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關(guān)卡展示

出現(xiàn)了，長度 25 的數(shù)據(jù)包，所有關(guān)卡里最長的，沒有之一。

本關(guān)里，我們的線路板上已經(jīng)固定好了兩個神經(jīng)處理單元：LOGOS 和 TELOS。這兩個元件占用空間極大，且已被焊死在電路板上，不能移動，非?？印?/p>

這兩個元件左側(cè)的 x 口會不定期地發(fā)送一些長度為 25 的數(shù)據(jù)包，設(shè)這些數(shù)字為 a~y。僅當(dāng)收到的數(shù)據(jù)包滿足 a - b + c - d + e - ... - x + y = 0 時，才向【網(wǎng)眼數(shù)據(jù)】端口發(fā)送收到的數(shù)據(jù)包。否則視為數(shù)據(jù)包已損壞，直接丟棄。

與此同時，我們需要每隔 5 秒給?LOGOS 和 TELOS 右側(cè)的泵端口發(fā)送一次心跳信號。特殊地，當(dāng)輸入端生成了新的數(shù)據(jù)包時，立刻啟動心跳，并重置計時器。

本關(guān)需要 5 塊芯片和 2 塊 RAM 在一起分工合作，且需要用到一個我雪藏至今，終于不得不點破的隱藏特性。電路圖如下所示：

放置在 LOGOS 左右兩側(cè)的芯片分別用于接收 LOGOS 的數(shù)據(jù)包及控制 LOGOS 的心跳，分別為 1、2 號芯片；放置在 TELOS?左右兩側(cè)的芯片分別用于接收 TELOS?的數(shù)據(jù)包及控制 TELOS?的心跳，分別為?3、4?號芯片；最左側(cè)的芯片連接著用于存儲數(shù)據(jù)包的兩塊 RAM 以及【網(wǎng)眼輸出】的最終輸出口，為 5 號芯片。

你可能會覺得 1、2 號芯片的連線有點奇怪。1 號芯片的 x0 口，以及 2 號芯片的 x1 口，各有一截導(dǎo)線露在外面，但看上去又沒跟任何端口相接。與此同時，LOGOS 和 TELOS 中間的那一條導(dǎo)線是從哪來的，找不到源頭呀？

其實，這個游戲的導(dǎo)線，不僅可以放置在線路板的空白位置，還可以放在芯片的背面。當(dāng)線路板的空間捉襟見肘時，我們?nèi)匀豢梢岳迷趁娴目捎每臻g，來連接導(dǎo)線。我們按住 TAB 鍵，可以看到電路板的透視圖：

破案了。1 號芯片的 x0 口，以及 3?號芯片的 x1 口的導(dǎo)線的電流匯集到了 LOGOS 和 TELOS 中間的那一條路上，之后又分流到了右側(cè)控制各自心跳的 2、4 號芯片上。這種從元件背面穿過的導(dǎo)線（簡稱【背線】，下同）有兩種畫法：一是按住 TAB 鍵后畫，二是先把導(dǎo)線畫好，再拖動元件到對應(yīng)的位置，讓元件“覆蓋到導(dǎo)線上面”。

以前的關(guān)卡，電路板的可用面積都十分充足，因此我一直沒有提到【背線】這樣的隱藏特性。但是這一關(guān)，因為兩塊巨大的神經(jīng)處理單元占用掉了相當(dāng)多的線路板面積，且無法移動，已經(jīng)屬于是不走背線就沒地方放置導(dǎo)線了。我不得已才點破了這個一直以來都被雪藏了的特性。

唉，明明電路板右邊還有那么多的空白。但凡這兩個大東西可以向右挪一格，我都不至于要這么尷尬地走背線。

本關(guān)的 LOGOS 和 TELOS 僅僅是名字不一樣，功能上是完全一樣的。為了降低問題復(fù)雜度，我們先考慮只監(jiān)視其中一塊主板，無視另一塊。觀察時序圖發(fā)現(xiàn)，第一個樣例里，【網(wǎng)眼輸出】端口打印出的都是 TELOS 的數(shù)據(jù)包。如果我們先實現(xiàn) LOGOS 的部分，那即使實現(xiàn)了也無法打印出任何數(shù)據(jù)包，也就無法驗證算法的正確性。所以這里我們先實現(xiàn)?TELOS 的部分。我們先寫出和 TELOS 直接相連的 3、4 號芯片的代碼：

