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現(xiàn)在有兩名學(xué)員要練習(xí)射擊。你現(xiàn)在要設(shè)計(jì)這么一個(gè)用來(lái)練習(xí)打靶的機(jī)器：

• 每一發(fā)的得分是根據(jù)命中位置和靶心間的直線距離決定的，(x0, y0) 和 (x1, y1) 間的距離的計(jì)算方法是初中知識(shí)，在座的各位應(yīng)該都知道：根號(hào)[(y1 - y0)2 + (x1 - x0)2]。設(shè)命中位置和靶心的距離為 d，當(dāng) d < 10 時(shí)，得分 +4；當(dāng) 10 ≤ d < 20 時(shí)，得分 +2；當(dāng) 20 ≤ d < 30 時(shí)，得分 + 1；當(dāng) d ≥ 30 時(shí)，得分 -2。
  

• 初始狀態(tài)下，打靶機(jī)上不顯示任何數(shù)字。兩名學(xué)員各發(fā)射 4 發(fā)子彈。從學(xué)員 1?發(fā)射第 1 發(fā)子彈開(kāi)始，到學(xué)員 2?發(fā)射完第 4 發(fā)子彈為止，打靶機(jī)上要保持顯示兩名學(xué)員的實(shí)時(shí)分?jǐn)?shù)。等 8?發(fā)子彈全部發(fā)射完畢后，顯示器將最終得分閃爍?3 次后關(guān)閉。

• 本次的顯示器和我們以往遇到的顯示器不一樣。以往的顯示器只要發(fā)送一次數(shù)字就可以保持顯示該數(shù)字，直到發(fā)送 -999 才關(guān)閉；這次的顯示器如果你需要維持顯示，那么必須不間斷地發(fā)送數(shù)字。只要某一秒內(nèi)你沒(méi)有發(fā)送數(shù)字，顯示器就會(huì)關(guān)閉。

又是一道分工合作的題。當(dāng)然這次的分工合作比起第 1 關(guān)的“流水線”還是要復(fù)雜一點(diǎn)的?；仡櫼幌碌?1?關(guān)：總監(jiān)把存／取的任務(wù)類型通過(guò)廣播通知一下，然后將要存／取的食品編號(hào)告訴數(shù)據(jù)庫(kù)管理員芯片，就去睡覺(jué)了；管理員修改了數(shù)據(jù)庫(kù)以后，通知完了后面的工人芯片后，也去睡覺(jué)了。直到最后工人忙完，一項(xiàng)任務(wù)就自然完成了。整個(gè)流程就是從上到下一層一層傳話，下級(jí)干完了自己的事情也不需要向上級(jí)匯報(bào)的那種。

但是本題里，存在一個(gè)“下級(jí)向上級(jí)反饋”的過(guò)程。我們的核心芯片在收到打靶信號(hào)后，需要委托下級(jí) A 根據(jù)本次命中的位置計(jì)算得分。然后收到 A 的反饋后，將分差告知另外兩個(gè)用于顯示學(xué)員分?jǐn)?shù)的下級(jí)，由它們來(lái)更新顯示器上的數(shù)字。本題里，我們的核心芯片擔(dān)任了“兩頭跑”的任務(wù)。因?yàn)樗獌深^跑，所以位置上放在中間是最合適的。我們先將本題的電路圖搭出來(lái)。每塊芯片我都用注釋的方式解釋了要完成什么任務(wù)。

