proj4

Machine Language

4.1 Machine Languages : Overview

内部：

• 内存包括：程序内存和数据内存

• 硬件是固定的，软件可更改

• 软件变化，故计算机可做不同的事情（计算机的universality）

let us see how hardware can do many things:

• by硬件逐个执行指令，把整个指令序列执行完放在一起，就得到了整个程序的功能。

⭐3-Question

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machine language ← assembly language

我们写程序用的是高级语言，但电脑真正理解和执行的是机器语言

（其实里面的编译器是分两部的，第一步是高级语言→汇编语言，第二步是汇编语言→机器语言，now看的是part1）

第一种解释

第二种解释

next

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4.2 Machine Languages : Elements

Machine Language

Memory Hierarchy

Registers （in CPU）（Q1Q3）

用法/类型①

用法/类型②

so that we can

eg

Addressing Modes

• 现在回到最初的问题：

• 假设是一个简单的操作：那么它应该在什么上面操作？
  • 以下是四种类型的操作：

Intput / Output

Flow Control（Q2）

• 我们可以把102位置命名为loop
• 实际上，用机器语言的位写它时，表示的是一样的
• 只是 loop 对人类来说更容易看

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HACK Language

4.3 HACK Computer and Language (Overview)

hardware

• 以下是下周要搭建的计算机（hardware）的概述：

software

• control the computer

reset bottom

registers

• （M 表示 A 寻址的 16 位 RAM 寄存器）
• 无论内存里有多少寄存器，每次被选择的只有一个，为M寄存器。

The A-instruction

The C-instruction

• dest目的地，comp计算，jump跳转

• 看到A的时候，也可以用M替代

• eg

由于寄存器 A 的值为 1，第二行指令M=A - 1执行后，A - 1 = 0，这个 0 会被存储到RAM[1]中（因为 M 指向RAM[1] ）

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4.4 Hack Language plus

Use Binary to write

• 用机器语言（0和1构成）写的话，就不需要汇编器了。电脑直接读懂。
• 介绍这一节，也是为了更加了解机器语言和汇编语言的联系，为之后写汇编器做铺垫

C-ins

Eg

next

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4.5 Input / Ouput

• 本节讨论：如何通过使用机器语言 来控制和操作 这些I/O设备

Hack computer platform

实现：

• 以后的软件部分，会用到高级语言的库来实现high-level
• 但是现在，只能用bit来实现low-level

OutPut

Screen memory map

• make a deep study in …

• 每行每列的交叉点，都有所谓的像素。

• how do we control it?

• 这些值的每一个有时被称为一个单词

• 所以有8k，每一个都是16bit的单词

• 像素怎么算：8k*16≈130,000

• 一个像素就是一个bit，一个bit就是一个像素

• 那么怎么对应呢？哪个bit位于哪个像素？

• 512/16=32，一行32个单词。

• 例如图片左上的4个黑点就是第一个单词的前四位bit（row0，col0-4）

• 这里的除法是整除
• 作为内存的一部分，更准确的地址是第二个

• 如果我们想操作单词里面特定的某一位，how？

Keyboard memory map

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4.6 HackProgramming Part 1

使用Hack机器语言进行编程

Way1：by汇编器→机器语言→执行程序（将在proj6编写汇编器）

Way2 : 把机器语言输入到 CPU Emulator（仿真器），执行程序（我们现在的选择）

4.6 4.7 4.8 讨论的内容：

寄存器和内存

寄存器：D A M

如何终结程序

可读性（Hack机器语言的规范）

Hack语言的内置符号

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4.7 HackProgramming Part 2

Branching

• 评估布尔表达式或布尔条件，根据这个值决定是否跳跃（go to)

Example

可以看到一开始@后面是数字

(这里的8是第8有效行，从0开始)

符号引用

label ：有括号（）的叫 label ，可以被引用（如下图）

引用的符号是 @

（上图小字）

• 标签声明不会被翻译（不是有效行）

• 引用了标签，就跳转到标签声明的下一行（执行）

• 标签怎么被引用呢，当触发了条件时

标签的意义：自己做的标签不会被编译，但是比数字更加可读，更清楚地知道什么时候进行分支分叉。

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Variables

Example

变量的声明

标签 变量 的区别

**变量的引用 ** 没有()

第一个观察

引用的变量 或者 label都是不被编译的，但是有对应的数字被编译

第二个观察

变量从地址16开始分配RAM，后面的以此类推。

第三个观察

easy to read and debug（可重定位代码） ？？？

Iterable

通用步骤（编写汇编语言的程序）：

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4.8HackProgramming Part 3

Pointers

Input / Output

-1的二进制就是1111 1111 1111 1111 ,在图像上就是一行黑线。

然后画下一行，将地址+32就是下一行了（一行32个点，每个点都是16bit的二进制数字）

（16*32=512 一行512像素）

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Proj4

4.9 Project 4 Overview

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4.10 Project 4

@R0
D=M
@a
M=D // a=R0

@R1
D=M
@b
M=D // b=R1

@0 	 		//	   
D = A 		//
@R2
M=D // R2=0

(LOOP)  	//
    @a
    D=M
    @STOP
    D;JLE  // while (a>0),continue,or goto 'stop'

    @b
    D=M
    @R2
    M=M+D // R2=R2+b
	
    @a
    M=M-1 //a=a-1

    @LOOP  		//			
    0;JMP  		//

(STOP) 		//
    @stop
    0;JMP

// 大部分自己写出来了！小部分不到位。

@KBD // define KBD
D=M 

@i
M=0 // define i


(BLACK)
	@KBD
	D=M
	@WHITE
	D;JLE
	
	@i 		//
	A=M		//
	M=-1 // RAM[addr] = -1
	
	@i
	M=M+1 // i++
	
	@BLACK
	0;JMP


(WHITE)
	@i
	A=M		//
	M=0 	//
	@i		//
	M=M+1	//
	
	@WHITE
    0;JMP
    
// 大概逻辑写出来了，就是细节不到位。

（参考）