【TIS-100 攻略】第 8~9 关：信号突变检测器、中断处理器
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第 8 关《信号突变检测器》（Signal Edge Detector）关卡展示
本关需要不断从 IN 中读取数据，仅当本次数字和上次数字的绝对差值大于等于 10 时，才向 OUT 输出 1，否则向 OUT 输出 0。
本关和上一关类似，同样需要将每一次的输入值读取两遍，一遍用来计算和上次数字的差值，另一遍用来记住本次的值，用于在下一次任务里计算和本次的差值。本关的代码如下：
上方节点和中央节点全部只用来传话（mov up down）。
左下角的节点收到 IN 传来的值后，将它存入 acc（mov up acc），并将同样的值向右发送两遍（mov acc right, mov acc right）。接下来是右边的节点：
首先将 acc 和左边发来的值做差值运算（sub left）。
然后检查差值是否小于 -9，即差值加上 9（add 9）后是否小于 0。
若差值小于 0，则跳到第 8 行执行（jlz 8），否则按顺序执行。代码里 add 9 和 sub left 谁先谁后不影响结果的正确性，截图里之所以先 add 9 再 sub left，是因为 sub left 这条指令需要等待数据从左侧节点传来。这样的话，与其干等，不如先把 add 9 这一步做了，后面就不用做了，这样可以节省总体的运行时间。
上面我们已经判断了差值是否小于 -9，而且如果满足条件的话就已经跳到了第 8 行了。如果还停留在第 4 行的话，说明差值是不小于 -9 的，那么我们还要进一步判定差值是否大于 9，即差值 -9 是否大于 0。现在 acc 里的值是差值 +9，我们现在要令 acc 减去 18，令它变成差值 -9（sub 18），然后判断此时的 acc 是否大于 0。
若大于 0，则同样跳到第 8 行执行（jgz 8）。
两条有条件跳转指令都指向了第 8 行这同一个跳转点，说明这是一个【或】逻辑，两个条件中任意一个成立，都跳转到这个位置去执行。如果此时还停留在第 6 行，就说明【差值 < -9】和【差值 > 9】这两个条件都不满足，此时直接向 OUT 口输出 0（mov 0 down），
并强制跳到第 9 行，无视第 8 行代码（jmp 9）。
接下来是第 8 行，只要满足【差值 < -9】和【差值 > 9】中的任意一条，就会来到这里，向 OUT 口输出 1（mov 1 down）。
输出完成后，我们读取左边节点第二次发来的 IN 值，并放入 acc 中，用作下一次计算差值的依据（mov left acc）。
点击左下角的【RUN】，稍等片刻，便会弹出结算界面：
第 9 关《中断处理器》（Interrupt Handler）关卡展示
这是我们遇到的第一个难度比较大的关卡。这一关一共有 4 路输入，每一路输入信号都只会是 0 或 1。本关要求，任何一路由 0 跳变成 1 时，视为这一路发生了中断，我们需要将发生中断的路数发送给 OUT。当没有任何中断出现时，向 OUT 发送 0。题目保证不会有多路信号同时发生跳变。
看到这个题目，你的第一反应可能还是沿袭上一关的思路：将本次输入信号发送两遍给邻居节点，由邻居节点计算差值决定要往输出口输出多少……
但是本关是四路输入信号，信号如何汇总是个大问题，更何况左下角还有一个损坏的节点，我们根本没法用那么多辅助节点，把每一路的输入信号都存下来，然后往下发两遍……
不过，有个条件我们可以利用一下，就是输入信号只有 0 和 1 两种。因此，我们可以把代码分成两部分：前一次是 0 时要干的事，以及前一次是 1 时要干的事。这两部分完全独立，互不干扰。这样就不需要用辅助节点把每次的输入量存下来然后发两遍了，我们直接用跳转指令定位到对应的代码块上就完事了。本关的代码如下：
前一次的信号是 1 时，不论本次收到的是什么数字，都无脑往下发 0；
