa√≠da deste ser√° ignorada, pois s√≥ podemos oferecer suporte a quatro bits. A quarta sa√≠da de transporte adicional √© conectada ao sinalizador de estouro para indicar que a opera√ß√£o n√£o p√īde ser realizada. Isso √© chamado de estouro bin√°rio.

    Ent√£o, basicamente, v√° para o Minecraft e construa um somador bin√°rio completo (exibi√ß√£o de imagem) e conecte-os. Deve haver oito entradas e sa√≠das. Tente colocar alavancas e l√Ęmpadas redstone nas respectivas extremidades para testar sua cria√ß√£o. Portanto, 0010 + 0011 deve render 0101 (2 + 3 = 5, estamos lendo √† direita, n√£o √† esquerda).

    N√ļmeros fracion√°rios

    Um computador cuida de n√ļmeros menores que um por meio da aritm√©tica de ponto flutuante; ele s√≥ √© √ļtil em computadores de bits maiores (16-64 bits) e computadores que precisam usar n√ļmeros menores que um. A aritm√©tica de ponto flutuante ou a aritm√©tica de precis√£o arbitr√°ria s√£o duas maneiras de se conseguir isso. Outra maneira mais simples, mas menos eficiente, seria atribuir a todos os n√ļmeros uma pot√™ncia de dois, de modo que eles sejam 'aumentados' pela pot√™ncia de dois escolhidos. O jogador deve fazer isso com todos os n√ļmeros e assumir aquele como um vezes a pot√™ncia dos dois que voc√™ escolheu. Por exemplo, 5 = 1012 ent√£o 5 √ó 23 = 1010002; cinco √© aumentado em tr√™s. Ent√£o, agora, um em seu novo sistema seria 1 √ó 23 = 10002 e isso deixaria espa√ßo para 0.1, 0.01 ou 0.001; 0.01 * 23 = 102. Isso leva a uma configura√ß√£o mais complicada para o seu computador.

    Subtraindo dois n√ļmeros

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    Um somador com todas as peças rotuladas.

    A subtra√ß√£o de n√ļmeros √© surpreendentemente simples. A ALU primeiro deve alterar o segundo n√ļmero (o valor subtra√≠do por) e convert√™-lo de um n√ļmero positivo em um n√ļmero negativo. Um complemento de dois √© quando voc√™ inverte o n√ļmero bin√°rio (de forma que todos os 0s sejam 1s e 1s sejam 0s) e adiciona um a ele.

    Exemplo: faça 10 subtraia 9

    1. 0000 1001 (9 em bin√°rio, queremos -9, n√£o 9)
    2. 1111 0110 (Inverta 9, de modo que todos os 0s sejam 1s e os 1s sejam 0s)
    3. 1111 0111 adicione um (este é o complemento de dois de 9)
    4.
    0000 1010 (10 em bin√°rio)
    + 1111 0111 adicionar complemento de dois de 9 (também conhecido como -9)
    ----
    0000 0001 resultado (10 + (-9) = 1) (h√° um estouro, isso significa apenas que o resultado n√£o √© um n√ļmero negativo)

    Isso representa a complexidade dos n√ļmeros assinados. [1] Este √© um peso para o n√ļmero bin√°rio para atribu√≠-lo como um n√ļmero positivo ou negativo. Se o resultado √© um n√ļmero negativo ou positivo, √© determinado pelo sinalizador de estouro. Se houver um estouro, isso significa que o n√ļmero √© positivo e, caso contr√°rio, negativo.

    Para implementar isso, voc√™ pode solicitar que a ALU fa√ßa 3 opera√ß√Ķes. Para fazer A subtrair B, as opera√ß√Ķes s√£o

    Operação: A SUB B

    • N√ÉO SER
    • (definir B para) B ADD 1
    • (definir A para) A ADD B
    • RETORNAR A

    Multiplicando dois n√ļmeros

    A multiplicação é a adição repetida, portanto, o mais fácil (ineficientemente) é adicionar A a uma quantidade variável de B de vezes.

    Aqui está o código da pseudo-máquina para ele

    Operação: A * B

    • C = 0
    • (definir C para) C ADD A
    • (definir B para) B SUB 1
    • SALTAR SE (B> 0) PARA A LINHA 2
    • RETORNAR C

    No entanto, existem maneiras mais eficientes de multiplica√ß√£o. Um bom m√©todo √© alterar repetidamente o bithift do primeiro n√ļmero para a localiza√ß√£o de cada 1 no segundo n√ļmero e som√°-lo.

    Existem sublinhados para marcar recuos, uma vez que o preenchimento com 0s √© menos intuitivo. o subscrito 2 significa bin√°rio, e os n√ļmeros decimais tamb√©m est√£o em negrito

    __ __11 3 (note que existem 2 1s)
    x_ 1011 11
    ----
    __ __11 Mudamos 112 por 010 uma vez que o 1st bit de 10112 é 12
    + _ _110 Mudamos 112 por 110 uma vez que o 2nd bit de 10112 é um 12
    + 1 1000 Mudamos 112 por 310 uma vez que o 4th bit de 10112 é um 12
    ---- de 3rd bit de 10112 é 02, então não adicionamos 112 lá
    10 0001 33 (resultado)

    ent√£o isso √© mais eficiente para n√ļmeros maiores.

    Operação: A * B

    • C = 0
    • D = 0
    • (Defina A para) << A (bitshift A para a esquerda)
    • SALTAR SE (BIT (D) DE B == 0) PARA A LINHA 6
    • (Defina C para) C ADD A
    • (Defina D para) D ADD 1
    • SALTAR SE (D <COMPRIMENTO DE B) PARA A LINHA 3
    • RETORNAR C

    Não esqueça que

    << A (bitshift para a esquerda) é efetivamente, A * 2

    e

    >> A (bithift para a direita) é efetivamente, A / 2

    Se os n√ļmeros forem previs√≠veis ou a CPU precisar fazer muitos n√ļmeros semelhantes em massa, considere o uso de uma tabela de consulta para obter rapidamente os resultados da multiplica√ß√£o freq√ľentemente chamada. Essa √© uma forma de codificar suas respostas e √© usada em casos extremos.

    Etapa 2: Construindo uma Unidade L√≥gica Aritm√©tica (PR√ĀTICA)

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    Etapa 3: conjunto de instru√ß√Ķes e arquitetura da m√°quina (TEORIA)

    Esta parte é muito divertida.

    Elaborando o Cap√≠tulo 2: Conjunto de instru√ß√Ķes, estaremos criando um para o nosso.

