ワープ ファクトリー – ロジック ゲート ガイド
ワイヤーを使用したロジック ゲートの構築の概要。また、より深く掘り下げ、遅滞なくゲートを作成する方法を説明します.
ロジック ゲートの作成方法
はじめに
センサーとワイヤーでレベルに達すると、複数のセンサーが同じ磁石/ピストン/ポータルを一斉に制御する必要があるという課題にすぐに直面します。考えられる構成のいくつかは些細なものです。たとえば、いずれかのセンサーがアクティブなときにピストンを作動させたり、2 つのセンサーが両方ともアクティブなときに磁石を解放したりします。
任意のセンサーがピストンを作動させます (左側)。磁石を解放するには、すべてのセンサーをアクティブにする必要があります (右側)。
ただし、すべてのセンサーがアクティブなときにピストンを作動させたい場合や、いずれかのセンサーがアクティブなときに磁石を解放したい場合は、もう少し高度なものを作成する必要があります。
シンプルなピストン ゲート
ピストンを使用して単純な論理ゲートを作成できます。このアプローチの使用にはいくつかの短所がありますが、それらはかなり理解しやすいので、それらから始めます。
2 つ (またはそれ以上) のセンサーが同時にアクティブなときにピストンをアクティブにしたい場合は、追加のセンサーと追加のピストンを使用できます。それらを簡単に参照するために、入力センサーを初期センサー、出力ピストンを初期ピストンと呼び、ゲート センサーとゲート ピストンをそれぞれ追加コンポーネントと呼びましょう。
任意の入力センサーがアクティブなときに、ゲート ピストンを簡単にアクティブにすることができます (イントロダクションで行ったのと同じ方法で)。ただし、代わりに入力センサーのマイナス側を使用することで、入力センサーがアクティブでない場合にアクティブになります。確認したいのは、すべての入力センサーがアクティブかどうかですが、「アクティブでない」入力センサーがないかどうかを確認したいと言い換えることができます。その場合、ゲート ピストンはアクティブになりません。当社のゲート センサーを使用することで、ゲート ピストンの状態を検出し、それに応じて出力ピストンを制御できます。
追加のセンサーとピストンを使用することで、And ゲートを作成できます。ルーズピースは白く着色されています。 (ピストンが伸びていないのは、単に工場を始動していないためです)。
非常によく似た方法で、少なくとも 1 つのセンサーがアクティブな場合にマグネット リリースを行うことができます。ここでは、ゲート センサーの負側を使用しながら、入力センサーの正側を使用していることに注意してください。
追加のセンサーとピストンは、単純な Or-gate に接続する Not-gate にもなります (Or-gate は、複数の正のセンサー ワイヤを同じブロックに接続するだけです)。
ゲート センサーとゲート ピストンを相互に関連させる方法は、さまざまな方法で行うことができます。下の画像では、可能なバリエーションのいくつかを見ることができます.
ピストン ゲートのバリエーション。ルーズピースは白色です。
チェーンゲート
前のセクションでは、And ゲートと Not ゲートを作成しました。 And ゲートでゲート センサーの正の出力を使用することにより、Nand ゲート (Not and) が得られ、Not ゲートに複数の入力センサーを使用することで (私たちが行ったように)、Nor ゲート (Not or) が得られます。 .コンピューター サイエンスでは、Nand ゲートまたは Nor ゲートのみを使用して、すべてのブール (真/偽、1/0、高信号/低信号) ロジックを構築できることで有名です。つまり、単純なピストン ゲート設計で、必要なロジックを構築できるということです。複数のピストン ゲートが必要になるかもしれませんが、それは可能です。
例として、Xor ゲート (排他的論理和) を構築してみましょう。 Xor ゲートは、いずれかの入力がアクティブな場合に信号を出力する必要がありますが、両方の入力がアクティブな場合は出力しません。これを行うには、少なくとも 1 つの入力がアクティブで、両方がアクティブではないかどうか、つまり、Or ゲートと Nand ゲートからの入力を持つ And ゲートをチェックできます。ただし、And ゲート設計では反転入力を使用するため、実際に必要なのは、And ゲートが Nor ゲートと And ゲートから入力を取得することです。
Xorゲート。一番左の門が北門です。一番右のものは、入力の And ゲートです。中央のものは、他のゲートの出力を入力として使用する And-gate です。
ピストン遅延
