【TIS-100 攻略】第 14~17 关：测试图 1、测试图 2、曝光遮罩查看器、直方图查看器
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第 14 关《测试图 1》（Image Test Pattern 1）关卡展示
本关我们需要接触一个新的模块——画图模块。打开数据手册，翻到最后一页，这里介绍了画图模块的使用方法：
翻译一下：画布的大小是 30x18 像素。你首先要指定画笔的起点坐标，分别发送 X 坐标和 Y 坐标，接下来指定一或多个颜色值用于画图，画笔会从你指定的起点位置开始不断水平向右移动，但不会自动换行。绘制完毕后，发送一个 -1 信号。你可以指定这些颜色值：
0：黑
1：暗灰
2：亮灰
3：白
4：红
举例说明：
0, 0, 3, -1：在左上角 (0, 0) 点画一个白色的点；
0, 0, 4, 4, 4, 4, 4, -1：从左上角 (0, 0) 点开始，画一条长度为 5 的红色水平线。
本关需要把整个 30x18 的画布都涂上白色，那么我们自然是依次发送下面这样的指令：
0, 0, 3, 3, 3, ..., 3（30 个 3）, -1：从 (0, 0) 点开始，画一条长度为 30 的白色水平线；
0, 1, 3, 3, 3, ..., 3（30 个 3）, -1：从 (0, 1) 点开始，画一条长度为 30 的白色水平线；
0, 2, 3, 3, 3, ..., 3（30 个 3）, -1：从 (0, 2) 点开始，画一条长度为 30 的白色水平线；
……
0, 17, 3, 3, 3, ..., 3（30 个 3）, -1：从 (0, 17) 点开始，画一条长度为 30 的白色水平线。
这很明显是一个双重循环：y 的坐标从 0~17 依次递增，每到达一个新的 y，都要画一条新的水平线。用 C 语言描述的话，大概长这样：
将以上 C 语言代码改写成 TIS-100 的汇编代码，如下：
本关仅用一个节点就能完成任务。这个节点的 acc 用于存储 y，而 bak 用于存储 pixels。
首先我们自然是向下发送一个 0（mov 0 down）
和当前的 y 坐标（mov acc down），
然后使用 swp 指令将 pixels 切换出来（swp）。此时的 acc 为 pixels，而 bak 为 y。
每到达一个新的 y，我们都要给 pixels 赋上 30 的初值（mov 30 acc）。
每画一个白色的点（mov 3 down），
我们就令 pixels 减去 1（sub 1），然后判断 pixels 是否减到了 0。
尚未减到 0 时，跳回到第 5 行，继续画点（jnz 5）。
直到 pixels 减到 0 为止，向下发送一个 -1 的结束信号（mov -1 down）。
本行绘制完毕后，再使用一次切换指令将 y 切换出来（swp）。于是该节点又回到了初始的 acc 为 y，bak 为 pixels 的状态。
此时我们令 y 加上 1（add 1），并回到开头，继续画下一行，直到将整个画布都画满。
点击左下角的【RUN】，稍等片刻，便会弹出结算界面：
第 15 关《测试图 2》（Image Test Pattern 2）关卡展示
这次要画一个国际象棋的棋盘了。本关只需要在上一关的基础上做一点微小的改动即可完成。上一关的颜色是固定的 3（白色），但是本关的颜色是 3（白色）0（黑色）相间，所以我们可以用另外一个节点来提供 3、0 相间的无限数据流，画图的核心节点不断从这个节点处取得颜色值发给下方的画图模块。本关的代码如下：
本关至少需要两个节点来完成。右边的邻居节点是一个提供 3、0 相间数字的无限数据流，左边的节点每次都要从右边的节点处取得当前像素的颜色。
左边节点的循环里，每行 pixels 的初值由 30 变成了 31。如果你还是像之前一样画 30 个像素的话，会出现一个问题：由于每行都画了偶数个像素，所以不论到达哪一行，都会是先画 3（白色），再画 0（黑色），这样你画出来的图就不是国际象棋棋盘了，而是 15 条竖线：