3 號芯片每秒鐘都將 TELOS?中的首數(shù)字發(fā)給 4?號芯片，由它判斷是否需要開啟 TELOS?的心跳并重置計時器（mov x3 dat, mov dat?x1）。之后檢查首數(shù)字是否為 -999（tcp dat -999）。首數(shù)字是 -999 時，說明本秒沒有數(shù)據(jù)包，也就不需要計算校驗碼，更不需要向左側(cè)的 5 號芯片發(fā)送數(shù)據(jù)，此時直接關(guān)閉所有 + - 號指令跳到最后睡覺即可（slp 1）。首數(shù)字不為 -999 時，說明本秒鐘里會從 TELOS?收到一個長度為 25 的數(shù)據(jù)包。我們將首數(shù)字發(fā)給左側(cè)的 5 號芯片后（+ mov dat x0），接下來的第 5、6、7、8、9、4 行代碼構(gòu)成了一個“先判斷，后執(zhí)行”的循環(huán)：若前一個讀入的數(shù)字不為 -999（+ tgt dat -999），我們就將 acc 取反（+ mul -1）并加上這個數(shù)字（+ add dat）。做完這些后再從 TELOS?讀入下一個數(shù)字發(fā)出去（+ mov x3 dat, + jmp 4），如此循環(huán)，直到讀入的數(shù)字為 -999 為止。讀到 -999 后，將計算好的校驗碼發(fā)給 5 號芯片（- mov acc x0），并在發(fā)送完畢后，清除殘留在 acc 里的校驗碼數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備迎接下一次任務(wù)（- sub acc）。至此，本秒的任務(wù)就完成了，可以安心睡覺了（slp 1）。

也就是說，沒有從 x 口接收到數(shù)據(jù)包時（首數(shù)字是 -999），則只給 4?號芯片發(fā)信號，不給 5 號芯片發(fā)信號；一旦從 x 口接收到了數(shù)據(jù)包（首數(shù)字不是 -999），則除了要將首數(shù)字發(fā)給 4?號芯片外，還要不斷從 TELOS 中讀取數(shù)字發(fā)給 5 號芯片，把整個數(shù)據(jù)包都發(fā)給 5 號芯片，直到讀完數(shù)據(jù)包內(nèi)所有的數(shù)字，接收到 -999 為止。同時，因為循環(huán)結(jié)束的條件是【前一個接收到的數(shù)字是 -999】，所以剛接收到最后的 -999 時，也要將這個 -999 發(fā)送給 5 號芯片。這是為了給 5 號芯片發(fā)送一個結(jié)束信號。5 號芯片因為端口數(shù)量有限，只連接了 RAM 的數(shù)據(jù)口，沒有連接地址口，它自己無法方便地判定還剩余多少個數(shù)字要接收。這一點我們在說到 5 號芯片時也會去詳細(xì)解釋。

我們在接收數(shù)據(jù)包的過程中，是這樣迭代計算校驗碼的：

若前一個讀入的數(shù)字不為 -999（+ tgt dat -999），我們就將?acc 取反（+ mul -1）并加上這個數(shù)字（+ add dat）。

每讀入一個數(shù)字就將 acc 取反后再加上這個數(shù)字。而題目要求用第一個數(shù) 減去 第二個數(shù) 加上 第三個數(shù) 減去 第四個數(shù) 加上 第五個數(shù)……這樣的方式來計算校驗碼。這里，我這樣簡單迭代了一下，就規(guī)避掉了原始的“加減號反復(fù)橫跳”的運算。這是為什么呢？我們來分析一下：

• 當(dāng)收到第一個數(shù) a 時，acc 的值變成了：0 × (-1) + a = a；

• 當(dāng)收到第二個數(shù) b 時，acc 的值變成了：a × (-1) + b = -a + b；

• 當(dāng)收到第三個數(shù) c 時，acc 的值變成了：(-a + b) × (-1) + c = a - b + c；

• 當(dāng)收到第四個數(shù) d 時，acc 的值變成了：(a - b + c) × (-1) + d = -a + b - c + d；

• 當(dāng)收到第五個數(shù) e 時，acc 的值變成了：(-a + b - c + d) × (-1) + e = a - b + c - d + e；

