Arithmetic EngineとComponent Factory【Turing Complete編】
はじめに
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Arithmetic Engineステージ
Arithmetic Engineステージのゴールは、ALU（演算装置）を組むことです。
| 入力 | ・CODE：8ビット。演算の内容をビット列で指示する。 0000 0000bならOR 0000 0001bならNAND 0000 0010bならNOR 0000 0011bならAND 0000 0100bならADD 0000 0101bならSUB それ以外はなし。 ・Input 1：8ビット。演算対象。 ・Input 2：8ビット。演算対象。 |
| 出力 | ・Ouput：8ビット |
Arithmetic Engineステージを解く
1：回路の設計方針を検討する
Logic Engine回路が引き継がれて表示されますので、これをベースに作ることにします。
Logic Engine回路ではOR、NAND、NOR、ANDといった4つのビット演算をサポートしていました。一方、今回のArithmetic Engine回路では、ADD、SUBといった演算が追加されます。
演算に対応するCODEについては、0～3まで共通です。
よって、8ビットデコーダーの4番目のワイヤーにADD演算回路、5番目のワイヤーにSUB演算回路をつなげればよいとわかります。
2：3桁のCODEに対応する
CODEの最大値が0000 0101bなので、3桁目（4の位）まで使います。
これに対応させるために、Byte Splitterコンポーネントと8 Bit decoderコンポーネント間に1本のワイヤーを追加します。
3：ADD演算を実装する
2つの1バイトデータを加算するには、（1バイトの入力を想定した）Addコンポーネントを使えばよさそうです。
出力は1バイトであり、桁上がり分を処理しようがないので、桁上がりが起きても捨てることにします。
ADD演算の仕組みを内蔵すると、次のようになります。
4：SUB演算を実装する
Input 1のデータからInput 2のデータを引く処理になります。
言い換えれば、Input 1のデータに「Input 2の反転データ」を足す処理になります。
1バイトデータを反転させるには、Negateコンポーネントを使えます。
なお、Negateコンポーネントの内部処理については、以下の記事を参考にしてください。
https://akademeia.info/?p=29011以上を踏まえて、SUB演算回路を追加すると、次のようになります。
5：テストする
クリアすると、ALUコンポーネントがアンロックされます。
Component Factoryステージ
自由に回路を作れるサンドボックス的なステージです。
作った回路は、以降のステージでCUSTOMからコンポーネントとして呼び出せます。
解くべき回路はなく、開くだけでクリア扱いになり、次に進めます。