而如果我们每行画奇数个像素的话，就能确保起始颜色和终止颜色一致：比如第 1 行以 3（白色）起始，画 31 个像素后，本行仍然以 3（白色）终止，那么到达下一行后，我们从无限数据流里取到的第一个颜色就是 0（黑色），下一行就变成了同时以黑色开始和停止。这样我们就成功地画出了国际象棋的棋盘。
点击左下角的【RUN】，稍等片刻，便会弹出结算界面：
第 16 关《曝光遮罩查看器》（Exposure Mask Viewer）关卡展示
本关的 IN 会不断地给你一些数字。你需要以四个一组来读取这些数字，并在画板上根据这些数字画出对应的矩形。这四个数字分别代表：矩形的左上角 X 坐标、矩形的左上角 Y 坐标、矩形的宽度、矩形的高度。比如，当你收到 [23, 10, 4, 5] 这一组数字后，你需要画一个左上角在 (23, 10) 的，大小为 4 x 5 的矩形。
设一组数据里的四个数字分别为 X、Y、W、H，那么我们需要给画图模块发送以下指令来绘制矩形：
X, Y, 3, 3, ..., 3（W 个 3）, -1：以 (X, Y) 为起点，画一条长度为 W 的水平线；
X, Y+1, 3, 3, ..., 3（W 个 3）, -1：以 (X, Y+1) 为起点，画一条长度为 W 的水平线；
X, Y+2, 3, 3, ..., 3（W 个 3）, -1：以 (X, Y+2) 为起点，画一条长度为 W 的水平线；
……
X, Y+H-1, 3, 3, ..., 3（W 个 3）, -1：以 (X, Y+H-1) 为起点，画一条长度为 W 的水平线。
以上的画法中，我们一共画了 H 条长度为 W 的水平线，起点坐标从 (X, Y) 一直增加到 (X, Y+H-1)。最终得到的就会是左上角坐标在 (X, Y) 的，宽度为 W 的，高度为 H 的矩形。我们先尝试将以上绘画过程改写成 C 语言代码：
我们发现画矩形的时候，需要读取的数字只有 X、Y、W 这三者，H 是用来判定当前矩形有没有画结束的。所以，画任何一条水平线之前，我们都要想办法把 X、Y、W 这三个量传给最终的画图节点。本关的 TIS-100 代码如下：
上方节点纯粹向下传话（mov up down）。
中央靠左的节点用来接收上方节点发来的输入量，但不是所有输入量都由自己保留：
我们收到的第一个量是左上角的 X 坐标，我们将这个量丢给右边的节点（mov up right）；
第二个量是左上角的 Y 坐标，我们将这个量存入自己的 acc 里（mov up acc）；
第三个量是矩形的宽度，我们将这个量丢给右边的节点（mov up right）；
第四个量是矩形的高度，我们将这个量存入自己的 bak 里（swp）
（mov up acc）
（swp）中央靠左的节点就是不断给画图的节点传实时的 Y 坐标，每传一个 Y 就令 Y 加上 1，同时 H 减去 1，如此反复，直到 H 减到 0 为止，才从上方接收一组新的数据。但是，这里有一个要注意的问题：当前这个节点可以通过【H 是否减到了 0】来决定是否要接收新的 Y 和 H，但是右边的节点没有 H 这个量，它自己是无法判断什么时候接收新的 X 和 W 的。这时候我们就得使出 jro 大法了，由左边的节点控制右边的节点，保留还是丢弃手上的 X 和 W。我在右边节点的 jro 指令上方写上了注释：收到 1 时表示保留当前的 X 和 W，并将 X 和 W 往下传；收到 -4 时丢弃当前的 X 和 W，并从左边重新接收新的 X 和 W。
画第 1 行水平线的时候，当然是保留当前的 X 和 W，所以左边节点给右边节点发 1（mov 1 right），
同时我们将当前的 Y 发给下面（mov acc right）。
发完后，我们令 Y 加上 1（add 1），
同时令 H 减去 1（swp）
（sub 1）
此时判断 H 是否减到了 0。尚未减到 0 时，跳回第 6 行（jnz 6）继续画第 2 行水平线、第 3 行水平线……
直到 H 减到 0 为止，向右边发送 -4（mov -4 right），丢弃掉当前的 X 和 W，等待接收新的 X 和 W。
现在我们来看右边的节点：
首先我们会从左边收来 X 和 W 这两个数，我们将 X 放到 acc 里（mov left acc），
将 W 放到 bak 里（swp）
（mov left acc）
（swp）
接下来我们听从左边节点的命令（jro left）：
