day10

Day 10: 브라운관 (Cathode-Ray Tube)

https://adventofcode.com/2022/day/10

Part 1

당신은 밧줄을 피하고, 강에 뛰어들고, 해안으로 수영합니다.

엘프들은 강 상류에서 다시 만나자고 소리쳤지만, 강물이 너무 시끄러워 그들이 말하는 것을 정확히 알 수 없었습니다. 그들은 다리를 건너고 시야에서 사라집니다.

이와 같은 상황을 고려했기에 엘프들은 휴대용 장치의 통신 시스템의 작동을 고치는 것을 우선시했던 것이었습니다. 당신은 장치를 가방에서 꺼냈지만, 화면의 큰 균열에서 천천히 빠져나가는 물의 양을 볼 때 화면을 바로 사용하기는 힘들 것 같습니다.

대신, 당신은 장치의 비디오 시스템을 대체하도록 설계할 수 있습니다! 정밀한 클럭 회로에 의해 구동되는 일종의 브라운관 화면과 간단한 CPU의 한 종류인 것 같습니다. 클럭 회로는 일정한 속도로 신호(tick)를 보내는데, 각 신호를 사이클이라고 합니다 .

CPU에서 보내는 신호를 파악해봅시다. CPU는 값 1로 시작하는 단일 레지스터 x가 있습니다. CPU는 두 가지 명령어만 지원합니다.

• addx V는 완료하는 데 2 사이클이 걸립니다 . 2 사이클 후에, X 레지스터의 값은 V만큼 증가합니다. (V는 음수가 될 수 있습니다.)
• noop은 완료하는 데 1 사이클이 걸립니다. 다른 효과는 없습니다.

CPU는 프로그램(퍼즐 입력)의 명령들을 사용하여, 화면에 무엇을 그릴지 알려줍니다.

다음과 같은 작은 프로그램을 같이 봅시다.

noop
addx 3
addx -5

이 프로그램의 실행은 다음과 같이 진행됩니다.

• 첫 번째 사이클이 시작되면, noop 명령어가 실행을 시작합니다. 첫 번째 사이클 동안, X는 1입니다. 첫 번째 사이클 후에, noop 명령어는 아무 작업도 하지 않고 실행을 완료합니다.
• 두 번째 사이클이 시작되면, addx 3 명령어가 실행을 시작합니다. 두 번째 사이클 동안, X는 여전히 1입니다.
• 세 번째 사이클 동안, X는 여전히 1입니다. 세 번째 사이클 후에, addx 3 명령어는 X를 4로 설정하며 실행을 완료합니다.
• 네 번째 사이클이 시작되면, addx -5 명령어가 실행을 시작합니다. 네 번째 사이클 동안, X는 여전히 4입니다.
• 다섯 번째 사이클 동안, X는 여전히 4입니다. 다섯 번째 사이클 후, addx -5 명령어는 X를 -1로 설정하며 실행을 완료합니다.

실행 전반에 걸쳐 레지스터 X의 값을 살펴봄으로써 무언가를 배울 수 있을 것 같습니다. 지금은 20번째 사이클과 그 ​​이후 40사이클마다(즉, 20번째, 60번째, 100번째, 140번째, 180번째 및 220번째 사이클 마다) 신호 강도(레지스터 X의 값과 사이클 번호를 곱한 값)를 계산해봅시다.

예를 들어 다음과 같은 더 큰 프로그램을 사용해봅시다.

