科普奧秘:這就是電腦的工作原理（科普 ）

在我的世界裏 有人用一堆破石頭 造出了一臺真正的電腦 不是蓋個城堡 不是修個紅石電梯 是一臺能編程 能計算 能跑程序的真計算機 今天就帶你從頭拆解 這個遊戲史上最硬核的工程 看完你會明白 你手機裏那個 每秒算幾十一次的芯片 底層邏輯 居然跟遊戲裏的 紅石電路一模一樣 一切的起點 就是一根平平無奇的紅石線 拉下開關 紅石亮了 代表一秒 關掉 滅了 代表零秒 沒了 計算機最底層就這點事 你用的電腦 手機 甚至航天飛機裏的 飛控芯片 底層全是這倆數字在倒騰 只不過它們一秒鐘 能倒騰幾十一次 而你看着紅石燈 在遊戲裏慢悠悠地亮滅 感覺就像在看蝸牛賽跑 當萬丈高樓 就是從這倆數開始的 有了零和一 下一步得讓它們 學會動腦子 最簡單的腦子叫語門 我搭了兩個活塞 一左一右 只有當藍色線路 和綠色線路同時通電 也就是兩個輸入都是一秒 中間的紅石塊 纔會被推到位 點亮最終的燈 只開一個 不行 兩個都關 更不行 這就是邏輯判斷裏 最基礎的淺 A和B同時成立 結果才成立 反過來 如果在輸出端 加個紅石火把 信號就會反轉 亮的便滅 滅的便亮 這叫飛門 當語門和飛門合體 就誕生了一個神器 語飛門 這玩意兒有多神 從理論上講 只用這一種元件 就能搭出任何複雜的 邏輯電路 它是電子世界的 萬能細胞 簡單到極致 又強大到離譜 爲了方便 咱把它壓縮成一個 小模塊 後面要瘋狂複製粘貼 有了邏輯門 該進軍數學了 我用五個語飛門 搭出了第一個 計算單元 半加起 它能幹一件事 算一加一 別笑 你知道在二進制世界裏 一加一等於幾嗎 等於十秒 不是十 是二進制的一零 也就是十進制的二 半加起算完後 會輸出一個零 然後把進位的那個一秒 傳給下一位 但半加起有個毛病 它處理不了連續進位 你算一加一加一 它就猛了 於是更強的全加起來了 它有三個輸入口 除了兩個要相加的數 還能接收前一位 送過來的進位信號 現在牛逼了 我把四個全加起 串聯起來 一個能計算四位 二進制數的加法器 誕生了 爲了驗證效果 咱們輸入五 二進制零一零一 和四二進制零一零零 你看那一排紅十燈 一千零一秒 換算成十進制 就是八加一等於九 計算成功 雖然這個過程 花了好幾秒 燈閃得跟敵廳似的 但它確實算對了 但問題來了 二進制誰看得懂啊 除了程序員 正常人看到 一排紅十燈亮面 腦子都得當機 爲了讓結果 對人類友好 我決定加一個 七段數碼管顯示屏 就是你家樓下 電子鐘那種 用七根小滾滾的 不同組合來顯示零到九 爲了實現這個目標 我造了一個 巨大的解碼器 它的任務 就是把計算機 算出來的二進制結果 翻譯成數碼管 能看懂的信號 再試一次五加四 屏幕上直接亮起 一個大大的阿拉伯 數字九秒 舒服了 這才叫用戶友好 你以爲這就完了 加法只是開胃菜 一個真正的計算單元 必須得會減法 在跳過幾百頁 關於複數 怎麼用二進制 表示的理論之後 一個簡易的 算術邏輯單元 簡稱O5橫空出世 它就是計算機的 大腦核心 既能做加法 也能做減法 我現場給你演示 輸入二和三 撥到加法模式 屏幕上跳出來五 然後撥到減法模式 稍等片刻 結果變成了負一 雖然負號 是用一個小紅石燈 單獨顯示的 但它確實算對了 這一刻 我的紅石電腦 從一個算盤 升級成了一臺 真正的計算機 但到這裏 它還算不上電腦 因爲它沒有記憶 算完一個數就忘了 跟鯨魚有什麼區別 於是我用中計器和活塞 巧妙地造出了 能鎖存信號的寄存器 這就是電腦 內存條的雛形 我可以把數字存進去 需要的時候 再讓阿魯去讀取和處理 當寄存器足夠多 我甚至可以 把異形行指令 也就是程序 存儲在裏面 到這一步 三個核心部件 全部到位 負責運算的阿魯 負責存儲的內存 負責讀取和執行指令的 控制單元 把它們連接在一起 一個最簡單的 中央處理器 也就是CPU 就此誕生 是時候見證奇蹟了 我把顯示屏接上 手動寫入一段 計算斐波那契數列的程序 這串數列的規則是 每個數等於前兩個數之和 1 1 2 3 5 8 13 按下啓動鍵 屏幕上的數字 開始自動變化 1 2 3 5 8 13 21 它在自己運行程序 自己計算 沒有我任何干預 它活了 那一刻 屏幕前的我 像個傻子一樣 對着顯示器笑 雖然這臺八位機的運算速度 慢得離譜 算一個加法 要好幾秒 但它的邏輯 跟你現在手裏 刷抖音那臺手機裏的芯片 一模一樣 當然 這臺紅十電腦 離你家的電腦 還差十萬八千里 要給電腦這兩個字 加上引號 它勉強夠格 但跟真正的現代 CPU比 它缺了流水線 沒法一邊算當前指令 一邊預取下一條 它缺了高速緩存 每次讀數據 都得慢慢從儲存裏扒拉 它缺了超標量識取 和識量差值 這些詞你不需要懂 你只需要知道 現代芯片 能在你眨一下眼的功夫裏 跑完這臺紅十電腦 一年的工作量 據說有人 真在我的世界裏 造出了一臺 能跑我的世界的電腦 我沒親眼見過 但我信 因爲這個遊戲裏 最迷人的 不是鑽石劍 不是墨影龍 是有人 願意花幾年時間 用一堆破石頭 復刻出人類智慧的巔峯 如果你也覺得 這太硬核了 點個贊 讓更多人看看 什麼叫真正的遊戲大神 評論區聊聊 你或你朋友 在MC裏 幹過最離譜的事 是什麼 咱們評論區見