    Para o Computador MASIC, o computador que estamos construindo, tem um sistema de 8 bits, o que significa que cada instru√ß√£o em cada slot da pilha de mem√≥ria ser√° de 8 bits. A pilha de mem√≥ria √© a mem√≥ria onde qualquer informa√ß√£o pode ser armazenada e est√° na RAM. Haver√° um contador, denominado contador de programa, que aumenta em 1 a cada ciclo. Um ciclo √© a CPU buscando a instru√ß√£o, decodificando a instru√ß√£o (descobrindo o que fazer com a instru√ß√£o) e executando a instru√ß√£o (fazendo o que ela manda). Em seguida, ele passa para o pr√≥ximo incrementando o contador do programa e lendo as informa√ß√Ķes naquele local na mem√≥ria da pilha.

    Portanto, cada byte na memória da pilha tem 8 bits para trabalharmos.

    0000 0000

    e algumas instru√ß√Ķes requerem um endere√ßo, digamos carregar mem√≥ria em um registro para que possamos realizar opera√ß√Ķes (como adi√ß√£o) nele. Cada instru√ß√£o ser√° dividida em duas partes, cada uma com 4 bits. O primeiro √© o TYPE. o TIPO especificar√° o que o computador deve fazer e o ENDERE√áO ‚Äč‚Äčser√° onde est√£o localizados os valores que realizaremos nossas opera√ß√Ķes.

    OPCODE OPERAND

    então 4 bits para TYPE, podemos ter 2 ^ 4 tipos, então 16 diferentes. Nosso computador terá dois registros, então um bit será para especificar o registro no qual a operação será executada e é denotado por um x.

    As instru√ß√Ķes s√£o colocadas no mesmo lugar que a mem√≥ria e como a parte ADDRESS da instru√ß√£o tem apenas quatro bits, s√≥ podemos fazer refer√™ncia √† mem√≥ria de 1 a 16 linhas, exigindo alguma programa√ß√£o inteligente para caber em programas maiores. A mem√≥ria tamb√©m √© limitada a 16 bytes por programa. Valores e instru√ß√Ķes s√£o essencialmente a mesma coisa, portanto, se voc√™ escrever uma instru√ß√£o para armazen√°-la em uma linha que armazenou anteriormente uma instru√ß√£o, isso efetivamente substituir√° a instru√ß√£o com um valor. A execu√ß√£o acidental de valores pode ser um problema, portanto, um comando STOP deve ser usado para evitar erros. Isso √© muito para entender, portanto, boas fontes s√£o https://www.computerscience.gcse.guru/theory/high-low-level-languages ‚Äč‚Äče https://scratch.mit.edu/projects/881462/ <- - realmente √ļtil. e tamb√©m n√£o se esque√ßa de levar CS e ICT para seus IGCSEs.

    Pré-requisitos

    A se√ß√£o cobrir√° t√≥picos simples e componentes comumente encontrados em um computador, portanto, ser√£o utilizadas as informa√ß√Ķes do cap√≠tulo 2, como ALU, RAM, registradores e manipula√ß√£o de bin√°rios.

    O Conjunto de Instru√ß√Ķes MASIC

    J√° que o computador Aqui est√° o primeiro rascunho do conjunto de instru√ß√Ķes, apenas com o essencial. Isso √© baseado em outras linguagens assembly, mas foi alterado para se adaptar √† nossa arquitetura. Existem dois registradores, portanto, precisamos de instru√ß√Ķes para realizar opera√ß√Ķes em ambos os registradores.

    BINARY C√ďDIGO DE OPERA√á√ÉO COMO
    0000 CARGA R1 Carregue o ENDERE√áO ‚Äč‚Äčno registro 1
    0001 LOJA R1 Armazene o conte√ļdo do registro 1 em ADDRESS
    0010 JUMP R1 IF Pule para a linha ADDRESS se o registro 1 for igual a 0
    0011 ADD R1 Adicione conte√ļdos em ADDRESS para registrar 1
    0100 < Bitshift registrador 1 esquerdo
    0101 NÃO R1 NOT bit a bit registrador 1
    0110 SALTO Pule para a linha OPERAND
    0111 STOP Encerre o programa.
    1000 CARGA R2 Carregue o ENDERE√áO ‚Äč‚Äčno registro 2
    1001 LOJA R2 Armazene o conte√ļdo do registro 2 em ADDRESS
    1010 JUMP R2 IF Pule para a linha ADDRESS se o registro 2 for igual a 0
    1011 ADD R2 Adicione ADDRESS para registrar 2
    1100 < Bitshift registrador 2 esquerdo
    1101 NÃO R2 NOT bit a bit registrador 2
    1110 OUT R1 Registro de saídas 1
    1111

    Para traduzir:

    1000 0011 significa LOAD R2 3 porque LOADR2 é 1000 e 0011 é 3.

    Eles podem estar em um processo para que as fun√ß√Ķes possam ser executadas.

    Escrevendo programas

    Este faz a sequência de Fibonacci: (0,1,1,2,3,5,8 ... etc.)

    FIBONACCI
    LINHA BINARY INSTRUÇÃO COMO
    1 0000 1110 CARGA R1 14 defina o registro 1 para 0 (o valor na linha 14)
    2 0011 1111 ADD R1 16 adicione o valor na linha 16
    3 1110 0000 OUT R1 enviar o registro
    4 0001 1111 LOJA R1 16 coloque isso na linha 16
    5 0011 1110 ADD R1 15 adicione o valor na linha 15
    6 1110 0000 OUT R1 enviar o registro novamente
    7 0001 1110 LOJA R1 15 agora coloque a saída de volta
    8 0110 0010 SALTO 2 n√£o temos que zerar o registrador, ent√£o voltamos para a linha 2.
    ...
    14 0000 0000 0
    15 0000 0001 1
    16 0000 0001 1

    O anterior é um exemplo de linguagem assembly de baixo nível. Se fosse escrito em uma linguagem de alto nível, como C ++, seria mais parecido com isto:

    #incluir usando namespace std; int main () {int n, t1 = 0, t2 = 1, nextTerm = 0; cout << "Insira o n√ļmero de termos:"; cin >> n; cout << "S√©rie Fibonacci:"; for (int i = 1; i <= n; ++ i) {// Imprime os dois primeiros termos. if (i == 1) {cout << "" << t1; Prosseguir; } if (i == 2) {cout << t2 << ""; Prosseguir; } nextTerm = t1 + t2; t1 = t2; t2 = nextTerm; cout << nextTerm << ""; } return 0; }

