Minecraft это то, что вы из него делаете. Если Вы хотите построить башню-базу, Вы можете. Если Вы хотите построить подземное логово, Вы можете. Если Вы хотите запереть местных жителей в этом подземном логове и следить за ними, как в жутком зоопарке, что ж, Вы можете сделать и это. Если Вы действительно Вы можете создавать целые компьютерные системы из базовых блоков и красного камня.
Большинство Minecraft игроки, вероятно, возились с небольшим количеством редстоуна – чудо-материала, который можно растолочь в пыль и использовать в качестве своеобразного проводника-кумулятора электричества в игре. Но, вероятно, ничто не сравнится с этим творением Райана Боулдса, студента Университета Юнион в Джексоне, штат Теннесси.
Вот 32-битный компьютер, построенный Боулдсом. Гигантская сеть сумматоров и вентилей повторяется далеко вдалеке.
“Всего здесь 1 107 419 блоков”, – говорит мне Боулдс.
Это 545 538 кварцевых блоков, 10 859 стеклянных блоков, 11 042 блока из черного бетона, 3 272 лампы из красного камня, 7 460 факелов из красного камня, 494 322 пыли из красного камня и 34 926 ретрансляторов, если быть точным.
Боулдс начал работать с логическим красным камнем во время получения степени бакалавра по информатике. Он говорит, что все началось “просто так”, как способ исследовать сходство между логическими воротами и красным камнем. Эти две довольно разрозненные концепции объединились в нечто чрезвычайно впечатляющее, что многие создатели изучают с момента выхода игры.
“Я начал понимать, насколько схож красный камень с Minecraft на поведение макетной платы”.
То, что Боулдс собирал на макетной плате в классе – платформе для создания электроники “plug-and-play” – он также смог собрать в Minecraft. И дальше все пошло как по маслу. Когда один проект был завершен, он приступал к еще более сложному творению, с еще большими трудностями.
В конце концов, эта непрерывная работа привела к созданию вот этого, функционирующего калькулятора.
Изначально калькулятор мог только складывать два числа, но Боулдс расширил его возможности, добавив полное сложение, вычитание, умножение и деление. Калькулятор также можно было использовать для нахождения остатка в задаче деления или операции модуляции. Работа над этим проектом заняла около 300 часов.
“Итак, как же мне превзойти создание массивного калькулятора? Моим ответом на этот вопрос было создание 32-битного компьютера, который я смог бы программировать на собственном языке ассемблера, напоминающем ассемблер Arm”.
Именно тогда Боулдс впервые начал публиковать информацию о своих творениях в социальных сетях по совету своих друзей и одноклассников. Это был удачный ход, так как вскоре после публикации о его последнем проекте, функционирующем 32-битном компьютере, одно из его видео стало вирусным на TikTok, набрав 15,4 миллиона просмотров.
“Честно говоря, я был взволнован, когда получил 200 просмотров на TikTok. Я не ожидал, что это видео станет вирусным, учитывая, что есть так много YouTubers, которые, как я считаю, гораздо лучше меня разбираются в redstone engineering”.
@ryan_boulds
♬ Архангел Чамуил Манифестирует Изобилие и Любовь – Сольфеджио Частоты Сакрального и Биосферного Релакса
Как это работает?
Сложная сеть из AND, OR, NOR, NAND, XOR, XNOR, полусумматоров, полных сумматоров, S-R-защелок и многого другого – в этом сложно разобраться. Тем более, когда это не простые схемы, а сделанные с использованием мешанины из Minecraft блоков и схем Redstone.
“Что касается моего компьютера Redstone, то я могу складывать, вычитать, умножать, делить, модулировать, выполнять побитовое AND, побитовое OR, побитовое NOT, побитовое XOR, сдвиг битов влево, сдвиг битов вправо, поворот битов влево, поворот битов вправо, находить, если AB, и находить, если A=B. В нем есть 16 регистров, в которых можно сохранять 32-битные подписанные двоичные числа”, – объясняет Боулдс.
Боулдс прислал свой основной план и ход работы над компьютером, нацарапанный на доске в традиционной манере студента, изучающего информатику. Немного обновленная версия включает схему (карту?) создания, включая оперативную память, счетчик программ, АЛУ, кэш и даже функционирующий экран.
Изображение 1 из 3
“Я использую мод World Edit на Minecraft Java Edition. Я сохраняю схемы… чтобы ускорить процесс сборки, чтобы мне не пришлось собирать каждую отдельную схему снова и снова”.
Компьютер еще не завершен – до этого еще далеко, – но можно получить представление о том, как он работает на практике, посмотрев это видео с калькулятором. Нажимается несколько переключателей, массив переключателей вдалеке загорается в унисон, и на экране отображается значение, хранящееся в каждом регистре. Однако компьютер, если все пойдет по плану, будет гораздо проще в программировании, чем это.
Каскадная симметрия и безукоризненно повторяющаяся схема, несомненно, впечатляют. Я спросил Буля, было ли это намеренным или присущим 32-битному дизайну. Оказалось, что и то, и другое. Сумматоры имеют ширину всего 2 блока, и для передачи сигнала требуется только один блок, а это значит, что все это можно плотно уложить друг к другу на Minecraft карте.
“Я собрал каждый компонент ALU из отдельных частей и сложил их друг на друга, чтобы минимизировать занимаемое ими пространство. Сейчас он симметричен, но так было не всегда.
“Слава Богу, что в World Edit есть команда перемещения”.