• ……

當(dāng)?shù)降谄鏀?shù)項時，所有奇數(shù)項前都是 + 號，所有偶數(shù)項前都是 - 號；當(dāng)?shù)降谂紨?shù)項時，所有奇數(shù)項前都是 - 號，所有偶數(shù)項前都是 + 號。因此，如果數(shù)據(jù)包的長度是偶數(shù)，那么迭代后需要整體乘以 -1，將符號翻轉(zhuǎn)成“奇數(shù)項前是 + 號，偶數(shù)項前是 - 號”才能得到正確的校驗碼；而如果數(shù)據(jù)包的長度是奇數(shù)！迭代后就會直接滿足“奇數(shù)項前是 + 號，偶數(shù)項前是?-?號”這樣的條件，此時不用做任何處理，直接得到的就是最終的校驗碼！本題中，數(shù)據(jù)包的長度是 25，是奇數(shù)。因此只要按照這樣的方法迭代，就能得到正確的校驗碼。

然后是控制 TELOS?心跳的 4?號芯片。當(dāng)?3?號芯片發(fā)來的數(shù)字不是 -999 時（tgt?x1 -999），立刻產(chǎn)生心跳信號（+?mov 100 p0, slp 1），1 秒后同時重置心跳信號和計時器（+?mov p0 acc）。而當(dāng) 1 號芯片發(fā)來的首數(shù)字是 -999 時，需要判定 acc 是否到達(dá)了 4，即前一秒是不是計時器重置以來的第 4 秒（- teq acc 4）。前一秒尚未到達(dá)第 4 秒時，令計時器?+1（- add 1）；若前一秒到達(dá)了第 4 秒，則本秒是第 5 秒，同樣產(chǎn)生心跳信號（+ mov 100 p0, slp 1)，同樣在 1 秒鐘后重置心跳和計時器（+ mov p0 acc）。

最后的麻煩來了，長度為 25 的數(shù)據(jù)包，怎么存儲，并在校驗正確的情況下讀取并發(fā)送呢？請看和【網(wǎng)眼數(shù)據(jù)】端口通信的 5?號芯片的代碼：

每個數(shù)據(jù)包有 25 個數(shù)字，需要兩塊 RAM 才能存得下。這里，同時操作兩塊 RAM 的話，就只能連接數(shù)據(jù)口，而不能連接地址口了，如圖所示。不過，在這一關(guān)里，我們即使不連接地址口，也是可以完成任務(wù)的。

首先我們等待 3 號芯片的喚醒信號（slx x2）。3 號芯片一共會向本芯片發(fā)送（包括 -999 結(jié)束標(biāo)志在內(nèi)的）26 個數(shù)字，我們將第奇數(shù)個數(shù)字放在下方的 RAM 里（mov x2?x1），而將第偶數(shù)個數(shù)字放在上方的 RAM 里（mov x2?acc, mov acc x3）。每接收到一次第偶數(shù)個數(shù)字，就判斷剛才接收的數(shù)字是否是 -999（teq acc -999）。如果接收到的不是 -999，就說明仍有待接收的數(shù)字，此時關(guān)閉所有的 + 號指令，跳回第 1 行繼續(xù)接收，如此循環(huán)，直到接收到 -999 為止。接收到 -999 后，3 號芯片還會把校驗碼也發(fā)過來，我們檢查校驗碼是否為 0（+ teq x2?0）。當(dāng)校驗碼不為 0 時，說明我們收到了受損的數(shù)據(jù)包，直接什么都不做，關(guān)閉所有的 + 號指令，跳回第 1 行等待下一個數(shù)據(jù)包。而如果校驗碼為 0，說明收到的數(shù)據(jù)包是有效的，我們需要將這個數(shù)據(jù)包從 RAM 中重新讀出來，并發(fā)給【網(wǎng)眼數(shù)據(jù)】端口。

因為一共接收了（包括 -999 結(jié)束標(biāo)志在內(nèi)的）26 個數(shù)字，所以讀取之前，我們的兩塊 RAM 的地址指針都偏移到了原始地址?+13 的位置。這時候，我們需要同時讓兩塊 RAM 的地址都增加 1，這樣即可讓?RAM 指針偏移到相對原始地址 +14 的位置，即回到原位。這里，我們在一條指令里讀一個 RAM 的值，并寫給另一個 RAM，令兩塊 RAM 的指針都 +1（+ mov x1 x3）。發(fā)送數(shù)據(jù)包時，我們先從下方的 RAM 里讀取第奇數(shù)個數(shù)字直接發(fā)送（+ mov x1 x0），再從上方的 RAM 里讀取第偶數(shù)個數(shù)字暫存（+ mov x3 acc）。讀到第偶數(shù)個數(shù)字時，需要先判斷是否讀取到了結(jié)束標(biāo)志 -999（+ tcp?acc -999）。如果尚未讀到結(jié)束標(biāo)志，則說明讀到的是一個有效的“第偶數(shù)位數(shù)字”，將它發(fā)送給輸出端口后（+ mov acc x0），跳回到第 8 行繼續(xù)讀取下一組數(shù)字（+ jmp 8）。如此循環(huán)，直到讀到 -999 為止，當(dāng)前數(shù)據(jù)包就發(fā)送完畢了，跳回到第 1 行等待下一次任務(wù)即可。