ピストンは、アームを抜き差しするのに 1 ティックかかります。 1 ティックは長い時間ではありませんが、工場が適切かつ効率的に稼働するためにはタイミングが重要な場合があります。前のセクションで見たように、単純なゲートを連鎖させてより複雑なロジックを作成できます。複数のゲートを組み合わせたロジックには、最長のゲート チェーンと同じ数のティックが必要です。たとえば、前の例の Xor ゲートは更新に 2 ティックかかります。 3 つの基本的なゲートが含まれていますが、そのうち 2 つを同時に操作できます。
複雑になると遅延が増加するだけでなく、最終的な出力が不安定な値と実際の値の間でちらつく場合があります。これは、ロジック内に異なる長さのサブチェーンがある場合に発生する可能性があります。これは、1 つのサブチェーンが他のサブチェーンの前に変更されることを意味するためです。
ゲートに遅延がある限り、工場で問題を引き起こす可能性があるかどうかに関係なく、遅れて不安定な出力を考慮する必要があります。コンピュータの論理ゲートにもわずかな遅延があり、それを回避するためにいわゆるクロックが使用されます。出力値はクロック パルスの場合にのみ使用されるため、不安定な動作は無視されます (クロック パルス間で発生するため)。ある種の時計を自分で作成することもできますが、コンピュータができないもの、つまりポータルにアクセスできます。
インスタントゲート
ポータルを使用することで、遅延が 0 ティックのロジック ゲートを作成できます。これにより、前のセクションからのすべての懸念が完全に無関係になります。ポータル ゲートはピストン ゲートよりも少しわかりにくいため、最初はピストン ゲートを使用することをお勧めします。
ポータル ゲートの中心となる概念は、センサーがポータルを通して見ることができ、反対側にあるものを検出できるという事実です。
一連のポータルを通して見ているセンサー。赤いセンサー ラインに注意してください。
ただし、反対側では何も検出されません。それが重要な点です。センサーラインが反対側に達すると、センサーのマイナス側が作動します。ポータルをオフにするだけで、回線が反対側に到達するのを防ぐことができます。ポータルが非アクティブな場合、ラインはそれを通過できず、代わりにセンサーがポータル ブロック自体を検出し、正の側をアクティブにします。
ポータルのセットで作られたアンドゲート。両方のセンサーがアクティブになると、ポータルが再びアクティブになり、ゲート センサーには何も表示されなくなります。
インスタント ゲートの連鎖
ポータル ゲートでより複雑なロジックを作成するには、ピストン ゲートで行ったように、それらをチェーンするだけです。ただし、ポータル バージョンには遅延がまったくないという違いがあります。
ポータルで作られた Xor-gate。 0 ティックの遅延があります。
ただし、ポータル ゲートは別の方法で連鎖させることもできます。各ゲート センサーにポータルの複数のセットを与えることができます。そうすれば、すべてのポータル ペアが開いている場合にのみ、センサーの負の側がアクティブになります。
別の Xor ゲート。これには 2 つの部分しかありません。1 つは最初の入力が唯一のアクティブな入力であるかどうかをチェックし、もう 1 つは 2 番目の入力が唯一のアクティブな入力であるかどうかをチェックします。
ほとんどの場合、入力信号はすべて同じポータルに送られるため、複数のポータル セットを実際に使用する必要はありません。ただし、ポータルの複数のペアを使用すると、どのポータルがセンサー ラインの通過を妨げているかを簡単に確認できるため、何が起こっているかを簡単に確認できます。
Xor-gate のよりコンパクトなバージョン。
コンパクト ファクトリー
ポータル ゲートが持つ特性は、それらを構築する方法と場所に関して非常に柔軟であるということです。個人的には、工場が稼働したらきれいにして、部品をかなりコンパクトにまとめるのが好きです (これを行う手間はレベルによって異なります)。
ポータル ゲートを構築する際に重要なのは、すべてのポータルが開いているときにセンサーが空いている場所を認識できることだけです。
4 つのポータル ゲートがそれぞれ同じ空の場所に面しています。
3 つのポータル ペアを持つ 1 つのポータル ゲート
言うまでもなく、それらを奇妙に構築すればするほど、その動作を追跡するのが難しくなります。
実際のパズルの例
これは、「Digitalia」グループのレベル「Adder」に対するソリューションです。赤と青のブロックの 8 ビットを加算して、緑のブロックと共に出力する必要があります。多数のポータル ゲートを使用することで、24 ティックごとに新しい 8 ビット出力を生成できます (1 ビットあたり 3 ティック)。
「加算器」の可能な解決策