左边节点发来 -4 时，我们丢弃掉当前的 X 和 W，跳回第一行，从左边接收新的 X 和 W；左边节点发来 1 时，我们需要保留当前的 X 和 W，将当前的 X 和 W 发给下方的画图节点（mov acc down）
（swp）
（mov acc down）
（jmp 4）
左下角节点只是给最终的画图节点传话的（mov up right）。
现在终于到了最终的画图节点。它会从上方收到 X 和 W，从左方收到 Y。根据绘图模块的使用规则，我们首先需要指定左上角的 X 和 Y 坐标，因此：
我们依次从上方和左方接收 X 和 Y，并将它们发给下方（mov up down）
（mov left down）
接下来，我们要从上方接收 W，然后以给定的 (X, Y) 为起点，画一条长度为 W 的水平线。我们将宽度 W 放入 acc 中（mov up acc），
然后每画一个点（mov 3 down），
就令 acc 减去 1（sub 1）并判断 acc 是否减到了 0。
尚未减到 0 时，跳回到第 4 行继续画点（jnz 4），
直到 acc 减到 0 后，我们就成功画出了一条起点在 (X, Y) 的，长度为 W 的水平线。此时我们发送 -1 结束本条线的绘制（mov -1 down），然后跳回第一行，从邻居节点接收新的一组 X、Y、W，准备画下一条水平线。待所有的水平线都画完后，我们便画完了所有要求的矩形。
点击左下角的【RUN】，稍等片刻，便会弹出结算界面：
第 17 关《直方图查看器》（Histogram Viewer）关卡展示
出现了，在直方图游戏里画直方图！（禁止套娃）
本关的 IN 会提供一系列的数字，每一个数字都代表直方图中一个竖条的高度。你需要根据这些数字画出对应的直方图。
前面三关我们画的都是水平线，但是本关我们要画垂直线了。但是，数据手册里只提供了快速画水平线的指令，没有提供快速画垂直线的指令。所以我们只能一个点一个点的画。
设收到的高度数字为 H，当前所在的横坐标为 X。由于画布的高度为 18，所以很明显，Y 坐标的有效范围是 18 - H ~ 17。我们需要画一条从 (X, 18 - H) ~ (X, 17) 的垂直线。因此，我们需要依次发送这些指令给画图模块：
X, 18 - H, 3, -1：在 (X, 18 - H) 处画一个白色的点；
X, 17 - H, 3, -1：在 (X, 17 - H) 处画一个白色的点；
X, 16 - H, 3, -1：在 (X, 16 - H) 处画一个白色的点；
……
X, 17, 3, -1：在 (X, 17) 处画一个白色的点。
本题我们把 Y 存在画图节点的 acc 寄存器里，把 X 存在画图节点的 bak 寄存器里，然后分别维护即可。代码如下：
左侧的三个节点纯粹传话（mov up down, mov up down, mov up right）。
所有的活全部是右边的画图节点在干：
从左边收到的是 H，将其转换成 18 - H（sub left）
（add 18），得到 Y 的起始值。
接下来，我们按照计划，依次向下发送 bak 里的 X 坐标（swp）
（mov acc down）
（swp）、
acc 里的 Y 坐标（mov acc down）、
3 的颜色值（mov 3 down）
和 -1 的结束信号（mov -1 down）。
发送完毕后，我们需要检查 Y 是否到达了 17，即 Y - 17 是否为 0。我们将 Y 减去 17（sub 17），然后判断是否为 0。
不为 0 时，说明没有画到最后一行，此时跳转到第 2 行令 acc 加上 18（jnz 2），此时 acc 变成了 Y - 17 + 18，即 Y + 1，相当于光标向下移动了一行。然后我们继续画点，直到画到最后一行为止。
画到最后一行后，我们将 bak 里存的 X 坐标加上 1，准备画下一列的垂直线（swp）
（add 1）
（swp）。执行完毕后，程序会自动跳回第 1 行。由于此时 acc 已经是 0，所以不需要额外清零，执行 sub left, add 18 得到的结果就是下一列的 18 - H 的值。如此反复，直到画满整个画布。
点击左下角的【RUN】，稍等片刻，便会弹出结算界面：