addx 15
addx -11
addx 6
addx -3
addx 5
addx -1
addx -8
addx 13
addx 4
noop
addx -1
addx 5
addx -1
addx 5
addx -1
addx 5
addx -1
addx 5
addx -1
addx -35
addx 1
addx 24
addx -19
addx 1
addx 16
addx -11
noop
noop
addx 21
addx -15
noop
noop
addx -3
addx 9
addx 1
addx -3
addx 8
addx 1
addx 5
noop
noop
noop
noop
noop
addx -36
noop
addx 1
addx 7
noop
noop
noop
addx 2
addx 6
noop
noop
noop
noop
noop
addx 1
noop
noop
addx 7
addx 1
noop
addx -13
addx 13
addx 7
noop
addx 1
addx -33
noop
noop
noop
addx 2
noop
noop
noop
addx 8
noop
addx -1
addx 2
addx 1
noop
addx 17
addx -9
addx 1
addx 1
addx -3
addx 11
noop
noop
addx 1
noop
addx 1
noop
noop
addx -13
addx -19
addx 1
addx 3
addx 26
addx -30
addx 12
addx -1
addx 3
addx 1
noop
noop
noop
addx -9
addx 18
addx 1
addx 2
noop
noop
addx 9
noop
noop
noop
addx -1
addx 2
addx -37
addx 1
addx 3
noop
addx 15
addx -21
addx 22
addx -6
addx 1
noop
addx 2
addx 1
noop
addx -10
noop
noop
addx 20
addx 1
addx 2
addx 2
addx -6
addx -11
noop
noop
noop

구해야하는 신호 강도는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

• 20번째 사이클 동안, 레지스터 X의 값 21이므로 신호 강도는 20 * 21 = 420입니다. (20번째 사이클은 두 번째 addx -1이 실행될 때이기에, 레지스터 X의 값은 시작 값 1에서부터 해당 지점까지 다른 모든 addx의 값을 더한 값입니다. 1 + 15 - 11 + 6 - 3 + 5 - 1 - 8 + 13 + 4 = 21)
• 60번째 사이클 동안, 레지스터 X의 값은 19이므로 신호 강도는 60 * 19 = 1140입니다.
• 100번째 사이클 동안, 레지스터 X의 값은 18이므로 신호 강도는 100 * 18 = 1800입니다.
• 140번째 사이클 동안, 레지스터 X의 값은 21이므로 신호 강도는 140 * 21 = 2940입니다.
• 180번째 사이클 동안, 레지스터 X의 값은 16이므로 신호 강도는 180 * 16 = 2880입니다.
• 220번째 사이클 동안, 레지스터 X의 값은 18이므로 신호 강도는 220 * 18 = 3960입니다.

이 신호 강도들의 합은 13140입니다.

20번째, 60번째, 100번째, 140번째, 180번째 및 220번째 사이클 동안의 신호 강도를 찾습니다. 이 여섯 가지 신호 강도의 합은 얼마입니까?

Part 2

레지스터 X가 스프라이트의 수평 위치를 제어하는 ​​것 같습니다. 구체적으로, 스프라이트의 너비는 3픽셀이고, 레지스터 X는 해당 스프라이트 가운데의 가로 위치를 설정합니다. (이 시스템에는 "수직 위치"와 같은 것이 없습니다. 스프라이트의 수평 위치가 CRT가 현재 그리는 위치에 픽셀을 배치하면, 해당 픽셀들이 그려집니다.)

CRT의 픽셀 수는 너비 40, 높이 6입니다. 이 CRT 화면은 왼쪽에서 오른쪽으로 픽셀의 맨 위 행을 그린 다음, 그 아래 행을 차례대로 그립니다. 각 행의 맨 왼쪽 픽셀은 좌표 0에 있고, 각 행의 맨 오른쪽 픽셀은 좌표 39에 있습니다.

CPU와 마찬가지로, CRT는 클럭 회로에 밀접하게 연결되어 있습니다. CRT는 각 주기 동안 단일 픽셀을 그립니다. 화면에 그려지는 픽셀을 #로 나타내면, 각 행의 첫 번째 픽셀과 마지막 픽셀이 그려지는 주기는 다음과 같습니다.

사이클   1 -> ######################################## <- 사이클  40
사이클  41 -> ######################################## <- 사이클  80
사이클  81 -> ######################################## <- 사이클 120
사이클 121 -> ######################################## <- 사이클 160
사이클 161 -> ######################################## <- 사이클 200
사이클 201 -> ######################################## <- 사이클 240

따라서 CPU 명령어들과 CRT 그리기 작업들의 타이밍을 신중하게 계산하여, 각 픽셀이 그려지는 순간 스프라이트가 표시되는지 여부를 결정할 수 있어야 합니다. 스프라이트의 3개 픽셀 중 하나가 현재 그려지는 픽셀이 되도록 스프라이트를 배치하면, 화면에 흰색 픽셀(#)이 생성됩니다. 그렇지 않으면 화면의 픽셀이 어두워 집니다.(.)

