03구현 문제

누적과 전달을 두 단계로 나누기

1. 목표와 수정 범위

mkRuleOrder는 1, 2, 3, 4를 accumulator에 더한 뒤 완성된 합 10을 result로 정확히 한 번 옮겨야 합니다. 수집은 fill rule이, 전달은 drain rule이 맡습니다.

수정 대상은 TODO 아래 drain의 준비 조건 하나입니다. 두 rule의 본문, 레지스터 선언, method, mkTop은 그대로 두세요. 우선순위 어트리뷰트나 새 레지스터도 추가하지 않습니다.

2. 시작 코드 읽기

mkRuleOrder의 레지스터 다섯 개는 다음 역할을 합니다.

레지스터	역할
`accumulator`	아직 전달하지 않은 누적값
`result`	`emitted` method가 반환하는 값
`taken`	다음에 더할 항을 고르는 순번
`collecting`	수집 단계이면 참
`drained`	전달을 이미 했으면 참

시작 코드에서 fill과 drain의 준비 조건은 똑같이 collecting입니다. 두 rule은 같은 사이클에 함께 활성화됩니다. 두 rule 모두 accumulator를 읽고 쓰므로, 어느 쪽을 먼저 배치해도 다른 쪽의 읽기가 쓰기 뒤에 놓입니다. 따라서 같은 사이클에 함께 실행될 수 없습니다. 실행의 컴파일 단계에서는 fill을 우선 처리했다는 G0010 경고와, 생성된 schedule에서 drain이 실행될 수 없다는 G0021 경고가 출력됩니다.

3. 수정 전 결과 예측하기

실행하기 전에 다음 표를 예측하고, 수정 전 코드를 한 번 실행해 비교해 보세요.

Cycle	`total`	`filling`	상태
0	0	1	1을 더할 차례
1	1	1	2를 더할 차례
2	3	1	3을 더할 차례
3	6	1	4를 더하고 수집 종료
4	10	0	합은 완성됐지만 전달되지 않음
5 이후	10	0	상태 변화 없음

사이클을 더 기다려도 10은 전달되지 않습니다. collecting이 거짓이 되면 시작 코드의 두 준비 조건이 모두 거짓이 되기 때문입니다.

4. 단계 전환을 조건으로 표현하기

accumulator를 쓰는 시점을 두 단계로 나누세요. 수집 중에는 fill만 실행되고, 수집이 끝난 뒤에는 drain이 정확히 한 번 실행되어야 합니다.

drain의 준비 조건은 기존 상태로 두 사실을 함께 확인해야 합니다. 하나는 수집 단계가 끝났다는 사실이고, 다른 하나는 전달 기회가 아직 남아 있다는 사실입니다. 각 사실에 해당하는 레지스터가 그때 가져야 할 Boolean 값을 먼저 정한 뒤 조건식을 작성해 보세요. 채점은 조건식의 표기가 아니라 관찰되는 동작을 확인하므로 동등한 조건식도 허용됩니다.

5. 수정 후 실행 결과 해석하기

수정한 코드를 실행하고 cycle 4와 5를 확인해 보세요.

cycle 4에서는 네 번째 덧셈이 반영되어 total이 10이고 filling이 0입니다.
이 사이클에 drain이 10을 result에, 0을 accumulator에 예약합니다.
예약된 쓰기는 클록 에지에서 반영됩니다. 따라서 cycle 5에는 total이 0, emitted가 10으로 출력됩니다.
drained가 참이 되므로 이후 drain은 다시 실행되지 않습니다. 빈 누적값 0이 이미 전달한 10을 덮어쓰지 않습니다.

두 rule이 더 이상 accumulator를 두고 충돌하지 않는 이유와, drain이 완성된 합을 읽는 이유를 직접 설명해 보세요.

6. 완료 조건

누적값은 0, 1, 3, 6, 10 순서로 변합니다.
수집 중에는 drain이 실행되지 않습니다.
수집이 끝난 뒤 전달은 한 번만 일어납니다.
전달 뒤 total은 0, emitted는 10입니다.
이후 사이클에서도 emitted는 10을 유지합니다.

7. 단계형 힌트

힌트 1 — 단계 구분

drain은 fill이 실행되는 단계와 반대인 단계에서만 준비되어야 합니다.

힌트 2 — 한 번만 전달

반대 단계만 검사하면 전달이 여러 번 일어날 수 있습니다. 전달을 이미 했는지 기록하는 레지스터도 함께 검사하세요.

개념 설명

컴파일러는 각 rule의 조건과 읽고 쓰는 상태로 schedule을 만듭니다. 두 rule이 서로 상대가 쓰는 값을 읽으면 충돌하고, 한쪽은 그 사이클에서 제외됩니다. 같은 레지스터에 쓰기만 하는 두 rule은 함께 실행될 수 있으며, schedule 순서가 뒤인 쓰기가 남고 bsc가 덮인 쓰기를 경고합니다. 두 조건이 동시에 참이 될 수 없으면 충돌도 사라집니다.

8. 추가 실험

필수 수정을 확인한 뒤 accumulator의 초기값을 8로 바꾼다고 가정해 보세요. 누적값은 8, 9, 11, 14, 18로 변하고, 전달 뒤에는 total이 0, emitted가 18이어야 합니다. 이 실험으로 구현이 10을 고정해서 내보내지 않고 실제 누적값을 전달하는지 확인할 수 있습니다.