    Ciclo de Instrução

    Tutoriais / computadores Redstone Tutoriais / computadores Redstone

    Quadrados arredondados s√£o componentes, quadrados s√£o registros. Setas verdes s√£o √īnibus

    O conjunto de instru√ß√Ķes √© a linguagem assembly inferior, por isso queremos integr√°-la mais com o lado do hardware. Isso gira em torno do ciclo de busca-decodifica√ß√£o-execu√ß√£o (explicado acima). Na CPU, haver√° 4 registros importantes,

    o contador de programa (PC), mantém o controle de qual programa o computador está usando no momento

    o Registro de Endereço de Memória (MAR), mantém o controle de onde o próximo local da memória estará

    o Registro de Dados de Memória (MDR), mantém o controle de qual é a memória no local

    o Registro de Instrução Atual (CIR), mantém o controle de qual instrução está sendo trabalhada no momento

    e o Acumulador ALU (ACC), mantém o controle da entrada e saída da ALU

    Tamb√©m h√° quatro componentes a serem considerados: o decodificador de endere√ßo, a mem√≥ria, o decodificador de instru√ß√Ķes e a ALU.


    BUSCAR O programa obterá a próxima instrução.

    1. PC envia o n√ļmero da instru√ß√£o para o MAR
    2. O PC é incrementado em 1, para se preparar para a próxima instrução
    3. O decodificador de endere√ßo decodifica o endere√ßo e solicita informa√ß√Ķes desse endere√ßo da mem√≥ria
    4. O MDR recebe as informa√ß√Ķes solicitadas (no caso da imagem, se o MAR for 0001, ele recebe 'LOADR1 1')

    DECODIFICAR O programa identificará qual é a instrução

    1. O CIR recebe as informa√ß√Ķes do MDR, por meio do fluxo de informa√ß√Ķes
    2. O decodificador de instru√ß√Ķes decodifica a instru√ß√£o e o que fazer

    EXECUTAR O programa irá executar a instrução

    1. No caso da imagem, o programa recebe 'LOADR1 1' como a instrução, o decodificador de instrução divide a instrução em opcode e operando.

    O opcode é 'LOADR1' e o operando é '1'.

    1. O operando √© enviado ao MAR, para obter as informa√ß√Ķes naquele endere√ßo
    2. O MDR recebe as informa√ß√Ķes nesse endere√ßo (no exemplo, √© a mesma linha)

    Agora, quatro coisas podem acontecer dependendo de qual é a instrução.

    Se a instru√ß√£o for uma instru√ß√£o ADD, o ACC ser√° instru√≠do a receber as informa√ß√Ķes do fluxo de informa√ß√Ķes e a ALU executar√° as opera√ß√Ķes nela, enviando-as novamente para o ACC.

    Se a instrução for uma instrução LOAD, a CU carregará a instrução para o registrador.

    Se a instrução for uma instrução STORE, a UC irá, em vez disso, CONFIGURAR os dados no local especificado pelo MAR na memória.

    Se a instrução for uma instrução OUT, a CU enviará a instrução para o periférico de saída.

    REPETIR O ciclo de instrução se repete até atingir uma instrução STOP ou ficar sem memória

    Etapa 3: conjunto de instru√ß√Ķes e arquitetura da m√°quina (PRACTICE)

    Capítulo 2: Planejando um Computador Redstone

    Um computador redstone pode ser planejado de forma muito semelhante a um computador real, seguindo os princ√≠pios usados ‚Äč‚Äčno projeto de computador e na arquitetura de hardware. Existem v√°rias decis√Ķes importantes de design que afetar√£o a organiza√ß√£o; o tamanho e o desempenho de seu futuro computador devem ser feitos concretamente antes da constru√ß√£o de componentes espec√≠ficos.

    Construir um computador redstone exigir√° uma compreens√£o desses cinco conceitos e considerar a abordagem mais adequada, que seria mais pr√°tica para o seu computador.

    e iremos aplicar esse conhecimento e planejar a arquitetura de nossa CPU na √ļltima se√ß√£o. Esta CPU ser√° ent√£o constru√≠da no pr√≥ximo cap√≠tulo.

    Fundamentos de um computador

    Um computador é uma máquina que tem a capacidade de

    • Leia e escreva de uma mem√≥ria que pode ser endere√ßada
    • Fa√ßa compara√ß√Ķes sobre o estado da mem√≥ria e execute uma opera√ß√£o como resultado disso. Essas opera√ß√Ķes incluem a regrava√ß√£o da mem√≥ria.
    • Inicie fun√ß√Ķes com base no conte√ļdo gravado na mem√≥ria. Chamamos tal conte√ļdo de "programas + dados", e o ato de escrev√™-los de programa√ß√£o.

    Um exemplo not√°vel disso √© o conceito mais b√°sico de computa√ß√£o, uma m√°quina de Turing, onde a m√°quina ler√° uma linha infinita de c√≥digo e conjunto de instru√ß√Ķes para completar uma fun√ß√£o.

    Projetar e construir uma máquina de Turing no Minecraft é possível. No entanto, isso não é coberto, pois estaremos projetando algo mais básico.

    Arquitetura da M√°quina

    Existem cinco componentes fundamentais em um computador moderno b√°sico. Eles s√£o essenciais para produzir um computador funcional e manipular dados executando c√°lculos.

    Tutoriais / computadores Redstone Tutoriais / computadores Redstone

    cinco componentes de um computador

    Unidade Lógica Aritmética (ALU) (opcional, mas normalmente está presente)

    • Executar adi√ß√£o e subtra√ß√£o
    • Compare booleanos usando portas l√≥gicas

    Unidade de Controle (CU)

    Memória de dados

    Memória de Instrução

    • Instru√ß√Ķes de devolu√ß√£o, enviadas para a UC
    • Pode ser definido, mas n√£o precisa ser t√£o frequentemente quanto a mem√≥ria de dados

    Dispositivos de entrada / saída (I / O)

    • Permite que o computador se comunique com o mundo e com o jogador.
    • Pode inserir informa√ß√Ķes no computador (bot√£o, sensor de luz do dia)
    • Pode gerar informa√ß√Ķes do computador (l√Ęmpada redstone, bloco de notas)

    Armazenamento de dados de computador

    Existem muitos métodos de armazenamento de dados, no Minecraft ou na vida real. Os estados da memória geralmente são binários, ligados ou desligados, e podem ser calculados com lógica booleana.

