高二学生爆肝10个月,自学数电在《我的世界》里打造理论最快计算器,5天涨粉1万

量子位·2021-08-07
0.05s完成运算!

辛丑牛年(2021),《我的世界》,一高二学生因爆肝在B站火了。

他从未接触过数电,一切从零开始,仅仅是为了搞清计算器的原理。

然后……然后……

就直接在《我的世界》里肝出了个“理论最快”四则计算器:

0.05s完成运算!

这位ID为“史蒂夫的骨灰”的Up主,是从去年10月开始这个项目,由于在上高二,只有周末和放假才有时间推进。

瞧瞧,这密密麻麻的零部件,这可都是他“亿点亿点”纯手工搞上去的。

引得网友直呼:熟练地让人心疼

也有人回忆起读过的《编码》一书中的话——“这么多继电器组合太大了,现实中做不到”,而后惊呼道:

好家伙,在《我的世界》直接梦想成真了!

甚至连小鹏汽车都来凑热闹了:

快进到在《我的世界》做出一台智能汽车【狗头】

接下来,让我们共同走进这位高中生的爆肝之作。

理论最快四则计算器

先来看看计算器实际运行效果:

视频里说的gt也就是“游戏刻”(GameTick),指理论上《我的世界》游戏程序更新一次数据的时间:0.05s。

这里可以看出,加减乘除四种运算全在1游戏刻之内得出结果!

就是为了实现这个速度,UP主骨灰君才把计算器体积做到这么大、结构这么复杂。

过去在《我的世界》中用红石电路做计算器,或多或少都需要一些运算时间。

这是因为游戏中传输信号的元件会产生0.1秒的延时。

与整个游戏的运行速度不同,红石电路是把1秒分成10份,每份称为1红石刻,也就是0.1秒。

这样无论怎么进行优化,都不能在小于1红石刻的时间里完成运算。

骨灰君采用另一个思路,用另一个元件活塞来实现电路。

活塞可以在小于1红石刻的时间内完成一次推拉,相当于在电路中产生一个脉冲信号。

以这种方式传递信号,整个电路的运算时间,理论上限就是1游戏刻=0.05s了。

当然,由于CPU性能的限制,在个人电脑上实际运行时间会长一些。

整套计算器运行起来非常吃配置,不加水冷的话CPU直接飙到3位数温度。

这么庞大的工程,到底是怎么做出来的?

怎么肝出来的?

说到这个问题,时间还得回溯到1年前。

当时骨灰君的想法非常的简单,就是想用《我的世界》来研究一下计算器的原理。

所以就先设计了一个加法架构,一段时间之后,还搞出来了个乘法器

当时的他,其实没有想过做完整的一个计算器,但后来觉得既然开始了,那就一步步研究吧。

而且将数电和械电结合,过程中可以说是困难重重。

但骨灰君认为:

想到可能很多人是看到我的工程动态才留下的,我更应该把这个工程做到底。

从动态区中不难看出,骨灰君真的就是一步一个脚印,每突破一个困难就会记录下来。

例如把二进制转为BCD码的模块就得搭700米长的方块,甚至超过了游戏的默认显示范围。

BCD码是用4位二进制表示十进制中的0-9,相当于不把123当成“一百二十三”,而是当成“一二三”再分别用二进制表示。

再例如由于耗时过长,游戏都更新了,有改动的部分还得重新调整:

而后更是像在给粉丝们做“工作汇报”一样:

进度:XXX。

于是,就这么一点一滴像打地基一样,计算器的各个部件就做好了。

到后来,当初教他数电基础的网友反倒跟不上了。

最后的工作,用骨灰君的话就是“简单组装一下”

(讲真,有被凡尔赛到,瞧瞧弹幕的反馈)

乘法模块:

BCD转binary:

Binary转BCD(整数):

......

最后是显示器+总控电路:

大功告成!

网友:5000粉整出50W粉的活

如此浩大的工程,出了bug怎么办?

还别说,真有网友问了这个问题:

骨灰君也对此作出了回复:

检查一整天找出4个错误方块……

自但更多的网友还是“膜拜”于骨灰君之肝:

还有集成电路设计专业的来招人:

回到这个项目的初衷,其中一个让骨灰君坚持的理由,就是为了当时近5000的粉丝。

而有网友认为,Up主的工程,堪称“50W粉的活”。

不过放眼现在,骨灰君的粉丝量已经达到了1.4W

恭喜,恭喜!

同时也期待骨灰君下一次的力作,不过要等到高考以后了~

参考链接:

[1]https://www.bilibili.com/video/BV1Xf4y1G73s
[2]https://space.bilibili.com/84738502/dynamic
[3]https://minecraft.fandom.com

本文来自微信公众号“量子位”(ID:QbitAI),作者:金磊 梦晨,36氪经授权发布。

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