Но есть ограничения при создании колоссальных творений в Minecraft. Самое большое из них – это то, что можно эффективно “запустить” в игре в любой момент времени, называемое расстоянием симуляции, которое ограничено 32 чанками. Каждый чанк – это область размером 16 x 16 x 384, которая больше, чем кажется, поскольку включает в себя каждый блок по вертикали в квадрате 16 x 16, от подножия скалы до верхней границы неба. Это означает, что если что-то выйдет за пределы области моделирования, даже одна часть компьютера, вся система может перестать работать.
Мод под названием Nvidium помогает обойти проблему расстояния симуляции, а также 57 другими модами для различных оптимизаций и дополнительных функций. Боулдс прислал мне список.
Alternate Current, Animatica, BadOptimizations, Bedrodium, CIT Resewn, Capes, Cloth Config API, Concurrent Chunk Management Engine, Cubes Without Borders, Debugify, Dynamic FPS, Enhanced Block Entities, Entity Culling, Exodium, Fabric API, Fabric Language Kotlin, FabricSkyBoxes Interop, Fast Better Grass, Fastquit, Faster Random, FerriteCore, FeyTweaks, ImmediatelyFast, Indium, Language Reload, Lithium, Memory Leak Fix, Mod Menu, Mod MenuHelper, Исправление пробелов в моделях, ModernFix, Noisium, Nvidium, OptiGUI, Puzzle, Reese’s Sodium Options, Remove Reloading Screen, Server Core, Sodium, Sodium Extra, StutterFix, ThreadTweak, ThreatenGL, Translations for Sodium, Video Tape, YetAnotherConfigLib, YourOptions Shall Be Respected, Zoomify, e4mc, Carpet, Controlify, Chunks fade in, Iris Shaders, LambDynamicLights, More Chat History, NoChat Reports, Paginated Advancements & Custom Frames, World Edit.
Изображение 1 из 2
От такого количества модов у меня по позвоночнику пробежала дрожь. Minecraft не известна как требовательная игра, она будет работать практически на чем угодно, но, конечно, есть предел тому, сколько модов и сколько схем она может запустить в любой момент времени, прежде чем наступит полный крах.
“Из-за размера компьютера, ваниль Minecraft с трудом запускается на моем ПК из-за масштаба. По этой причине у меня есть список модов для оптимизации Minecraft , чтобы получить значительно более высокую частоту кадров”.
Эта модифицированная версия Minecraft работает просто отлично.
Вы, возможно, удивитесь, узнав, что ПК Боулдса – это не огромная башня, как можно было бы предположить, напичканная несколькими высококлассными видеокартами Nvidia и чипом AMD EPYC. Это игровой ноутбук Lenovo Legion 7 Gen 6, оснащенный Ryzen 7 5800H, RTX 3070, 32 ГБ оперативной памяти и двумя твердотельными накопителями емкостью 1 ТБ.
Ноутбук Боулдса демонстрирует впечатляющие 470-940 кадров в секунду во время полета по калькулятору. Я ожидал гораздо, гораздо худшего – например, 10 fps в хороший день, вроде как хуже. Но нет, все идет довольно гладко. И файл мира занимает всего 843 МБ.
Что дальше?
Этот ПК еще не закончен. Он возможно наполовину готово. Еще предстоит много работы, чтобы привести его в полную готовность, но Боулдс хочет закончить ее очень скоро. Он надеется, что компьютер заработает к тому времени, когда он закончит школу, то есть через… два месяца.
“Для этого проекта я хочу создать программный счетчик (PC), регистр адреса памяти (MAR), регистр данных памяти (MDR), регистр текущих инструкций (CIR), кэш процессора, оперативную и основную память. Я хотел бы иметь интерфейс, с помощью которого Вы могли бы запрограммировать файл инструкций в оперативную память и перенести его в основную память, когда Вы закончите работу с ним”.
“Итак, запись, сохранение и загрузка программ”.
Идея заключается в том, что со временем компьютер можно будет запрограммировать на выполнение определенных программ без ручного ввода, который требуется сегодня.
“Я хочу иметь возможность программировать с помощью компьютера, используя пользовательский интерфейс (UI), который облегчит программирование с помощью пользовательского языка ассемблера, такого как настоящий ассемблерный код ARM”, – объясняет Боулдс, называя нынешний опыт программирования “ужасным”.
Более того, в эту конструкцию можно внести дополнительные оптимизации. Для начала, то, как она построена сегодня, опирается на техники и подходы, соответствующие тем, которые используются на макетной плате, физическом устройстве. Если отбросить все практические ограничения и техники реального мира и погрузиться в удивительный мир Redstone, можно добиться гораздо большего.
Не то чтобы это был новый смелый мир для Minecraft. Боулдс был вдохновлен другими Minecraft создатели, такие как СетБлинг (SethBling), а также рекомендовал другим ознакомиться с обучающими уроками от Маттбатвингса (mattbatwings). В серии видеороликов от mattbatwings рассказывается о том, как собрать компьютер из редстоуна с нуля, – удобный ресурс для начинающих строителей.
Watch На
В свою очередь, Боулдс говорит, что на TikTok его вдохновила попытка научить других создавать логику с помощью Редстоуна.
“Это остается моим забавным хобби, а не работой. Но, несмотря на это, мне нравится создавать контент, который имеет образовательные достоинства, показывая концепции математики, электротехники и информатики в веселой и увлекательной форме с помощью коротких видео”.
Это последовало за его огромным успехом, когда он демонстрировал свое вычислительное творение: 15,4 миллиона просмотров и до сих пор. И это еще даже не полностью построенное.