    Em um computador, existem três tipos de armazenamento. Lembrando que aumentar a capacidade do dispositivo aumentaria seu tamanho, cada tipo teria velocidade e capacidade adequadas.

    Armazenamento primario

    Esse é o armazenamento que pode ser acessado diretamente pela CPU, conhecido como memória e tem acesso mais rápido, mas geralmente tem capacidade menor para ser endereçado mais rápido.

    Registros e sinalizadores

    Mais r√°pido √© a mem√≥ria armazenada na CPU. Estes s√£o registros e sinalizadores, pois podem ser configurados quase instantaneamente e n√£o requerem o envio de nenhum endere√ßo, pois h√° apenas um byte armazenado em cada registro. Os bits de Redstone que podem ser alternados s√£o extremamente grandes, mas podem ser alternados em 2 pontos. Isso requer uma grande quantidade de espa√ßo, mas √© perfeito para caches e registros. O redstone tamb√©m √© necess√°rio para portas l√≥gicas (n√£o mostradas) para definir o bit, como no, enviar uma entrada faria com que o bit girasse. O port√£o ocuparia mais espa√ßo. Os registros tamb√©m podem utilizar o bloqueio de repetidores de redstone e cronometr√°-los corretamente. Isso √© explicado abaixo, na RAM). Com o uso de um rel√≥gio de computador, pode n√£o ser necess√°rio construir registradores. Os registros s√£o √ļteis quando os dados passam pela linha antes que o CU ou ALU esteja pronto para process√°-los. Ele iria salv√°-lo no registro e esperar at√© que a CU ou ALU pudesse executar sua fun√ß√£o.

    Tutoriais / computadores Redstone Tutoriais / computadores Redstone

    Caches

    Em segundo lugar est√£o os caches, que alimentam as informa√ß√Ķes no processador. Na vida real, eles s√£o separados em n√≠veis, cada um com velocidade e capacidades distintas. √Č √ļtil pela mesma raz√£o dos registradores.

    Memória de acesso aleatório (RAM)

    Em terceiro lugar est√° a mem√≥ria de acesso aleat√≥rio (RAM), que √© muito mais lenta do que os caches e registradores, pois eles t√™m sistemas de endere√ßo. Eles s√£o conectados a tr√™s barramentos, barramento de dados, barramento de controle e barramento de endere√ßos. Os dados s√£o enviados por meio do barramento de dados, seja configurando a RAM ou obtendo valores da RAM. O barramento de controle informa se ele est√° sendo obtido ou definido. O barramento de endere√ßos informa √† RAM onde est√° o byte. Consulte a Arquitetura do Computador para entender isso com mais profundidade. A RAM √© muito √ļtil e pode substituir totalmente a mem√≥ria terci√°ria (explicada abaixo) devido √† sua n√£o volatilidade no Minecraft. Vol√°til significa que quando houver perda de energia, ele perder√° informa√ß√Ķes. A RAM n√£o perder√° informa√ß√Ķes ao contr√°rio da vida real e, portanto, em um excelente m√©todo de armazenamento de informa√ß√Ķes.

    A RAM, no primeiro caso, est√° utilizando os repetidores de bloqueio de redstone com o tempo correto. Isso requer um pouco de planejamento, mas √© muito eficiente em termos de espa√ßo. A convers√£o de um √īnibus para as linhas a fim de bloquear os repetidores redstone tamb√©m requer a configura√ß√£o de temporiza√ß√Ķes. Isso consome muito tempo, muito mais do que os registros, por√©m, √© muito compacto e eficiente. O barramento de endere√ßo (verde) se tornaria bin√°rio para desbloquear um determinado byte, para ser lido ou definido pelo barramento de controle (segunda linha, √† esquerda).

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    Na maioria das vezes, torná-lo volátil não tem utilidade no Minecraft, então a maneira mais fácil de fazer alguns é usar d-flip-flops e adicionar uma função de leitura e escrita. A imagem inferior mostra em vez de repetidores de bloqueio, ele usa d-flip-flops que são muito mais ineficientes em termos de espaço, mas mais simples de construir. Os D-flip-flops funcionam mais ou menos como repetidores bloqueados, uma entrada - se ligada, desbloqueia até que a entrada seja desligada e a outra a definirá uma vez desbloqueada. A saída pode ser lida como um bit e com uma porta NAND, ser ignorada ou colocada no barramento. Isso é explicado em detalhes no segundo capítulo, Tutorial sobre como construir um computador. Desculpe o pacote de textura.

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    Mem√≥ria de acesso aleat√≥rio tamb√©m conhecidos como RAM √© um tipo de mem√≥ria usada por programas e √© vol√°til. Vol√°til significa que quando a energia √© perdida, ele perder√° informa√ß√Ķes. Na maioria das vezes, torn√°-lo vol√°til n√£o tem utilidade no Minecraft, ent√£o a maneira mais f√°cil de fazer alguns √© usar d-flip-flops e adicionar uma fun√ß√£o de leitura e escrita.

    Armazenamento secund√°rio

    Eles são equivalentes a HDDs e SSDs. Existe uma técnica de armazenamento muito compacta, envolvendo comparadores redstone com capacidade de armazenar até 1KB, sendo de tamanho praticamente.

    Armazenamento Terci√°rio

    Em terceiro e √ļltimo lugar, est√° uma mem√≥ria terci√°ria, que requer muito tempo para ler / escrever, mas pode conter grandes quantidades de informa√ß√Ķes em detrimento da velocidade. O armazenamento terci√°rio do mundo real usa um mecanismo de montagem da mem√≥ria que leva cerca de um minuto para cada unidade. Isso √© usado para fins de arquivamento e para mem√≥ria que raramente √© usada. No Minecraft, um sistema onde as caixas do shulker s√£o usadas e o bloco nas caixas do shulker deve ser classificado por um sistema de classifica√ß√£o para representar uma forma de dados. Isso tamb√©m pode ser usado para criar armazenamento remov√≠vel. A velocidade de leitura / grava√ß√£o √© bastante lenta devido √† enorme quantidade de comparadores e muito tempo √© necess√°rio. Os mods mencionados acima podem acelerar a taxa de tiques e eliminar esse problema. Isso √© usado para armazenar dados de longo prazo que precisavam ser carregados no in√≠cio de um programa ou raramente devido √† sua baixa velocidade de leitura / grava√ß√£o e grande capacidade. Isso equivale ao disco r√≠gido ou unidade de estado s√≥lido de um computador real.

