红石为什么能算数：用我的世界看懂逻辑门和二进制

很多人玩《我的世界》，卡在红石这一步。教程里的电路能照着摆，摆完却不知道那些线和火把在干什么，换个教程又得重新抄一遍。

其实红石没有想象中那么玄。它在绝大多数场合只关心一件事：这一格有没有信号。有就是通，没有就是断。计算机内部也只认两种状态，0 和 1。这不是巧合，两者用的是同一套逻辑。

这篇讲三件事。为什么两种状态就够用，几个最基本的逻辑门长什么样，以及 1+1 是怎样被一个电路算出来的。

一根线只有通和断

红石信号有强度，范围从 0 到 15，每经过一格红石粉衰减 1 点。单靠红石粉，信号传十几格就没了。这是新手搭长线路时最想不通的地方，明明接上去了，末端却没反应。

于是就有了中继器。很多人以为中继器是把信号加强，其实它做的是把信号重新算成 15 点强度，相当于让计数器归零重算。

顺带记住一个数字。中继器有延迟，最短 1 红石刻，也就是 0.1 秒，最长 0.4 秒，后面还会用到。

这里能看出红石和真实电路的区别。现实中的导线不需要每隔十几米插一个中继器，信号衰减是红石的设定，不是它的毛病。

两种状态为什么够用

十进制麻烦在于要区分十种状态。判断一根线是 0 还是 1，比判断它是 0 到 9 里的哪个容易得多。电路里最容易做对的事，就是有电和没电。

一位只能表示两个数，所以要用多位。八位能表示 256 个数，从 0 到 255，计算机里常见的 255 和 256 就是从这来的。

在红石里，多位就是多根线。一排红石线并排放着，每根代表一位。前面提到的那台玩家自制处理器，八位数据总线说白了就是八根并排的红石线，外围再挂上控制线路。

三个最基本的门

非门最简单。在方块上贴一个红石火把，它就成了反向开关：通电，火把灭；断电，火把亮。自动门、隐藏楼梯这类装置里几乎都有它。

或门是两根线汇到一起，任意一根有电，输出就有电。想让两个按钮任意按哪个都能开门，用的就是或门。不过两根线直接并在一起会互相干扰，实际搭的时候要用中继器或者固体方块隔开。

与门要求两个输入同时有电才输出。省事的搭法是先做或非门，把几根线接到同一个方块上、方块下面贴火把，火把亮着代表一根都没通，再在后面接一个非门，就成了与门。需要两把钥匙同时插入才开的保险门，用的是这套结构。

还有个异或门，两个输入不一样的时候才输出。日常装置里用得少，但它是加法器的主角。

1+1 是怎么算出来的

二进制加法只有四种情况。0 加 0 得 0，0 加 1 得 1，1 加 0 得 1，1 加 1 得 10，也就是本位 0、进位 1。

把这四种情况和上面两个门对照一下。本位的结果，输入不同的时候是 1、输入相同的时候是 0，跟异或门完全一致。进位的结果，只有两个输入都是 1 时才出现，跟与门完全一致。

所以一个异或门加一个与门就够算出一位加法，这个组合叫半加器。扩展成能接收上一次进位的版本就是全加器，需要两个半加器加一个或门。八个全加器串起来，能算八位数的加法。

到这里，一台机器会算数所需要的东西就齐了。剩下的事只是把这个结构复制得足够多。

一位叫 Sammyuri 的玩家花了七个月，搭出一台叫 CHUNGUS 2 的八位处理器：1 Hz 时钟，256 字节内存，四级流水线，四十多种运算功能，接上 32×32 的屏幕能玩俄罗斯方块、贪吃蛇和四子棋。作者自己说明过，视频里的游戏画面加速了几百到几千倍，不加速没法看。（规格与说明来自 PCWorld、Electronic Design 的公开报道）

按方块边长一米换算，这台处理器建在现实里大概有一栋楼那么大。还有人做过 32 位、带 2 KB 内存的版本，能跑斐波那契数列。

从一根线通不通，到能玩俄罗斯方块，中间确实只隔了逻辑门和二进制这两件事，剩下的部分是耐心和工程量。

第一个误区是把红石当电路学。红石里没有电压、电阻、电容，学不到模拟电路，它更像是数字逻辑的沙盘。

第二个是拿速度衡量红石。红石慢不是设计得差，而是游戏按刻更新，信号传播要时间。1 Hz 在红石处理器里已经是第一梯队，放在现实里慢得离谱，这两种慢不是一回事。

第三个是一上来就做计算机。实际需求里，大多数人只想让门自动开、让农场自动收。真要动手，建议按这个顺序：先用一个按钮控制一扇门，再做两个按钮都按下才开门，然后做任意一个按下就能开门。搭完这三个，逻辑门就不再是纸上的概念了。