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可行性验证：单三态计算器
这是第四篇文章，后续内容将陆续发布。目录如下：
- 数到三：一（三进制复用器与加法器）
- 数到三：二（存储单元
- 数到三：三（计数器）
- 数到三：四（单三进制位计算器与指令系统）
以下是本文讨论的核心硬件实物图（跳线之王！）：
远期规划：三态计算器的指令系统
如先前所述，我的目标是构建一个基于三态逻辑的简易可编程硬件设备。目前倾向于采用 此处
提出的指令系统：
- 每条指令长度固定（5个三态位）
- 2个三态位用于指令标识符，3个三态位（一个三态组）用于参数
NN(-4) — 未来扩展（带进位/借位的加减法、根据符号标志和进位标志跳过指令等）
NO(-3) — 跳转至ttt地址（未来可通过R13寄存器切换内存段）
NP(-2) — 对R1和R2执行OPB ttt（通用二元指令，R3和R4提供额外参数），设置符号标志
ON(-1) — 对R1执行OPA ttt（通用一元指令，结果写入R1），设置符号标志
OO(0) — 寄存器复制（详见下文）
OP(+1) — 将三态组写入R1寄存器
PN(+2) — 将三态组写入R2寄存器
PO(+3) — 将三态组写入R3寄存器
PP(+4) — 将三态组写入R4寄存器
寄存器复制操作：
指令编码 -> 功能描述 OONNN -> 复制R1到R13 OONNO -> 复制R1到R12 OONNP -> 复制R1到R11 OONON -> 复制R1到R10 OONOO -> 复制R1到R9 OONOP -> 复制R1到R8 OOPON -> 复制R1到R7 OOPOO -> 复制R1到R6 OOPOP -> 复制R1到R5 OOONN -> 复制R1到R4 OOONO -> 复制R1到R3 OOONP -> 复制R1到R2 OOOON -> R1减1并设置符号标志 OOOOO -> 检查R1并设置符号标志 OOOOP -> R1加1并设置符号标志 OOOPN -> 复制R2到R1 OOOPO -> 复制R3到R1 OOOPP -> 复制R4到R1 OOPNN -> 复制R5到R1 OOPNO -> 复制R6到R1 OOPNP -> 复制R7到R1 OOPON -> 复制R8到R1 OOPOO -> 复制R9到R1 OOPOP -> 复制R10到R1 OOPPN -> 复制R11到R1 OOPPO -> 复制R12到R1 OOPPP -> 复制R13到R1
注意：复制操作仅涉及R1寄存器。其他寄存器间的复制需分两步完成，但指令参数的三态位允许寻址多达13个寄存器。
指令存储器将使用三态开关实现。由于指令参数为三态组，指令存储器仅支持三态地址（27条指令），容量不足。因此将采用多段内存设计，R13寄存器用于切换段，形成六态地址总线。实际指令内存容量仅受限于焊接工作量。
单个指令段由15块如下电路板组成：
每块板搭载9个三态开关，指令通过双色LED直观显示。
但在焊接数百个三态复用器前，需先验证基础架构的可行性——构建更简易的计算器。
当前任务：单三态计算器
简化至极限：
仅支持9条指令，每条由高两位三态位（I）和低两位三态位（J）定义：
IJ
NN — 复制R1至R4
NO — 复制R1至R3
NP — 复制R1至R2
ON — R1减1并设置符号标志
OO — 检查R1并设置符号标志
OP — R1加1并设置符号标志
PN — 复制R2至R1
PO — 复制R3至R1
PP — 复制R4至R1四组单三态寄存器+符号标志
无指令存储器，无需指令计数器
寄存器构建
采用模块化组装与测试，避免密集布线错误。四组电平触发存储单元（参见 第二篇文章 ）结构如下：
为简化接口，寄存器通过1-4复用器寻址（简化版1-9复用器）：
寄存器模块输入为两位三态地址，输出对应存储单元的C、A、Q引脚。测试视频如下：
时序控制与地址分配
寄存器复制通过中间缓冲器完成：
- 负时钟电平：数据从寄存器复制至缓冲器
- 正时钟电平：数据从缓冲器复制至目标寄存器
地址分配逻辑基于指令码（IJ）和时钟信号（CLK）：
红色复用器生成源地址，绿色复用器生成目标地址，蓝色复用器根据CLK切换模式。测试视频如下：
数据复制与运算逻辑
基础复制逻辑：
当指令高位非零时，缓冲器输出直连至存储器输入；当高位为零时，通过半加器（参见 第一篇文章 ）执行加减操作并更新符号标志。完整计算器架构如下：
实物组装图：
测试过程中发现的劣质跳线（致敬东方合作伙伴！）：
总结
三态计算器的构建路径已明确，需投入约300-400个三态复用器。
- 算术逻辑单元（ALU）需为每个三态位独立设计
- 需扩展寄存器、指令计数器、指令存储器及解码电路
欢迎提出新思路与建议！