### 生命游戏基础回顾康威生命游戏是一个无限网格,每个细胞在每个时间步要么存活要么死亡。存活细胞在下一时间步保持存活的条件是有2或3个存活的邻居;死亡细胞复活的条件是有恰好3个存活的邻居。通过精心设计的"滑翔机枪"和碰撞机制,可以构建出各种数字逻辑门。### 轻量级太空船(LWSS)的优势本次重构使用LWSS代替传统滑翔机作为信息载体,主要优势包括:
1. **速度翻倍**:LWSS每2个时间步移动一格,而滑翔机需要4个时间步
2. 2. **方向优化**:LWSS沿水平/垂直方向移动,相比滑翔机的对角线移动更易于电路布局
3. 3. **碰撞特性**:LWSS之间的碰撞可以产生更简洁的逻辑门设计
### 核心逻辑门设计#### AND门
- 尺寸从270×270细胞缩减到150×150
- - 仅需1个碰撞点(原设计需要7个滑翔机枪和10个碰撞点)
- - 工作原理:仅当水平和垂直LWSS流同时存在时,输出才会产生
#### NOT门
- 利用LWSS与滑翔机的特殊碰撞机制
- - 输入LWSS流会阻止内部滑翔机流,从而控制输出
#### 旋转门
- 使LWSS流改变方向
- - 利用不同"相位"的LWSS流可以无碰撞交叉的特性
#### 复制门
- 实现信号分流功能
- - 通过精心设计的碰撞将一个输入流复制为两个输出流
### 电路构建改进1. **D触发器**:
2. - 尺寸从23M细胞缩减到360K细胞
3. - 包含上升沿检测器和SR锁存器
4. - 利用游戏确定性实现精确时序控制
2. **效率提升**:
3. - 空间利用率提高63倍
4. - 运行速度提升120倍
5. - 通过自动化工具优化门电路布局密度
### 未来方向下一步将基于这些优化构建Shepherdson和Sturgis的无限寄存器机(URM),这是可编程的早期计算模型之一,类似于现代汇编语言。[7段显示器实现文件](7seg.mc)可供下载,在Golly模拟器中运行。
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