    Modelo de Execução

    A t√©cnica de armazenamento de blocos de instru√ß√Ķes chamados programas na mem√≥ria √© o que permite que os computadores executem uma variedade de tarefas.

    O aparelho empregado por um computador para armazenar e recuperar esses programas é o modelo de execução do computador.

    Dois dos modelos de execução mais bem-sucedidos do mundo, Harvard e von Neumann, funcionam em quase 100% dos computadores disponíveis hoje.

     Isso √© mais avan√ßado e √© para leitores curiosos e curiosos

    Harvard

    A arquitetura Harvard separa fisicamente o aparelho para recuperar as instru√ß√Ķes que constituem um programa ativo daquele do aparelho de acesso a dados que o programa acessa durante a execu√ß√£o.

    Programas escritos para computadores que empregam uma arquitetura Harvard podem ser executados até 100% mais rápido para tarefas que acessam o barramento de memória principal. Observe, entretanto, que certos circuitos de memória são necessariamente maiores para aqueles que selecionam uma arquitetura de Harvard. A arquitetura de Harvard é muito importante.

    por Neumann

    A arquitetura de von Neumann usa um processo de duas etapas para executar as instru√ß√Ķes. Primeiro, a mem√≥ria que cont√©m a pr√≥xima instru√ß√£o √© carregada e, em seguida, a nova instru√ß√£o rec√©m-carregada tem permiss√£o para acessar a mesma mem√≥ria enquanto √© executada; usar uma √ļnica mem√≥ria para o programa e os dados facilita a tecnologia de metaprograma√ß√£o, como compiladores e c√≥digo de auto-modifica√ß√£o.

    A arquitetura de von Neumann foi o primeiro modelo de computação proposto e quase todos os computadores do mundo real são de von Neumann por natureza.

    Tamanhos de palavras

    O tamanho da palavra é um fator primordial no tamanho físico de um computador.

    No Minecraft, máquinas de 1 bit até 32 bits foram construídas com sucesso.

    Combina√ß√Ķes comuns de tamanho de palavra:

    Dados Instrução
    4 8
    8 8
    8 16
    16 16

    Data-Word

    A quantidade de informa√ß√Ķes que um computador pode manipular em um determinado momento √© representativa do tamanho da palavra dos dados do computador.

    No bin√°rio digital, o tamanho da palavra de dados do computador (medido em bits) √© igual √† largura ou n√ļmero de canais no barramento principal do computador.

    Palavras de dados comumente representam inteiros ou n√ļmeros inteiros codificados como padr√Ķes de d√≠gitos bin√°rios.

    O n√ļmero de tamanho m√°ximo represent√°vel por um inteiro codificado em bin√°rio √© dado por 2 largura de palavra de dados em bits - 1.

    Por exemplo, um computador com um tamanho de palavra de dados de 8 bits terá oito canais em seu barramento (conjunto de fios, componentes de conexão) e, portanto, podemos contar até (28 - 1). 255. Contar além de 255 não é possível com oito bits, pois a operação 255 + 1 carrega um, que requer um nono bit ou o que se chama de estouro binário ocorrerá, retornando 0 como resposta, o que é incorreto.

    Isso é simplesmente visualizado;

    1 1 1 1 1 1 1 1 255
    + 0 0 0 0 0 0 0 1 1
    = 0 0 0 0 0 0 0 0 0

    Alguns tamanhos de dados inteiros comuns s√£o:

    N√ļmero m√°ximo represent√°vel N√ļmero de bits necess√°rios
    1 = (21 - 1) 1
    7 = (23 - 1) 3
    15 = (24 - 1) 4
    255 = (28 - 1) 8
    65535 = (216 - 1) 16
    4294967295 = (232 - 1) 32

    O tamanho da palavra de dados tamb√©m controla o tamanho m√°ximo dos n√ļmeros que podem ser processados ‚Äč‚Äčpela ALU (unidade aritm√©tica e l√≥gica) de um computador.

    Instrução-Palavra

    A quantidade de dados de que um computador precisa para completar uma √ļnica instru√ß√£o √© representativa do tamanho da palavra de instru√ß√£o de um computador.

    O tamanho da palavra de instru√ß√£o de um computador √© geralmente um m√ļltiplo de seu tamanho de palavra de dados. Isso ajuda a minimizar o desalinhamento da mem√≥ria ao recuperar instru√ß√Ķes durante a execu√ß√£o do programa.

    Conjunto de instru√ß√Ķes

    Esta √© uma cole√ß√£o de instru√ß√Ķes que a unidade de controle (CU) pode decodificar e, em seguida, executar.

    As instru√ß√Ķes s√£o essencialmente fun√ß√Ķes executadas pelo computador, exemplos de instru√ß√Ķes incluem:

    • Adicionar, subtrair, multiplicar e dividir
    • Leitura / grava√ß√£o de RAM / ROM / mem√≥ria terci√°ria
    • Carregar e descarregar dados na RAM
    • Ramifica√ß√£o para outras partes do c√≥digo
    • Comparando registros
    • Sele√ß√£o de uma fun√ß√£o l√≥gica (NAND, NOR, NOT etc.)

    As instru√ß√Ķes podem ser programadas na RAM, carregadas da ROM ou diretamente ativadas usando uma alavanca ou bot√£o. Cada instru√ß√£o teria sua pr√≥pria string bin√°ria espec√≠fica atribu√≠da a ela (por exemplo, 0000 = Carregar dados do registrador 0001 = adicionar A e B 1011 = Salvar RAM na mem√≥ria terci√°ria etc.) e provavelmente exigiria seu pr√≥prio bin√°rio para decimal ou bin√°rio para BCD para codificadores decimais e barramentos para os registradores / ALU.

    Arquitetura do Computador

    Dentro do computador, existe uma Unidade Central de Processamento (não confundir com a Unidade de Controle (UC), um componente dentro da CPU), que na vida real, é um componente muito pequeno e poderoso que atua mais ou menos como o cérebro do computador. No Minecraft, é difícil compactá-lo na escala que vemos na vida real, então não se preocupe se parecer errado.

    Iremos primeiro projetar nossa Unidade de Processamento Central de 4 bits no próximo capítulo, pois é a coisa mais importante em nosso computador com o Modelo de Execução (o método de comunicação e organização da CPU) em mente, (discutido neste página, antes, na seção Modelo de Execução), podemos mapear a construção do computador.