我們先從兩頭跑的中央芯片開(kāi)始寫(xiě)起。

本芯片的 acc 寄存器用來(lái)記錄已經(jīng)發(fā)出去的子彈數(shù)量。首先檢查【檢測(cè)】端口是不是激活狀態(tài)（tcp p0 50）。當(dāng)該端口為 100 時(shí)，說(shuō)明有學(xué)員發(fā)射了 1 發(fā)子彈，令已發(fā)子彈數(shù)量 +1（+ add 1），然后將新的已發(fā)子彈數(shù)量同步到廣播信號(hào)上去，供右側(cè)的芯片反復(fù)使用（+ mov acc p1）。每擊出?1 發(fā)子彈，我們都需要給左側(cè)芯片發(fā)一個(gè)常數(shù) 50 喚醒它，委托它計(jì)算本回合的得分（+ mov 50 x1）。等待左側(cè)芯片將本次射擊的得分計(jì)算完畢后，我們接收從左側(cè)芯片回傳的得分?jǐn)?shù)字，并發(fā)往右邊的芯片，喚醒它們?nèi)ジ嘛@示器上的數(shù)字（+ mov x1 x3）。而如果本秒里【檢測(cè)】端口的值為 0，說(shuō)明沒(méi)有學(xué)員發(fā)射子彈，本秒的學(xué)員得分自然就是 0，我們需要往右側(cè)的芯片里發(fā)送 0。但我們要注意，題目要求打了第一槍以后顯示屏才亮，所以僅當(dāng)已發(fā)子彈數(shù)量不為 0 時(shí)，我們才能喚醒它們，請(qǐng)它們點(diǎn)亮顯示屏（- teq acc 0, - mov 0 x3）。做完了兩頭跑的工作后，休眠一秒，進(jìn)入下一個(gè)機(jī)器周期（slp 1）。此時(shí)，若前一秒鐘發(fā)射了子彈，且發(fā)射的是第 8 發(fā)子彈（+ teq acc 8），則同時(shí)清空 acc 寄存器和廣播信號(hào)，將已發(fā)彈藥數(shù)清零，準(zhǔn)備開(kāi)啟下一輪練習(xí)（+ mov p1 acc）。

為什么 teq acc 8 這條判斷要加上 + 號(hào)呢？因?yàn)?，?dāng)前一秒鐘發(fā)射了第 8 發(fā)子彈時(shí)，這一秒鐘就會(huì)立刻將已發(fā)子彈數(shù)清零。所以可以反推出，值為 8 的 acc 只能存活 1 秒鐘，且存活的那 1 秒里，【檢測(cè)】信號(hào)一定是 100。因此，根據(jù)【原命題和逆否命題等價(jià)】的原則，如果前一秒的【檢測(cè)】信號(hào)是 0，那 acc 的值一定不是 8。所以我們將 teq acc 8 這條測(cè)試指令加上了 + 號(hào)，這樣可以確保前一秒的【檢測(cè)】信號(hào)為 0，+ 號(hào)指令未激活時(shí)，跳過(guò)這條必然不成立的判斷，節(jié)省電量。

現(xiàn)在我們來(lái)寫(xiě)左邊芯片的“計(jì)算得分”的代碼。

兩點(diǎn)間的直線距離涉及到根號(hào)運(yùn)算，可假如我們真的去做根號(hào)運(yùn)算的話，那就過(guò)于復(fù)雜了，而且也沒(méi)有必要。因?yàn)槲覀冴P(guān)心的只是得分，而不關(guān)心得分是由【距離】還是【距離的平方】得來(lái)的。這里我們可以去掉開(kāi)方的過(guò)程，改為將【距離的平方】和得分建立如下的映射關(guān)系：

• 當(dāng) d2 < 100 時(shí)，得分 +4；

• 當(dāng) 100 ≤ d2 < 400 時(shí)，得分 +2；

• 當(dāng) 400?≤ d2 < 900 時(shí)，得分 +1；

• 當(dāng) d2 ≥ 900 時(shí)，得分 -2。

由于 MC 系列芯片在計(jì)算的過(guò)程中，出現(xiàn)上溢時(shí)會(huì)自動(dòng)取 999，所以 d2 和得分的映射關(guān)系只和 d2 的百位相關(guān)。我們可以在計(jì)算完 d2 后取百位，然后通過(guò) ROM 查表的方式來(lái)獲得得分。我們的 ROM 里，0 ~ 9 的地址對(duì)應(yīng)著不同的 d2 的百位，而每個(gè)格子表示【當(dāng)前的 d2 百位所對(duì)應(yīng)的得分】。當(dāng)我們得到 d2 的百位，并將 ROM 的地址置為該數(shù)字后，讀一次數(shù)據(jù)口，即得到了當(dāng)前距離下的得分。

