从零开始构建现代计算机--第五章，01-HACK硬件平台规范
从零开始构建现代计算机--第五章，01-HACK硬件平台规范
概述
PC(程序计数器)芯片的输出端连接到指令内存ROM芯片的地址输入端，使ROM芯片总是输出ROM[PC] (大小为一个word)，即“PC所指向的指令内存单元”的值，也就是当前指令。
每个时钟周期内整个计算机的操作可以表示为：
执行(Execute)
当前指令中不同的bit位域被同时送入计算机中不同的芯片。
- 地址指令(A指令，最高位MSB=0)，则A寄存器被置为指令内含的15位常数
- 计算指令(C指令，最高位MSB=1)，则指令中内含的a-位域(指定计算函数)、c-位域(指定计算函数)、d-位域(输出地址)、j-位域成为控制位，导致ALU和寄存器相应执行该指令。
取指令(Fetch)
计算机下一步取哪条指令，取决于当前指令的jump位和ALU的输出。在下一个时钟周期，PC指向的指令在ROM的输出中出现
构建使用的元件
- CPU基于ALU
- 寄存器和程序计数器基于16位寄存器和16位计数器
- ROM和RAM基于16位寄存器
- 屏幕和键盘通过内存映像与硬件平台接口，通过有相同接口的内置芯片(如RAM)来实现
中央处理器（Central Processing Unit,CPU）
与两个内存模块相连：
- 从指令内存取指令
- 对数据内存读/写数据
指令内存（Instruction Memory）
可直接访问的只读内存设备(ROM, Read-Only-Memory)，由32K可寻址的16位寄存器组成。
数据内存（Data Memory）
与前面实现的相同，用于通用数据的存储和内存映像的实现。
n为存储容量，k为寻址所需的位宽。
内存映像
屏幕
准确的映射如下所示：
键盘
除了通常的ASCII码，KBD芯片还能识别以下的一些键：
全局内存(overall memory)
HACK平台的地址空间，也就是整个数据内存，称为Memory芯片，包含RAM(常规的数据内存的指令内存)和屏幕、键盘内存映像：
计算机(computer)
HACK硬件阶层顶层是一个单一的computer芯片，作为完整计算机系统的抽象。执行程序前首先要把程序代码预加载到ROM中。