    Tutoriais / computadores Redstone Tutoriais / computadores Redstone

    Mapa da CPU, baseado no Modo de Execução Havard

    A CPU segue um ciclo de quatro etapas, busca, decodifica, executa e (√†s vezes) armazena para executar instru√ß√Ķes. A CPU primeiro busca a instru√ß√£o da RAM, decodifica o que ela significa (a instru√ß√£o provavelmente ser√° um n√ļmero e a CPU deve descobrir qual √© o n√ļmero) e, uma vez que ela entenda qual √© a instru√ß√£o, ela executar√° essa a√ß√£o. Isso √†s vezes requer que os dados sejam colocados de volta no armazenamento, portanto, ele armazenar√° os dados. O ciclo √© ent√£o repetido.

    √Ēnibus

    Existem cinco barramentos na CPU, cada um para transportar informa√ß√Ķes de um componente para o outro. Os √īnibus s√£o canais de redstone conectando cada componente. Como estamos construindo um computador de 4 bits, precisamos apenas de quatro canais em nosso barramento. Estas s√£o as linhas vermelha e azul que conectam os componentes dentro da CPU. Observe que os √īnibus azuis t√™m menos de quatro linhas, isso porque eles n√£o transportam dados. Como os barramentos s√≥ podem transportar dados em uma dire√ß√£o (no Minecraft, devido aos repetidores funcionando em apenas uma dire√ß√£o), h√° dois barramentos conectando a CPU ao computador externo.

    O primeiro barramento √© o barramento de dados, isso √© para transferir informa√ß√Ķes do armazenamento ou dispositivos de E / S para a UC. As instru√ß√Ķes tamb√©m s√£o enviadas por meio desta linha. A UC tamb√©m pode usar este barramento para transferir dados para a ALU. A ALU n√£o pode transferir dados para este √īnibus porque os √īnibus funcionam apenas em um sentido e, uma vez que as informa√ß√Ķes s√£o obtidas pela ALU, o √īnibus corta al√©m da ALU. As informa√ß√Ķes da ALU s√£o transmitidas pelo barramento 2.

    O segundo barramento √© o barramento de dados, mas retorna os dados da ALU para a CU. A UC n√£o pode enviar dados atrav√©s deste barramento para a ALU porque o barramento vai da esquerda para a direita e funciona em apenas uma dire√ß√£o. A UC pode enviar informa√ß√Ķes de volta √†s unidades de armazenamento e √© usada para definir valores de dispositivos de armazenamento.

    O terceiro barramento √© o barramento de endere√ßos, para o qual a UC pode enviar o endere√ßo de armazenamento. √Č aqui que residem as informa√ß√Ķes. Por exemplo, o CU pede o endere√ßo do byte que reside em 0001. Ele envia o endere√ßo (0001) atrav√©s do barramento de endere√ßos e a RAM retornar√° o valor do byte atrav√©s do primeiro barramento. 0001 √© a localiza√ß√£o do byte, n√£o o valor dele.

    O quarto barramento é o barramento de controle, com o qual a UC se comunicará com a RAM. Por exemplo, um fio poderia dizer à RAM para definir o byte para o valor dos dados enviados a ele pela CU. Outra ligação poderia dizer à RAM para obter o byte do endereço enviado a ela pela CU.

    O quinto barramento é outro barramento de controle, que se conecta com a ALU, que envia sinalizadores da ALU. Sinalizadores são notas que podem ser mensagens de erro. Por exemplo, a UC pode pedir à ALU para adicionar 15 e 1 em um sistema de 4 bits. Adicionar 15 e 1 em 4 bits resultaria em 0 (explicado acima) e isso é chamado de estouro binário. Isso é um erro e a ALU informará a CU sobre isso por meio do quinto barramento como um sinalizador. A CPU também pode enviar dados para a ALU e solicitar que ela execute uma ação com esses dados.

    componentes

    Unidade de Controle (CU) ir√° obter instru√ß√Ķes da ROM de instru√ß√£o (para outros computadores, as instru√ß√Ķes podem ser alteradas e, portanto, √© a RAM. Para o nosso caso, estamos executando um programa fixo e n√£o precisamos alterar as instru√ß√Ķes. Isso simplifica totalmente o processo e a instru√ß√£o √© Ler -Somente mem√≥ria (ROM)). Dentro da UC, ele ent√£o decodificar√° a instru√ß√£o, que normalmente √© um n√ļmero, em uma a√ß√£o sensata. Em seguida, ele executar√° essa a√ß√£o e, se a instru√ß√£o exigir, armazene o resultado na RAM. Ele se comunica com a RAM atrav√©s do barramento de controle e recebe sinalizadores da ALU. Ele tamb√©m pode solicitar que a ALU execute a√ß√Ķes nos dados que envia para a ALU (por exemplo, adi√ß√£o). Para se comunicar com a RAM, por exemplo, um fio poderia dizer √† RAM para definir o byte (a localiza√ß√£o dele √© especificada por meio do terceiro, barramento de endere√ßo) para o valor dos dados enviados a ele pela CU por meio do segundo, dados √īnibus.

    Unidade l√≥gica aritm√©tica (ALU) executar√° as instru√ß√Ķes enviadas a ele da UC e comparar√° os n√ļmeros bin√°rios e se comunicar√° com a unidade de controle. Ele pode fazer somas e subtra√ß√Ķes simples que podem ser repetidas para fazer a multiplica√ß√£o e divis√£o de n√ļmeros inteiros, gerando um n√ļmero inteiro (depois divis√£o). Existem tamb√©m portas l√≥gicas para booleanos, as portas l√≥gicas fundamentais s√£o necess√°rias, como a porta NOT e a porta NAND.

    Agora podemos escolher entre uma variedade de designs de √īnibus, cada um contribuindo para os tr√™s objetivos principais de design de um computador Minecraft mencionados acima.

    Capítulo 3: Projetando um Computador

    Instruction-Set-Architecture

    Unidos

    A mem√≥ria √© um n√ļmero definido de bits. No Minecraft, a mem√≥ria geralmente cont√©m 8 ou 16 bits, embora os computadores com mem√≥ria de 32 bits j√° tenham sido constru√≠dos com sucesso antes. Cada bit est√° em um dos dois estados poss√≠veis: ligado ou desligado. A mem√≥ria √© uma s√©rie de liga e desliga, que pode ser usada para realizar certas tarefas.