那么我們現(xiàn)在來(lái)看代碼。根據(jù)題目提示，靶心的位置在 (50, 50)。那么我們只要計(jì)算 (y - 50)2 + (x - 50)2，即可得到 d2 的值。首先我們等待中央芯片的喚醒信號(hào)（slx x0）。喚醒后，我們首先計(jì)算?(y - 50)2 這部分的值（mov p0 acc, sub x0, mul acc），將該部分的值存入 dat 備用（mov acc dat）。注意以上的 -50 的部分（sub x0），必須使用 sub x0，不能使用 sub 50。因?yàn)槲覀儽仨殞⒅醒胄酒l(fā)來(lái)的常數(shù) 50 給吸收掉，否則會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行時(shí)阻塞。接下來(lái)我們繼續(xù)計(jì)算?(x - 50)2 這部分的值（mov p1?acc, sub 50, mul acc）。計(jì)算完畢后，加上原先存在 dat 里的?(y - 50)2，即得到了 d2 的值（add dat）。此時(shí)我們?nèi)〕鲈撝档陌傥粩?shù)（dgt 2），將 ROM 地址置為該數(shù)字（mov acc x3），讀取對(duì)應(yīng)地址處的得分?jǐn)?shù)字，并回傳給中央芯片，即完成本次任務(wù)（mov x2?x0）。

最后是右邊兩塊用于控制顯示器數(shù)碼管的芯片。代碼如下：

這兩塊芯片的代碼除了第 2~3?行的判斷不一樣以外，完全一致。首先都是等待中央芯片發(fā)來(lái)喚醒信號(hào)（slx x1）。中央芯片發(fā)送的是本秒內(nèi)的射擊得分。由于這個(gè)得分?jǐn)?shù)字只發(fā)一次，所以兩塊芯片中有且只有一塊芯片能接收這個(gè)得分?jǐn)?shù)字。此時(shí)我們需要判斷已發(fā)子彈數(shù)量是?≤ 4 還是 > 4（tcp p0 5 / tcp p0 4）。當(dāng)已發(fā)子彈數(shù)量?≤?4 時(shí)，正在行動(dòng)的是 1 號(hào)學(xué)員，此時(shí)得分應(yīng)該累加在 1 號(hào)學(xué)員身上，理應(yīng)由管理 1 號(hào)學(xué)員的下方芯片接收這個(gè)分?jǐn)?shù)值（- add x1）；而當(dāng)已發(fā)子彈數(shù)量 > 4 時(shí)，正在行動(dòng)的是 2 號(hào)學(xué)員，此時(shí)得分應(yīng)該累加在 2 號(hào)學(xué)員身上，理應(yīng)由管理 2 號(hào)學(xué)員的上方芯片接收這個(gè)分?jǐn)?shù)值（+ add x1）。

更新完了學(xué)員的得分后，兩塊芯片都將各自學(xué)員的實(shí)時(shí)得分發(fā)送到各自的輸出端口（mov acc x2）。此時(shí)我們需要判斷是否發(fā)完了所有 8 發(fā)子彈（+ teq p0?8）。如果沒(méi)有發(fā)完，那就跳回到第 1 行，重新等待喚醒；當(dāng)發(fā)完了 8 發(fā)子彈后，我們需要令顯示器閃爍 3 次（共計(jì) 3 個(gè) + slp 2 和?+ mov acc x2），并將各自的得分清零，準(zhǔn)備開(kāi)啟下一輪練習(xí)（+ sub acc）。

為什么這兩塊芯片里的 teq p0 8 這條判斷也都加上了 + 號(hào)呢？因?yàn)楫?dāng) p0 = 8 時(shí)，一定同時(shí)滿足 p0 > 5（下方芯片 + 號(hào)）和 p0 > 4（上方芯片 + 號(hào)）的條件。根據(jù)【原命題和逆否命題等價(jià)】的原則，當(dāng)?p0?滿足 p0 ≤ 5 和?p0 ≤ 4?中的至少一個(gè)條件時(shí)，p0 一定不等于 8。所以只有在 + 號(hào)指令激活的時(shí)候，執(zhí)行這條判斷才有意義。+ 號(hào)指令未激活時(shí)，我們完全可以跳過(guò)這條必然不成立的判斷，節(jié)省電量。

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