25MHz CPU에서도 매끄러운 교통 시뮬레이션을 구현한 초경량 설계 전략

Context

현대적 설계 방식인 Pathfinding과 Collision Detection 도입 시 시스템 복잡도 급증. 공유 락(Shared Locking) 기반의 타일 점유 방식 사용으로 인한 동기화 오버헤드 발생. 저사양 하드웨어 환경에 부적합한 과도한 CPU 자원 소모 문제.

Technical Solution

• 경로 탐색 로직을 제거하고 각 Road Tile에 주행 방향 정보를 내장한 상태 기반 이동 방식
• 픽셀 단위 이동은 매 틱(Tick) 수행하되 타일 경계 판단 로직은 1/16 주기로 실행하는 연산 분산 전략
• 차량별 Progress Counter에 랜덤 값을 부여하여 타일 경계 체크 시점이 겹치지 않게 분산하는 부하 분산 설계
• 차량 방향 정보를 우선 비교하여 충돌 가능성이 없는 쌍을 즉시 제외하는 Early-exit 기반의 $O(n^2)$ 충돌 검사 최적화
• 충돌 발생 시 즉시 멈춤 대신 10틱의 대기 시간을 부여하여 자연스러운 정체 현상을 구현하는 단순 대기 큐 방식
• 화면 밖으로 나간 차량을 반대 방향의 새 차량으로 즉시 대체하는 순환형 스폰(Spawn) 메커니즘

Impact

• 25MHz CPU 환경에서 구동 가능한 수준의 연산 최적화 달성
• 타일 경계 로직 실행 빈도를 1/16로 감소시켜 CPU 부하 절감
• 10틱의 대기 카운터를 통한 교통 정체 시뮬레이션 구현

Key Takeaway

모든 문제를 정교한 알고리즘으로 해결하기보다 도메인 제약 사항(일방통행 도로 등)을 설계에 반영하여 계산 복잡도를 획기적으로 낮추는 단순함의 미학이 중요함.