〔攻略创作〕红石·加减计算器

红石是“我的世界”中一项奇妙的玩法，它的各类部件与现实中的电路设计和机械电工息息相关。普遍认为红石有四个分支：

机械电路：运用活塞改变方块位置，搭配BUD、架构等技巧从而达到动态效果。其作品有活塞门、绿萌航械、换墙等等。

数字电路：应用红石线和红石火把，叠加组合基础逻辑门完成各种逻辑运算。其作品有四则运算、开方乘方、RAM等。

模拟电路：与数字电路颇为相似，但主要应用红石比较器，可仿制现实中的模拟信号，运用红石线有16级衰减的特征进行运算。也可制作四则运算、开方乘方等。

生存电路：主要运用机械电路原理，相对来说，对游戏特性和生存玩法的掌握量要求更高。作品代表丰富，有刷肉机，钓鱼机，全自动的树厂、农场等。

虽说类型有分，可玩法无别，乃同源共流之理。希望广大红石发烧友能敞开心扉，互相友好交流，分享红石技巧，共求技术革新。

以下与大家分享的是数字电路中一个经典的作品：加减计算器。由于篇幅限制，只介绍了加法器，减法器和一些基本布线术，但是积小流可成江海，大的物质无不是由微小的结构组成的，此类内容以小见大足矣。

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「异或门」

首先我们可以简单了解一下计算器的计算原理。我们人算数用0到9十个符号，这是因为我们能画出这十种形状，甚至更多。但计算器不一样，它只能“‘画’”出两种，那就是“0”和“1”。

人算数消耗ATP，计算器算数消耗电。在早期计算机那开合的电子管中，电形成了两种符号，那就是“有”和“无”。所以，计算器只能用0和1进行计算，叫做十进制。别看它少，算得可快呢。

我们算数，满10进1，计算器的最大符号就是1，所以它只能满2进1。好了，有了这些理论储备，正式学习本篇内容足够了。

下图是一种逻辑门。逻辑门，是个电路术语，是实现各种逻辑关系的基本电路。这是个“异或门”。异或门有两个输入端，一个输出端。它的用法是，当两个输入端的状态相同时，输出端无输出；两个输入端的状态不同时，输出端就有输出。

其实，可以把两个输入端分别看做两个加数，输出端看作得数。

0+1＝1
1+0＝1
0+0＝0

看来是这样。↓↓↓

问题来了，那1+1怎么算呢？ ——————————————————————————
「半加器」 很简单，加上另外一种逻辑门，与门，按图示搭建一个进位输出即可。↓↓↓

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当计算1+1时，位列第二的红石灯亮了，说明这时的得数为10，也就是十进制的2。这就是一个基本的半加器结构。 问题又来了，总不能只算一个1+1吧，还得算10+10，也就是十进制的2+2。 ——————————————————————————
「全加器」 要算10+10，就需要两个加数的位置都能输入进去数字，就得再加一个异或门。但是上面的方案中，第二个异或门的其中一个加数的输入位置被第一个异或门的进位输出占用了。↓↓↓

但是这个进位输出又不能扔掉，所以解决办法就是，再加一套异或门，让进位进到第二套异或门去，第一套，就专门用来输入。↓↓↓

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现在我们已经到了三组异或门的进度，可以算111+111，也就是7+7了。多么伟大的进步啊！（就这？就这？） 但是问题又来了，当计算11+1时竟然没有得到我们想要的100，这是怎么回事呢？↓↓↓

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原因就在于，之前的进位系统只是用于第一套异或门的，而没有对后来加的异或门进行检测，所以需要再加一套进位装置。↓↓↓

现在，已经得到了正常的三位加三位的全加器了，算力未免还是弱了点。↓↓↓

所以接着做了四位的全加器，它可以计算十进制中15+15的范围，途中数字与现实规则一样，从右至左进位。↓↓↓

101+101＝1010效果图↓↓↓

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 「全加器模块」
 一直以来有一种观点，就是红石的学习需要勤加记忆。当已知达到了一定程度时，才会有有意义的创新，才有探索未知的能力。数电记模块，械电记架构，无论是数电还是械电，基础是重要的。 全加器模块就是一种经典的基础，它已然成为计算器中不可或缺的一个定式。

上述关于全加器的部分只是为了方便大家充分理解其原理，真正的全加器是高度集成的，也就是说，它比较复杂。如果难以理解，最简单的方法就是按图复制，然后记下来。

单体结构↓↓↓

全加器模块↓↓↓

101+101＝1010效果图↓↓↓

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「编码器」
现在，计算器的核心部分——全加器——我们已经了解了，但是它是用二进制输入，二进制输出的。按照图灵测试，它至少得用十进制和我们交流。所以，这里介绍一个模块，编码器。↓↓↓

它的功能是，将我们输入的十进制转化为二进制，方便全加器计算。

下图中有十进制和二进制的转换表。↓↓↓

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「译码器」
 全加器已经能听懂我们说的话了，可它说的话我们还听不懂，所以，得把它说的二进制数字转换为能听懂的十进制数字。
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这就是译码器。↓↓↓

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「数码管」
 如今，这个计算器已经基本完备，可似乎还差了那么一点儿。

因为，没有哪个计算器是让人数着红石灯的位次看得数的，所以，还得把十进制的输出转化成数字的模样。 那一定是个显示器了。↓↓↓

数字显示器的原理很简单，分析一下，任何一个数字，都可以分成七个笔画，只要激活相应的笔画，就可以得到想要的数字。↓↓↓ 

比如，想得到“5”这个数字，激活“12457”五段线即可。

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「减法器」

整完了加法，咱还得整减法。在这里我不打算通过加法器补码改造减法器，而是本着全面兼顾的精神，介绍一下模电的减法器做法。

模电减法器是怎么回事呢？比较器相信大家都很熟悉，但是比较器做减法是怎么回事呢，下面就让小编带大家一起了解吧。

比较器，其实就是用了减法模式，大家可能会很惊讶比较器怎么不是检测容器的功能呢？但事实就是这样，小编也感到非常惊讶。

这就是关于比较器的事情了，大家有什么想法呢，欢迎在评论区告诉小编一起讨论哦！↓↓↓

效果图↓↓↓

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它的集成模块是这样的。↓↓↓

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「计算器成品」
 终于到了组合的时刻了。每个模块都很简单，当我将它们组合起来时，却感到莫大的难堪，就好像大彻大悟了老师的例题后自行挑战课后习题一样。 还好，略一调整，做好了整个机体。 ↓↓↓

9+9效果图↓↓↓

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10-9效果图↓↓↓

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机体一览↓↓↓

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这样一来，每当面对写不完的作业又想玩玩游戏时，你就可以正大光明地拿起我的世界，然后告诉家长是在用计算器学习。那样，你的母亲就会欣慰地笑了，然后慈祥地揪住你的头发，笑道，乖儿子，还学会狡辩了……
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这是一篇数电方面的文章，与以往的械电内容有些不同。我猜测以后会越来越多涌现出好的红石方面的帖子，在此姑且留下一些足迹，做历史长河中的一粒沙子。（如果是鹅卵石就更好了）

注：gif图已经完成压缩放入此帖