Nand2Tetris 计算机结构

简单计算机的内部结构以及构成各组件的hdl代码

Computer.hdl

CHIP Computer {IN reset;PARTS:ROM32K(address=Pcout, out=ROMins);CPU(inM=Memoryout, instruction=ROMins, reset=reset, outM=Memoryin, writeM=Memoryload, pc=Pcout, addressM=Memoryaddress);Memory(in=Memoryin, load=Memoryload, address=Memoryaddress, out=Memoryout);}

CPU.hdl

CHIP CPU {IN  inM[16],         instruction[16], reset;           OUT outM[16],        writeM,          addressM[15],    pc[15];          PARTS://Select A instruction or C instruction,Mux16(a=instruction, b=ResultALU, sel=instruction[15], out=ARegisterin);Nand(a=instruction[15],b=instruction[15],out=outa);//out=1,A instruction;out=0,C instructionOr(a=instruction[5], b=outa, out=ARegisterload); ARegister(in=ARegisterin, load=ARegisterload, out=ARegisterout, out[0..14]=addressM); //DRegister loadAnd(a=instruction[4], b=instruction[15], out=DRegisterload);DRegister(in=ResultALU, load=DRegisterload, out=DRegisterout);//Select A or MMux16(a=ARegisterout, b=inM, sel=instruction[12], out=yinALU);//ALU ALU(x=DRegisterout, y=yinALU, zx=instruction[11], nx=instruction[10], zy=instruction[9], ny=instruction[8], f=instruction[7], no=instruction[6], out=ResultALU, zr=Zr, ng=Ng, out=outM);//Glue logic for JUMP Nand(a=Ng,b=Ng,out=Ngnot);Nand(a=Zr,b=Zr,out=Zrnot);And(a=Zrnot, b=Ngnot, out=PositiveControl); And(a=instruction[2], b=Ng, out=NegativeJump);And(a=instruction[1], b=Zr, out=ZeroJump);And(a=instruction[0], b=PositiveControl, out=PositiveJump);//Any value of NegativeJump,ZeroJump,PositiveJump equals 1, Jump will happenOr(a=NegativeJump, b=PositiveJump, out=Jumpa);Or(a=ZeroJump, b=Jumpa, out=JumpResult); //Only C instruction could jumpAnd(a=JumpResult, b=instruction[15], out=Loadin); //PC,input is from A registerPC(in=ARegisterout, load=Loadin, inc=true, reset=reset, out[0..14]=pc);And(a=instruction[15], b=instruction[3], out=writeM);
}

Memory.hdl

CHIP Memory {IN in[16], load, address[15];OUT out[16];PARTS:DMux4Way(in=load, sel=address[13..14], a=RAMa, b=RAMb, c=Screenin, d=Keyboardin);Or(a=RAMa, b=RAMb, out=RAMin);RAM16K(in=in, load=RAMin, address=address[0..13], out=RAMout);Keyboard(out=Keyboardout); Screen(in=in, load=Screenin, address=address[0..12], out=Screenout);Mux4Way16(a=RAMout, b=RAMout, c=Screenout, d=Keyboardout, sel=address[13..14], out=out);
}

PC.hdl

CHIP PC {IN in[16],load,inc,reset;OUT out[16];PARTS:Inc16(in=Ina, out=Incout);Mux8Way16(a=Ina, b=in, c=Incout, d=in, e=false, f=false, g=false, h=false, sel[0]=load, sel[1]=inc, sel[2]=reset, out=Mux8out);Register(in=Mux8out, load=true, out=out, out=in1);
}

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