24、P1 W4 U4.3 HACK的汇编语言

作者: shazizm | 来源:发表于2019-08-08 20:01 被阅读0次

    视频:
    如果本次课程对应的 Coursera 的视频打不开,可以点击下面链接
    P1W4U4.3 - The Hack Computer and Machine Language

    这节课老师主要讲解我们之后要制作的Hack小电脑的 硬件架构 以及 Hack的机器语言。

    这里不会说制作细节。因为下周(第五周)一周的任务就是组装制作出Hack小电脑。

    硬件
    如下图:
    Hack小电脑是一个 16位的机器:

    有一个 Data memory(RAM)(数据存储器)

    有一个 Instruction memory (ROM)(指令存储器)

    有一个 Central Processing Unit(CPU)(中央处理器)

    有一堆数据总线,地址总线。(Bus,图里没显示)

    Hack小电脑 的 硬件

    软件
    如下图:

    Hack的机器语言(Hack machine language) 分为两种指令:
    一种是 16bit A - 指令
    一种是 16bit C - 指令

    Hack的程序(Hack program)就是 机器语言(16位0101xxx)表示一串指令。

    Hack小电脑 的 软件

    控制
    如下图:

    ROM 加载 Hack的 程序

    Hack有一个reset按钮,点一下

    程序就开始运行了

    控制

    寄存器
    如下图:

    Hack的机器语言 认识 3 种寄存器:

    D 寄存器 (存数据 Data)
    A 寄存器 (存地址 Address 或 数据)
    M 寄存器(代表一个存储器里的内容,这个存储器由A寄存器內的地址索引找到)

    存储器由很多很多16位寄存器组成,但是 M寄存器 在一个时刻里,只表示其中的一个。

    回到 Hack 的机器语言 的两种 指令 A指令 和 C指令

    A - 指令
    写法就是 : @数值
    这里数值可以是 非零十进制常数 或者 一个变量 指向一个常数(之后再讲)。

    意思就是:
    把 A 寄存器 设置成 数值。同时M寄存器,被设置成A索引到的存储器里的某一个寄存器。

    例如:@21

    1.把 A寄存器 设置成 21
    2.同时有一个副作用的效果, RAM的21号寄存器,就被对应到 M寄存器上了。此时对M寄存器的读写,就是对RAM[21]号寄存器的读写。

    例如:要把RAM[100]设置成-1。

    1. @100
    2. M = -1
    A - 指令 (A= Addressing )

    C - 指令
    C - 指令 由 三部分组成:
    comp(computation,如图中显示,跟我们之前第二周做 ALU 里的功能很像,但要多)

    dest(destination,可选,如图中显示,有8种情况。代表comp操作完的结果要存在哪里。可以不存,可以存在A寄存器,或者D寄存器,或者M寄存器,或者同时存多个)

    jump(jump,可选,如图中显示,有8种比较跳转情况。comp的结果 和 0 比。)

    JGT:comp大于0跳?
    JEQ:comp等于0跳?
    JGE:comp大于等于0跳?
    JLT:comp小于0跳?
    JNE: comp不等于0跳?
    JLE:comp小于等于0跳?
    JMP:无条件跳?

    以上jump满足条件的 都跳到 ROM[A]。
    注:ROM是程序指令存储区,A是A寄存器存的门牌号。

    实例练习1:
    把 D寄存器 设置成 -1
    如下图:
    D = -1


    C - 指令

    实例练习2:
    把 数据存储区的300号寄存器 设置成 D寄存器 - 1的结果
    @300
    M=D-1


    C - 指令

    实例练习3:
    如果 D寄存器 减 1 等于 0 那么跳转 到 ROM[56]
    @56
    D-1;JEQ

    C - 指令

    这节课 讲的实际上 更像是 Hack 的汇编语言。
    下节课 老师就来讲 Hack 的机器语言了。0101xxx。

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