點擊左下角的【模擬】，觀察時序圖：

發(fā)現(xiàn)【網(wǎng)眼輸出】和【TELOS 泵】的輸出都正確了?！綥OGOS 泵】因為還沒有寫入控制代碼，所以暫時沒有輸出信號。

現(xiàn)在我們要給 1、2 號芯片寫上代碼，讓?LOGOS 跑起來。1、2 號芯片的代碼和 3、4 號芯片的代碼非常相似，僅僅做了點微調(diào)。如下：

1 號芯片在 3 號芯片代碼的基礎(chǔ)上做了兩處修改：①1 號芯片改為 x0 口和右邊連接，x1 口和左邊連接，和 3 號芯片正好反過來，因此代碼里的 x0、x1 做了互換；②第 2、3 行代碼的順序做了調(diào)整。3 號芯片中是先發(fā)心跳信號再判斷首數(shù)字是不是 -999，而 1 號芯片是先判斷首數(shù)字是不是 -999，激活 + - 號后再發(fā)心跳信號。

2 號芯片的代碼乍一看你可能會覺得很奇怪，為什么在測試指令之前就出現(xiàn)了帶 + 號前綴的指令呢？其實對比一下 2 號和 4 號芯片的代碼：

你會發(fā)現(xiàn) 2 號芯片其實是將 4 號芯片的后兩行代碼挪到了最前方，然后把 slp 指令改為了 slx 指令。由于上電后 +、- 號前綴都處于關(guān)閉狀態(tài)，帶 + 號前綴的指令在第一秒里一定不會被執(zhí)行。因此，2 號芯片的代碼等價于以下代碼：

實際上只是將 4 號芯片里的 slp 1（睡一秒后自然醒）改為了 slx x1（等待別人叫醒），并在開頭加了一句?@ slx x1 而已。

以上的改動都是為了時序同步上的需要。LOGOS 和 TELOS 兩塊巨大的神經(jīng)處理單元中間只有短短的一行空白可以讓導(dǎo)線經(jīng)過，右邊的兩塊芯片都通過這同一根導(dǎo)線接收數(shù)據(jù)，因此時序上的同步很重要。如果兩塊芯片互相接收到了原本是發(fā)給對方的數(shù)據(jù)，就會導(dǎo)致心跳信號的混亂。

3 號芯片先發(fā)送首數(shù)字，再判斷它是不是 -999；1 號芯片先判斷首數(shù)字是不是 -999，激活 + - 號后再發(fā)送它。中間狹窄通路上的導(dǎo)線，每秒鐘都會有兩個數(shù)字在跑。我們經(jīng)過以上同步處理后，可以確保在這條狹窄的通路上，TELOS 的數(shù)字一定在前，LOGOS 的數(shù)字一定在后。右側(cè)的 4 號、2 號芯片則是：數(shù)據(jù)還在狹窄通路上行進(jìn)的時候，4 號芯片就已經(jīng)迫不及待了（tgt x1 -999），而 2 號芯片還在呼呼大睡（slx x1）；數(shù)據(jù)到達(dá)后，4 號芯片“快人一步”將第一個數(shù)字（TELOS）拿走的時候，2 號芯片才剛醒，等到撐完懶腰以后，就只能拿走第二個數(shù)字（LOGOS）了。

我們這樣微調(diào)了一下時序以后，就可以確保數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收都處于有序狀態(tài)，這樣右側(cè)的兩塊芯片收到的都是自己所需要的數(shù)字，不會產(chǎn)生混亂。

點擊左下角的【模擬】，稍等片刻，便會彈出結(jié)算界面：

各位，別急著走，這還不是最終 BOSS 關(guān)，最終 BOSS 關(guān)是編號為 3113 的隱藏關(guān)第 3 關(guān)。最終 BOSS 關(guān)就算世界紀(jì)錄，電量也超過了 5K，可想而知復(fù)雜度有多高。