    Símbolos

    Os computadores do mundo real usam binário, que é uma série de 1s e 0s. "1" significa "ligado" e "0" significa "desligado". No Minecraft, a melhor representação é o pó de redstone: ter um sinal significa "1" e nenhum sinal significa "0". No entanto, dependendo de quão longe o redstone está do armazenamento de memória, é possível que "0" seja qualquer coisa desde a intensidade do sinal 0 até 14. Você também pode projetar coisas para fazer "1" igual a qualquer coisa da intensidade do sinal 1 a 15.

    N√ļmeros

    Nosso sistema decimal normal √© um sistema num√©rico na base 10. O bin√°rio, o sistema num√©rico dentro dos computadores, est√° na base 2. Para comparar, d√™ uma olhada no n√ļmero de 2 d√≠gitos. Em decimal, o d√≠gito esquerdo √© o d√≠gito de 10s. Em bin√°rio, √© o d√≠gito 2s. Por exemplo, em decimal, "10" √© lido como "dez". Em bin√°rio, "10" √© lido como "dois". Existem dois m√©todos comumente usados ‚Äč‚Äčde convers√£o de decimal em bin√°rio:

    O bit mais alto primeiro: este m√©todo requer um pouco de intui√ß√£o. Vamos usar 42 como exemplo. Come√ßamos procurando o maior exponencial de 2 (por exemplo, 32 [2 ^ 5] ou 65536 [2 ^ 16]). Nesse caso, √© 32. Em seguida, subtra√≠mos esse n√ļmero do n√ļmero em quest√£o. 42-32 = 10. Al√©m disso, o primeiro bit da esquerda √© um "1". Em seguida, descemos para o pr√≥ximo exponencial de 2 e vemos se ele √© menor ou igual ao nosso n√ļmero atual. Para este exemplo, o pr√≥ximo √© 16. 16 n√£o √© menor que 10, ent√£o o pr√≥ximo bit √© "0". Continuamos fazendo isso at√© que o n√ļmero chegue a 0. Sempre que o exponencial 2 for menor ou igual ao n√ļmero, subtraia-o e o pr√≥ximo bit ser√° "1". Caso contr√°rio, o pr√≥ximo bit √© "0". Para continuar nosso exemplo: 8 <10-> 10-8 = 2 -> "1" 4> 2 -> "0" 2 = 2-> 2-2 = 0 -> "1" 1> 0 -> "0 "Portanto, nossa representa√ß√£o bin√°ria final de 42 √©" 101010 ". Extravagante.

    O bit mais baixo primeiro: Este m√©todo n√£o requer memoriza√ß√£o de 2 exponenciais. Em vez disso, ele divide repetidamente o n√ļmero por 2, usando o quociente como o pr√≥ximo n√ļmero e o restante como o bit bin√°rio. Lembre-se, por√©m, de que esse m√©todo grava o n√ļmero bin√°rio da direita para a esquerda, ao contr√°rio do m√©todo anterior, que o escreve da esquerda para a direita. Vamos reutilizar nosso exemplo, 42. 42/2 = 21 r 0 (o bit mais √† direita √© 0) 21/2 = 10 r 1 (o pr√≥ximo bit √† esquerda √© 1) 10/2 = 5 r 0 (o pr√≥ximo bit √† esquerda √© 0) 5/2 = 2 r 1 (o pr√≥ximo bit √† esquerda √© 1) 2/2 = 1 r 0 (o pr√≥ximo bit √† esquerda √© 0) 1/2 = 0 r 1 (o pr√≥ximo bit √† esquerda √© 1)

    O quociente √© 0, ent√£o paramos. Isso nos d√° nosso n√ļmero bin√°rio como "101010". Igual ao m√©todo anterior.

    Transi√ß√Ķes

    Palavras
    instru√ß√Ķes

    As instru√ß√Ķes s√£o essencialmente fun√ß√Ķes executadas pelo computador, exemplos de instru√ß√Ķes incluem:

    • Adicionar, subtrair, multiplicar e dividir
    • Leitura / grava√ß√£o de RAM / ROM / mem√≥ria terci√°ria
    • carregar e descarregar dados na RAM
    • Ramifica√ß√£o para outras partes do c√≥digo
    • Comparando registros
    • Selecionando uma fun√ß√£o l√≥gica (NAND, NOR, NOT etc.)

    As instru√ß√Ķes podem ser programadas na RAM, carregadas da ROM ou diretamente ativadas usando uma alavanca ou bot√£o. Cada instru√ß√£o teria sua pr√≥pria string bin√°ria espec√≠fica atribu√≠da a ela (por exemplo, 0000 = Carregar dados do registrador 0001 = adicionar A e B 1011 = Salvar RAM na mem√≥ria terci√°ria etc.) e provavelmente exigiria seu pr√≥prio bin√°rio para decimal ou bin√°rio para BCD para codificadores decimais e barramentos para os registradores / ALU.

    Classificação

    Abstração

    Mapeamento

    Símbolos
    N√ļmeros
    Fun√ß√Ķes

    Formalização

    Computabilidade

    Vari√°veis

    Vari√°veis ‚Äč‚Äčs√£o n√ļmeros, strings (conjuntos de caracteres) ou booleanos (verdadeiros ou falsos) armazenados na RAM com o prop√≥sito de executar um programa. Por exemplo, booleanos podem ser usados ‚Äč‚Äčpara manter informa√ß√Ķes se o programa atingiu um determinado estado. As seguintes informa√ß√Ķes precisam ser mantidas sobre uma vari√°vel: seu nome, tipo (n√ļmero, string ou booleano) e valor. O valor de uma vari√°vel pode, como seu nome sugere, mudar. As opera√ß√Ķes podem ser feitas em vari√°veis. As vari√°veis ‚Äč‚Äčs√£o criadas durante a execu√ß√£o do programa e exclu√≠das da mem√≥ria assim que o programa √© fechado. Quando um programa √© reaberto, as vari√°veis ‚Äč‚Äčs√£o recriadas. √Č o mesmo no Minecraft.

    Hierarquias

    memória

    A mem√≥ria √© onde os dados dos programas s√£o mantidos. √Č vol√°til (√© exclu√≠do quando o computador √© desligado) e √© usado pelo programa para armazenar dados. Por exemplo, em um programa que conta a partir de 1, 1 √© salvo na mem√≥ria, 1 √© carregado da mem√≥ria e 1 √© adicionado a ele para obter 2.

    Execução

    Sem√Ęntica

    Dados

    Os dados s√£o as informa√ß√Ķes que est√£o sendo processadas pelo computador e s√£o representados usando bin√°rios.

