第三章：处理器架构

前言

算术引擎

• 请一定要明白我们每步为什么要这样做，这关结束时的电路极其复杂，如果你不明白原理很有可能抄都抄不出来。有必要的话，你可以先补习“逻辑引擎”那一关。

• 另外，我推荐你先把这个电路复制一份，以免操作错误导致发生不可逆的后果。点击左上角的“切换电路图”，在里面可以复制电路。

首先，我们需要在红框位置再新增加两条线，来解码新的ADD（加）和SUB（减）指令，像这样：

我们使用8位加法器将两个数据相加，然后设置8位开关，接入总线。开关要让ADD指令路控制。像这样，注意红框位置：

减法和加法类似，只需要在8位加法器的输入2前面加上一个8位取反器，让数字变成负数。其他的都一样，开关照样接，让SUB指令路控制，然后接入总线：

现在我们就做好了一个具有加法和减法功能的计算引擎，这是整体截图：

寄存器之间

前言

元件工坊

本关开始我们可以自己创造函数（元件），也就是游戏里说的“元件工坊”。我们制作好的元件会被“浓缩”。例如我们之前做的人头，压缩成元件后就是这样：

关卡解析

首先，我们将代码解码为宽带：

把它延伸下去：

我们规划，6个寄存器由上至下分别是R0~R5，并且连接获取相应的数据。把INPUT的开关连接到左侧线路上，OUTPUT的开关连接到右侧线路上。这样：

将各寄存器及INPUT、OUTPUT连接到总线：

元件工坊

• 这并不是关卡，此处不做解读。你可以在目录中查找之前解释过的。

指令解码器

题目说白了就是要让我们做一个“可以根据不同二进制数决定要启用什么计算机功能”的电路。其实再一想，就是前几关我们做过的解码器，但是要连接到具体的指令上。我们先做解码器：

然后再连接到4个输出即可：

指令解码器

计算单元

在“寄存器之间”关卡的成品基础上，添加元件工坊里的指令解码器（DEC）：

将DEC的第三个端口加非门，连接到两个3位解码器的右端，防止之后的宽带或总线短路：

添加元件工坊的算数引擎（ALU），并将指令输入端连接至顶部端口，用于向ALU输入指令：

将ALU的输出端添加8位开关来防止总线短路，让DEC的第二个输出端口控制开关，此时我们就可以直接将ALU的输出结果接入总线了：

题目说将REG1和REG2作为要进行操作的数字，输出到REG3。所以我们先将REG1和REG2连接到ALU。注意REG1要连接ALU的输入1端口，REG2要连接ALU的输入2端口：

因为ALU的计算结果会直接输出至总线，所以我们只需要设置“何时开启REG3的写入功能”。由于REG3在本关要求的特殊性，我们添加一个或门，在原条件的基础上，再加入一个条件。满足任意一个条件，就开启REG3的写入功能。一端依然连接至宽带，另一端连接至DEC的第二端口。如下图：

这样就完成了，本关整体电路如下图：

条件判断

关卡解析

先对两侧都进行拆解，并在指令侧制作宽带：

要将题目里的情况全部考虑到，我们需要制作更多宽带：

然后再逐个进行与门逻辑判断，再用或门连到输出端：

注意这个地方不要忘了连，我刚才没连上

条件判断器（COND）

我们本关制作的元件被加入了元件工坊。它要求输入一个条件和数据，在数据满足条件的情况下输出1。

程序

本关很简单，只需要使用8位计数器+PROGRAM替代原来的指令输入端即可：

立即数

关卡解析

• 请先理解关卡要求。

首先我们改造一下REG0的写入条件，用一个或门。原来宽带上的还是在宽带上，但是当DEC的第一个端口开启时REG0的写入端也要开启。像这样：

图灵完备

• 经历了这么多后，在本章的最后一关，我们终于能在本关制造出一台图灵机了！

• 请先阅读清楚关卡说明！

首先我们在REG3旁放置一个元件工坊的条件判断器（COND），将REG3内储存的值不断输入到COND的“输入”端。将PROGRAM输入的值输入到COND的“条件”端（亮绿色线）：

将REG0连接至计时器的写入端：

将COND的判断结果和DEC的第四输出端口接入到一个与门进行判断，然后输出至计时器的“步进/擦写模式”接口（注意几个画红框的地方）：

如果你运行后发现明明电路都一样，但是却运行错误。检查发现计数器莫名其妙出现奇怪的数字（比如“7”），那么请你点击计数器，在下方将单步增量重新调整为1（即只开启最右侧），然后再运行。

恭喜你！造出了一台图灵完备的计算机！让我们来看一下我们携手制作的计算机：

图灵完备

第四章：编程

前言

《图灵完备 Turing Complete》游戏攻略保姆级详解

以下三章为《图灵完备 Turing Complete》游戏手把手教程（教程原创为知乎：淘气喵w，特此说明）
第一章：基础逻辑电路
第二章：算术运算和存储器
第三章：处理器架构