Генератор случайных чисел (LFSR)

Входы (Inputs)

Выходы (Outputs)

Логика работы

Настоящий игральный кубик честно непредсказуем. Цифровой схеме проще притворяться: LFSR — это 8-битная карусель из триггеров, где каждый такт биты сдвигаются, а на освободившееся место через XOR подмешивается сумма нескольких битов состояния. Глазу кажется хаос, хотя внутри — строгая математика.

Главное свойство — детерминированность. Стартовое значение 0x9C и полином x⁸ + x⁶ + x⁵ + x⁴ + 1 жёстко задают каждый следующий шаг: новый бит равен state[7] ⊕ state[5] ⊕ state[4] ⊕ state[3], остальные биты сдвигаются влево. Пример: 0x9C (156) → 0x39 (57) → 0x73 (115) — и так все 255 ненулевых значений подряд, после чего круг замыкается.

Нюанс: состояние 0x00 — ловушка. XOR нулей даёт ноль, и регистр застревает в нём навсегда, поэтому seed никогда не должен быть нулевым. А читается значение как обычное устройство ввода-вывода: IO_SEL = 1, DevAddr = 0x1A — порт 0xFA.

Примеры (последовательность тактов)

Бросок кубика из этой последовательности: LDA 250 читает порт, AND 7 обрезает до 0–7, ADD 1 поднимает до 1–8.

Применение

Уровень 26 «Бросок кубика» учит читать LFSR: LDA 250 кладёт случайный байт в аккумулятор, AND 7 обрезает его до диапазона 0–7, ADD 1 поднимает до 1–8, а лишние значения отбрасываются условным переходом. На уровне 29 так же рождаются координаты еды в Змейке: AND 15 даёт число 0–15 — ровно размер игрового поля.

Конкретное применение: тактируй LFSR каждым тактом Clock непрерывно, а читай порт только в момент выбора — тогда «случайность» зависит от того, на каком такте программа заглянула в регистр. Тот же приём годится для поведения врагов и любых случайных событий в играх на процессоре курса.