    Controlo

    Arquitetura da M√°quina

    Caminhos de dados

    Processamento
    Unidade Lógica Aritmética

    Tutoriais / computadores Redstone

    O ALU √© um dos componentes mais importantes em um computador, tanto na vida real quanto no Minecraft. Primeiro, voc√™ deve escolher as fun√ß√Ķes que deseja realizar. Na maioria das vezes, s√£o adi√ß√£o, subtra√ß√£o e um conjunto de op√ß√Ķes l√≥gicas como AND, OR, NAND e similares. Voc√™ deve ent√£o construir a unidade com todas as portas l√≥gicas e fun√ß√Ķes matem√°ticas que deseja e uma forma de escolher qual sa√≠da exibir.

    Transporte em √īnibus

    O barramento é o que permite que os componentes do seu computador se comuniquem entre si. Um barramento pode ser criado usando a fiação redstone para conectar a ALU, RAM, ROM e registradores do seu computador para que eles possam enviar dados entre si. Geralmente é importante planejar onde construir os componentes do seu computador para que você não tenha que criar cabos de barramento muito longos ou, pior ainda, não tenha espaço para criar barramentos, caso em que você pode remover o componente problemático e reconstruir em um local apropriado ou use um mod como o WorldEdit para mover o componente para outro lugar.

    Armazenar

    Inscreva-se

    Memória de acesso aleatório

    Tutoriais / computadores Redstone

    Memória de acesso aleatório também conhecidos como RAM é um tipo de memória usada por programas e é volátil. Na maioria das vezes, torná-lo volátil não tem utilidade no Minecraft, então a maneira mais fácil de fazer alguns é usar d-flip-flops e adicionar uma função de leitura e escrita. Fazer um é simples. Você pode fazer 1 flip-flop e empilhá-lo pelo tempo que for necessário, com um bloco retirado de cada byte. Veja o seguinte plano para obter ajuda:

    (Esquema de Redstone a ser feito) Consulte a imagem se n√£o tiver certeza (clique nela para aument√°-la) r = fio p = repetidor b = bloco t = tocha na lateral do bloco 0 = ar

    Camada 1
    00trb00
    rpb0tr0

    Camada 2
    0b0t00b
    tbbbbtb

    Camada 3
    0r0t00r
    0rprr0r

    Memória terciária

    A mem√≥ria terci√°ria √© usada para armazenar de forma compacta grandes quantidades de dados em detrimento da velocidade. Esse tipo de mem√≥ria consiste no banco de dados, onde todos os dados s√£o realmente armazenados, e um mecanismo f√≠sico, geralmente um bra√ßo rob√≥tico, que deve mover-se fisicamente ao redor do banco de dados para buscar os dados. Por esse motivo, √© extremamente lento e s√≥ √© usado para informa√ß√Ķes raramente acessadas. Isso equivale ao disco r√≠gido ou unidade de estado s√≥lido de um computador real.

    Nas vers√Ķes mais recentes do Minecraft, pode ser poss√≠vel criar mem√≥ria terci√°ria com pist√Ķes pegajosos combinados com blocos de limo, que podem criar "navios" que se movem e, presumivelmente, armazenam um componente Redstone que pode extrair, ler e escrever de uma parede de blocos condutores e n√£o condutores.

    Estado da m√°quina
    Contador de programa

    O contador do programa √© usado para controlar de qual linha de c√≥digo o computador deve estar lendo. Durante cada ciclo de clock, o decodificador acessar√° este contador para buscar a pr√≥xima instru√ß√£o a ser executada. Algumas instru√ß√Ķes acessar√£o uma quantidade diferente de dados de outra ou nenhum dado, ent√£o o decodificador ir√°, por sua vez, incrementar o contador do programa na quantidade apropriada para a pr√≥xima instru√ß√£o. O contador tamb√©m √© usado por instru√ß√Ķes de salto para controlar o fluxo do programa.

    Na vida real, este contador não é um componente por si só e é simplesmente um registro ao lado de todos os outros. No Minecraft, no entanto, pode ser menos confuso criar um registro separado dos outros para armazenar os dados do contador do programa.

    Caminhos de controle

    Processamento
    Unidade de controle

    A unidade de controle √© a se√ß√£o do computador que interpreta as instru√ß√Ķes e controla as outras partes do computador, como dizer √† ALU se deve adicionar ou subtrair.

    Tutoriais / computadores Redstone

    Transporte em √īnibus

    Tutoriais / computadores Redstone

    Armazenar

    Tutoriais / computadores Redstone

    Memória do programa

    Tutoriais / computadores Redstone

    A memória do programa é, basicamente, ROM (memória somente leitura). A ROM é mais frequentemente usada para realizar uma série de tarefas remotamente (como um programa, daí o nome). Pode ser feito para ser usado no controle do usuário (como na foto) ou com um relógio e atraso suficiente entre cada linha para que 2 não estejam ligados ao mesmo tempo. Um dos projetos mais simples e eficientes é o da imagem, que pode ou não ser acoplado a um decodificador. Pode ser ampliado facilmente, o que é outra vantagem. Aqui estão algumas dicas:

    Estado da m√°quina

    Tutoriais / computadores Redstone

    Contador de programa

    Tutoriais / computadores Redstone

    Relógio

    Tutoriais / computadores Redstone

    Os rel√≥gios Redstone s√£o usados ‚Äč‚Äčpara sincronizar componentes ou para cronometr√°-los. Na maioria dos casos (Minecraft), √© poss√≠vel evitar o uso de um, mas √†s vezes √© necess√°rio para o funcionamento do computador. Pode ser feito de tochas redstone em basicamente uma linha / c√≠rculo de portas NOT (um n√ļmero √≠mpar √© recomendado ou sua sa√≠da ter√° que ser N√ÉO), ou de repetidores, como mostrado na imagem acima.

    Tips

    • O jogador pode querer usar mods ou pacotes de dados como o WorldEdit.
    • Codifique seu computador por cores (use l√£ azul ou concreto para RAM, amarelo para ALU, etc.)
    • Comece pequeno e pegue o jeito de computadores pequenos antes de tentar m√°quinas mais complexas.
    • Os blocos de estrutura podem ser muito √ļteis para mover componentes e combinar v√°rios componentes. No entanto, observe que eles n√£o podem ser obtidos sem o uso de comandos.

    • Redstone
    • Circuito de Redstone
    • Rel√≥gio redstone
    • Circuito l√≥gico
    • Circuito de mem√≥ria
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    1. ‚ÜĎ Representa√ß√Ķes de n√ļmeros assinados na pedia
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