如何用 C++ 模拟数字电路（只有输入/输出，没有图形）

Question

我需要在 C++ 中基于输入/输出创建数字电路的模拟。

输入以一系列元素（or、and、nand 等）和这些元素引脚之间的连接列表的形式给出（即元素 1 的输入引脚 1 连接到元素 2 的输出引脚）。

源被认为是只有一个输出引脚的元素，并且在输入文件的末尾，描述了源，例如它是周期性的，还是随机时刻的自定义 1 或 0。

探针位于电路的末端，它被视为只有一个输入引脚的元件，并且自然地在任何时间点检查信号的值是 0 还是 1。

所以我的问题是，如何创建代表电路的数据结构？它可以像一个元素的连接列表，还是每个元素都应该有指向其他元素的指针？如何在整个电路模型中传输信号？

Answer 1

您所描述的是一种名为“基于流的编程”的编程范例。

如果您有兴趣，我开发了一个 C++ 面向对象的基于流程的编程库，名为 DSPatch （或“派遣”）。通用的面向对象的 API 允许您创建和路由几乎任何类型的可想象的流程链，从基本逻辑电路到成熟的电子仿真。它速度快，非常易于使用，并且免费供个人/专有使用。

Answer 2

1. 从组件的基类开始：

   类组件
   {
       组件**输入；
       组件**输出；
       int 输入数量；
       int 输出数量；
       虚拟 PropagateLogic() = 0;
   }
   

2. 对特定逻辑实现的基组件进行子类化。

3. 添加代码来告诉组件需要多少个输入/输出。
4. 通过分配指针来连接电路
5. ......最后，当您想要执行电路时，从输入开始并沿着链调用传播。

Answer 3

我想说你应该寻找类似图表的结构。您可以添加一个字段，指定其是否处于活动状态/打开状态，并将所有传入数据中继到活动的相邻节点。但这可能会更倾向于 AN 方向。

Answer 4

一定要把它存储在图表中。

对于简单的模拟，存储连接应该足够了，可以进行数据流模拟。

如果您正在做更复杂的事情，例如希望能够检测危险，您必须存储基本构建块的延迟和电线的长度。然后，您可以构建一个基于时间的系统，其中线路上的每个变化都会在设备输出线路上的特定（可能不完全确定）时间触发。