위의 더 큰 예시에서 처음 몇 픽셀은 다음과 같이 그려집니다.

Sprite position: ###.....................................

Start cycle   1: begin executing addx 15
During cycle  1: CRT draws pixel in position 0
Current CRT row: #

During cycle  2: CRT draws pixel in position 1
Current CRT row: ##
End of cycle  2: finish executing addx 15 (Register X is now 16)
Sprite position: ...............###......................

Start cycle   3: begin executing addx -11
During cycle  3: CRT draws pixel in position 2
Current CRT row: ##.

During cycle  4: CRT draws pixel in position 3
Current CRT row: ##..
End of cycle  4: finish executing addx -11 (Register X is now 5)
Sprite position: ....###.................................

Start cycle   5: begin executing addx 6
During cycle  5: CRT draws pixel in position 4
Current CRT row: ##..#

During cycle  6: CRT draws pixel in position 5
Current CRT row: ##..##
End of cycle  6: finish executing addx 6 (Register X is now 11)
Sprite position: ..........###...........................

Start cycle   7: begin executing addx -3
During cycle  7: CRT draws pixel in position 6
Current CRT row: ##..##.

During cycle  8: CRT draws pixel in position 7
Current CRT row: ##..##..
End of cycle  8: finish executing addx -3 (Register X is now 8)
Sprite position: .......###..............................

Start cycle   9: begin executing addx 5
During cycle  9: CRT draws pixel in position 8
Current CRT row: ##..##..#

During cycle 10: CRT draws pixel in position 9
Current CRT row: ##..##..##
End of cycle 10: finish executing addx 5 (Register X is now 13)
Sprite position: ............###.........................

Start cycle  11: begin executing addx -1
During cycle 11: CRT draws pixel in position 10
Current CRT row: ##..##..##.

During cycle 12: CRT draws pixel in position 11
Current CRT row: ##..##..##..
End of cycle 12: finish executing addx -1 (Register X is now 12)
Sprite position: ...........###..........................

Start cycle  13: begin executing addx -8
During cycle 13: CRT draws pixel in position 12
Current CRT row: ##..##..##..#

During cycle 14: CRT draws pixel in position 13
Current CRT row: ##..##..##..##
End of cycle 14: finish executing addx -8 (Register X is now 4)
Sprite position: ...###..................................

Start cycle  15: begin executing addx 13
During cycle 15: CRT draws pixel in position 14
Current CRT row: ##..##..##..##.

During cycle 16: CRT draws pixel in position 15
Current CRT row: ##..##..##..##..
End of cycle 16: finish executing addx 13 (Register X is now 17)
Sprite position: ................###.....................

Start cycle  17: begin executing addx 4
During cycle 17: CRT draws pixel in position 16
Current CRT row: ##..##..##..##..#

During cycle 18: CRT draws pixel in position 17
Current CRT row: ##..##..##..##..##
End of cycle 18: finish executing addx 4 (Register X is now 21)
Sprite position: ....................###.................

Start cycle  19: begin executing noop
During cycle 19: CRT draws pixel in position 18
Current CRT row: ##..##..##..##..##.
End of cycle 19: finish executing noop

Start cycle  20: begin executing addx -1
During cycle 20: CRT draws pixel in position 19
Current CRT row: ##..##..##..##..##..

During cycle 21: CRT draws pixel in position 20
Current CRT row: ##..##..##..##..##..#
End of cycle 21: finish executing addx -1 (Register X is now 20)
Sprite position: ...................###..................

프로그램이 완료될 때까지 실행하면 CRT가 다음 이미지를 생성합니다.

##..##..##..##..##..##..##..##..##..##.. ###...###...###...###...###...###...###. ####....####....####....####....####.... #####.....#####.....#####.....#####..... ######......######......######......#### #######.......#######.......#######.....

프로그램에서 제공하는 이미지를 렌더링합니다. CRT에 나타나는 8개의 대문자는 무엇입니까?