前一次的信号是 0 时，如果本次收到的还是 0，那么仍然往下发 0；
仅当前一次的信号是 0，同时本次信号是 1 时，才往下发自己的路数。
上方的 4 个节点，除了最后一行发的路数分别是 1、2、3、4 外，其余代码都完全一致。我们挑最左边这个典型讲。
第 1~3 行代码是【前一次信号为 1】时要执行的操作，第 4~6 行代码是【前一次信号为 0】时要执行的操作。由于第一次收到任何数字都需要往下发 0，所以我们不妨设第一次之前不存在的“前一次信号”为 1。
前一次信号为 1 时，我们先把本次信号给收了（mov up acc）。
然后不论本次信号是啥，都无脑往下传 0（mov 0 down）。
到了这里，我们就需要根据本次收到的值来决定接下来停留在哪个代码块了。如果本次收到的值是 1，那么就跳回第 1 行，把程序牢牢固定在第 1~3 行的代码块中（jgz 1）。如果本次收到的值是 0，那么就放任程序流淌到第 4~6 行的代码块中。
前一次信号为 0 时，我们同样把本次信号收了（mov up acc），然后：
若本次信号仍是 0，则跳到第 2 行，往下传 0（jez 2, mov 0 down），然后由于本次信号是 0，所以接下来的 jgz 1 判定是必然不成立的，程序短暂逃离后，又被吸回了第 4~6 行的代码块中。
若本次信号为 1，则因为信号由 0 变成了 1，我们需要把当前的路数往下发（mov 1 down），发完后，程序会跳到第 1 行，也就是自动来到了【前一次信号为 1】的代码块中。
第 2~4 路的代码同理，只是发生中断时，输出的路数分别变成了 2、3、4。
下方的一排节点用于把上方这一排节点发的四个数字汇总到中间的 3 路节点上。1 路节点只会收到从上方发来的信号，无脑往右传（mov up right）；4 路节点同样只会收到上方发来的信号，无脑往左传（mov up left）；2 路节点会收到上方和左方发来的信号，依次传给右边的 3 路节点（mov up right, mov left right）。3 路节点是所有信号的汇合点，它会从上方收到一个信号，从左方收到两个信号，从右方收到一个信号。因为不会有多路中断同时发生，所以这些信号中至多只有一个非 0 信号。我们只需要把这些信号加起来（mov up acc, add left, add right, add left），就能发现是哪路发生了中断。我们直接将累加后的值往下发（mov acc down），委托下方的节点传话给 OUT（mov up down），就完成了任务。
这里要注意一下我汇总各路信号的过程，先读一次左路（add left），接着读一次右路（add right），最后再读一次左路（add left）。为什么我要使用这样反复横跳的读取方式，而不用看起来更舒服的【读完一边再读另一边】的方式呢？因为左路的两组信号，一组是自己的，一组是从它的左边传来的。左边的节点只有传完了第一个信号，才会再从它的左边读取第二个信号传给右边。也就是，左路的两个信号间有一定的时间差。为了效率最大化，我们选择在这个时间差里读取早已等候多时的右路信号，等到读完右路信号后，左路的第二个信号正好也传过来了。这样我们的时间就一点都没浪费。
点击左下角的【RUN】，稍等片刻，便会弹出结算界面：
要不是看到我的智乃酱比我的行数还少，我真的就以为我的行数是全球最优的了。毕竟在直方图最左端嘛。真不知道她的 23 行代码是怎么做到的，比我还厉害。
优化代码行数
智乃酱出来了，告诉了我怎么才能写出最省行数的代码。最省行数的方法跟上一关的套路是一样的，检测本次发生了中断的路数，和上一次的状态值进行比较，得出结论。
第 1 路直接将 IN.1 的信号往右传（mov up right）。
第 2 路将 IN.2 的信号乘以 2（mov up acc, add acc），由 0/1 变成 0/2 后往右传（mov acc right）。接着把左边传来的 1 路信号也往右传（mov left right）。
