Основы физики Minecraft и используемые элементы и схемы

Аннотация

Наименование работы: разработка вычислительного устройства и реализация его в программе “Minecraft”.

Основные задачи устройства: вычисление суммы или разности двух заданных чисел (от 1 до 9), а также вывод их на дисплей.

Принцип действия: преобразование параллельного десятичного кода в двоичный, вычисление суммы или разности, преобразование результата обратно в десятичный код и отображение на дисплее.

Схемное решение: система будет состоять из микросхем суммирования, а также из простейших логических элементов (И, ИЛИ, НЕ).

Схема была собрана и протестирована в программе “Minecraft”.

Введение

Вычислительная техника получила широкое распространение в современной жизни, без нее были бы невозможны большинство современных научных открытий, изобретений. Первые электрические устройства были предназначены для математических вычислений. С развитием технического прогресса быстродействие и надежность их увеличивались, а размеры уменьшались. В настоящее время компьютеры стали неотъемлемой частью всех сфер деятельности.

Игра “Minecraft” жанра «песочница», разработаннная шведским программистом Маркусом Перссоном (англ. Markus Persson), известным также как «Notch», неожиданно получила большую популярность еще на стадии бета-тестирования. В данное время вышла полная версия и множество патчей, увеличивающих функционал. В игре, помимо крафта и выживания, существует материал «красный камень», позволяющий создавать разнообразные логические устройства: от простых ловушек до огромных x86 процессоров, а с применением дополнений возможно создать практически любой механизм.

Было бы логично предположить, что первым достаточно серьезным устройством в майнкрафте был именно калькулятор, как наглядный пример возможностей местной физики.

Описание разработанного устройства

Основы физики Minecraft и используемые элементы и схемы

Всего в майнкрафт используются 3 элемента, из комбинаций которых получается любое логическое устройство:

· Красный камень или красная пыль (Red Stone). Используется в качестве провода и для крафта (создания) двух других элементов. При расположении на поверхности (клик правой кнопкой мыши) размещает один блок пыли, при установке на смежных блоках кучки красной пыли соединяются в провод. Имеет два состояния: включена (1) и выключена (0), причем в момент подачи сигнала начинает тускло светиться. Сигнал затухает через 16 блоков, для передачи сигнала на расстояние используют повторители. (о них ниже)

Рис. 1. Возможные способы размещения красного камня на поверхности, а также соединение блоков красного камня.

· Факел красного камня. Создается из палки и красного камня. Источник сигнала. Если на блок, на котором установлен факел, подается сигнал, факел гаснет. На этом основан инвертор сигнала.

Рис. 2. Факел красного камня и возможные варианты его установки.

Рис 3. Сигнал, поданный на блок, гасит прикрепленные к нему факелы.

Повторитель. Красные повторители выполняют три функции:

Ретранслятор. Он может «усиливать» сигнал до изначального уровня, передавая его дальше по цепи на 15 блоков. Таким образом, повторители могут использоваться для передачи сигнала на расстояния больше 15 блоков.

Диод. Повторитель замечателен тем, что имеет строго определенные вход и выход, поэтому его можно использовать в качестве диода - элемента, пропускающего сигнал только в одну сторону.

Элемент задержки. Повторитель передаёт сигнал со входа на выход с определённой задержкой от 0.1 до 0.4 секунды, что упрощает создание таймеров. Для смены задержки щёлкните ПКМ по повторителю. Задержка будет меняться таким образом: 0.1 - 0.2 - 0.3 - 0.4 - 0.1.

Кроме того, благодаря факту, что повторитель активируется только блоком позади него и активирует только блок перед собой, он может считаться «изолированной» версией красного провода, что иногда применяется в компактных схемах.

Помимо этих элементов, применяются устройства ввода-вывода сигнала:

Для управления схемами без добавления/убирания блоков используются «устройства ввода»:

Рычаг. Ставится на блок сверху или сбоку, а с патча 1.3.1 может быть закреплён и на нижней стороне. Имеет два положения - включен и выключен, - между которыми переключается щелчком игрока. После установки выключен.

Кнопка. Устанавливается только сбоку блока. При щелчке включается на 1 секунду.

Нажимная пластина. Только напольная. Включается при нажатии. Деревянная включается, если на неё наступить или бросить предмет, каменная - только если наступить.

Нажимные рельсы. Рельсы с нажимной пластиной. Работает как нажимная пластина, но реагирует на проезжающие вагонетки (при большой скорости вагонетки или лагах может и не среагировать).

Натяжной датчик. Нужно установить два датчика друг напротив друга и соединить нитью. Если игрок, моб, предмет, сфера опыта, стрела или сущности падающих блоков (песок, ТНТ...) касается нити, или же нить удаляют без использования ножниц, оба крюка подают сигнал.

Красный камень позволяет управлять различными блоками в игровом мире - это «устройства вывода». По реакции их можно разделить на 2 группы:

Двери, люк, ворота, поршни, электрические рельсы и лампа при подведении активного провода меняют своё состояния и сохраняют его, пока сигнал не будет убран.

Раздатчик, музыкальный блок и динамит однократно включаются, если рядом есть активный провод. Чтобы активировать блок повторно (не относится к динамиту, разумеется), нужно убрать сигнал и подать его снова.