关于 Gate Garden

Wire logic gates to match truth tables in this free online digital logic game about Boolean algebra, adders and building a CPU.

Gate Garden 是一款数字逻辑游戏,你通过连接真实的布尔门来满足真值表合约。你种下的每颗芯片都模拟了处理器内部的物理门:AND、OR、NOT、XOR、NAND 和 NOR 都是把电压变成计算中 0 和 1 的微型晶体管电路。

每份合约都是真实的布尔函数。最初的订单只要单个逻辑门,然后 XOR 合约让你发现 A XOR B 等于 (A OR B) AND NOT (A AND B)。仅限 NAND 的合约重现了一个著名结论:因为 NAND 功能完备,任何电路都能只用它重建,许多真实芯片正是这样制造的。半加器把 1 位和拆成和位与进位位,全加器把这套逻辑串起来,最终的 ALU 合约则像 CPU 的算术逻辑单元一样对 4 位数加减。

这正是计算机的组织方式:晶体管组成逻辑门,逻辑门组成加法器,加法器组成 ALU —— 那个运行你打开过的每个应用的计算心脏。学会把真值表分解成逻辑门,是计算机工程和数字设计的基础。

核心科学概念

• 逻辑门:AND、OR、NOT、XOR、NAND、NOR
• 真值表描述每一种输入-输出组合
• NAND 的功能完备性
• 半加器、全加器与行波进位
• ALU 与二进制补码减法

你将学到

• 如何把真值表分解成逻辑门
• 为什么只靠 NAND 就能构建任何电路
• 链式加法器如何长成一台可用的 ALU

年级: 初中、高中

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玩法介绍

1. 种下逻辑门 在下方部件栏选一个芯片,再点一块苗床格子把门种下。
2. 培育藤蔓 从圆形输出引脚拖到输入引脚,长出导线。一个输出可以供给多个输入。
3. 试探输入 点击左轨上的开关实时切换,看信号沿着你的导线流动。
4. 匹配真值表 每份合约在顶部显示真值表。你的电路必须匹配每一行。
5. 验证并得分 按下 VERIFY 测试每种输入组合。不匹配会消耗主板完整度;低于标准数的建造会获得奖励。
6. NAND 与 ALU 后续合约只允许用 NAND。先种加法器,再唤醒 4 位 ALU 头目。

常见问题

Gate Garden 是免费的吗？

是的。Gate Garden 在浏览器中完全免费。无需下载、安装或注册账号。

Gate Garden 适合哪个年级？

Gate Garden 专为 初中、高中 学生设计，适合课堂活动或课后作业。

Gate Garden 可以在手机和平板上玩吗？

可以。Gate Garden 可在任何现代浏览器中运行，支持台式电脑、Chromebook、平板和手机（横屏模式）。

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