第 4 路将 IN.4 的信号乘以 4（mov up acc, add acc, add acc），由 0/1 变成 0/4 后往右传（mov acc left）。
最麻烦的是第 3 路。首先第 3 路需要将信号乘以 3，而我们使用 add acc 这样的指令只能将原数乘以各种 2 的幂，3 不是 2 的幂，我们无法用这样的方法得到原数乘以 3 的值。但由于输入信号只有 0/1 两种，所以我们使用按条件跳转指令将原信号转换成 0/3。具体做法如下：
首先我们将 IN.3 的信号存入 acc（mov up acc），
然后判断该信号值是否为 0。该信号为 0 时，直接跳到第 4 行执行，跳过第 3 行代码（jez 4）。
仅当原信号不为 0 时，我们才在原信号的基础上 +2（add 2）。这样我们就把 3 路信号由原始的 0/1 转换成了 0/3。
从第 4 行开始，我们把其他几路传来的信号加在了一起（add left），
（add right）
（add left）
并将累加后的信号往下传两遍（mov acc down, mov acc down）。和上一关的方案是同样的道理，一遍用来计算和上次数字的差值，另一遍用来记住本次的值，用于在下一次任务里计算和本次的差值。
中央节点纯粹带路党（mov up down）。下方节点的代码跟上一关是差不多的，简单讲一下：
首先将上一次的信号值和本次的信号值做差（sub up）。
若为负数，则跳到第 4 行执行（jlz 4），否则按顺序执行。
上一次的信号值和本次的信号值之差为 0 或正数时，说明本回合里没有信号突变，或者本次的信号值更小，有一路信号从 1 变成了 0。此时我们只需简单清空 acc 即可（sub acc）。
上一次的信号值和本次的信号值之差为负数时，说明本次的信号值更大，本回合里有一路信号从 0 变成了 1。此时我们对该负数取绝对值，得到由 0 跳变成了 1 的路数（neg）。注意：差值为非负数时，这条 neg 指令一样会被执行到，不过因为 0 的相反数仍是 0，所以这时候 neg 就相当于空操作指令，两条分支就得以共用代码。
将 acc 值向下输出（mov acc down）。
输出完成后，我们读取上方第二次发来的信号值，并放入 acc 中，用作下一次计算差值的依据（mov up acc）。
点击左下角的【RUN】，稍等片刻，便会弹出结算界面：
至此我们减少到了 24 行代码。
能去掉 NEG 指令吗？
我们注意到以上方案中，最后一行芯片输出非 0 值前还需要给 acc 取个反再输出。那么这个步骤能去掉吗？答案是可以的，只要把上排节点输出的值改一下就行了。之前输出的信号值分别是 0/1、0/2、0/3、0/4，现在改成 0/-1、0/-2、0/-3、0/-4 就 OK 了。这样做相当于把取反的过程交给了上排节点。与此同时，下方节点的判断也要改成【差值为负时输出 0，差值为正或 0 时输出 acc】，跟原来的判定条件正好反过来。
注意我圈出来了的做了改动的地方。下方节点只是把判断改成了正跳转（jgz 4），并去掉了取反指令 neg。关键是上方节点。上方节点先读 3 路信号（mov up acc），该信号值为 0 时直接跳到第 4 行（jez 4），信号值不为 0 时将该信号减去 4（sub 4）。由于 1 - 4 = -3，我们就这样成功把 3 路的 0/1 信号处理成了 0/-3 信号。接下来，由于其他几路传来的仍然是 0/1、0/2、0/4 这样的信号，所以我们要减去这些信号（sub left, sub right, sub left），相当于把这些信号转换成 0/-1、0/-2、0/-4 并累加。累加完成后，把累加后的信号向下传两遍（mov acc down, mov acc down）。
这样改动了一下以后，我们的代码行数由 24 行减少到了 23 行，运行时长也由原先的 376 周期减少到了 375 周期。既然完爆了上一版方案，那上一版方案就没有留着的必要了。
