【Nand2tetris】Project02

1.Half Adder

sum(a,b) -----> Xor(a,b)

carry(a,b)----->And(a,b)

CHIP HalfAdder {IN a, b;    // 1-bit inputsOUT sum,    // Right bit of a + b carry;  // Left bit of a + bPARTS:// Put you code here:Xor(a=a,b=b,out=sum);And(a=a,b=b,out=carry);
}

2.Full Adder

CHIP FullAdder {IN a, b, c;  // 1-bit inputsOUT sum,     // Right bit of a + b + ccarry;   // Left bit of a + b + cPARTS:// Put you code here:HalfAdder(a=a,b=b,sum=tmp,carry=c1);HalfAdder(a=tmp,b=c,sum=sum,carry=c2);Or(a=c1,b=c2,out=carry);
}

3. 16-bit adder

CHIP Add16 {IN a[16], b[16];OUT out[16];PARTS:// Put you code here:HalfAdder(a=a[0],b=b[0],sum=out[0],carry=c0);FullAdder(a=a[1],b=b[1],c=c0,sum=out[1],carry=c1);FullAdder(a=a[2],b=b[2],c=c1,sum=out[2],carry=c2);FullAdder(a=a[3],b=b[3],c=c2,sum=out[3],carry=c3);FullAdder(a=a[4],b=b[4],c=c3,sum=out[4],carry=c4);FullAdder(a=a[5],b=b[5],c=c4,sum=out[5],carry=c5);FullAdder(a=a[6],b=b[6],c=c5,sum=out[6],carry=c6);FullAdder(a=a[7],b=b[7],c=c6,sum=out[7],carry=c7);FullAdder(a=a[8],b=b[8],c=c7,sum=out[8],carry=c8);FullAdder(a=a[9],b=b[9],c=c8,sum=out[9],carry=c9);FullAdder(a=a[10],b=b[10],c=c9,sum=out[10],carry=c10);FullAdder(a=a[11],b=b[11],c=c10,sum=out[11],carry=c11);FullAdder(a=a[12],b=b[12],c=c11,sum=out[12],carry=c12);FullAdder(a=a[13],b=b[13],c=c12,sum=out[13],carry=c13);FullAdder(a=a[14],b=b[14],c=c13,sum=out[14],carry=c14);FullAdder(a=a[15],b=b[15],c=c14,sum=out[15],carry=c15);
}

4. 16-bit incrementor(16位递增器)

/*** 16-bit incrementer:* out = in + 1 (arithmetic addition)*/
//in 16bit true:1111111111111111
CHIP Inc16 {IN in[16];OUT out[16];PARTS:// Put you code here:Add16(a=in,b[1..15]=false,b[0]=true,out=out);
}

5.ALU(The Arithmetic Logic Unit)(算术逻辑单元)

主要思考如何去实现IF，通过之前构建的Mux来选择

/*** The ALU (Arithmetic Logic Unit).* Computes one of the following functions:* x+y, x-y, y-x, 0, 1, -1, x, y, -x, -y, !x, !y,* x+1, y+1, x-1, y-1, x&y, x|y on two 16-bit inputs, * according to 6 input bits denoted zx,nx,zy,ny,f,no.* In addition, the ALU computes two 1-bit outputs:* if the ALU output == 0, zr is set to 1; otherwise zr is set to 0;* if the ALU output < 0, ng is set to 1; otherwise ng is set to 0.*/// Implementation: the ALU logic manipulates the x and y inputs
// and operates on the resulting values, as follows:
// if (zx == 1) set x = 0        // 16-bit constant
// if (nx == 1) set x = !x       // bitwise not
// if (zy == 1) set y = 0        // 16-bit constant
// if (ny == 1) set y = !y       // bitwise not
// if (f == 1)  set out = x + y  // integer 2's complement addition
// if (f == 0)  set out = x & y  // bitwise and
// if (no == 1) set out = !out   // bitwise not
// if (out == 0) set zr = 1
// if (out < 0) set ng = 1CHIP ALU {IN  x[16], y[16],  // 16-bit inputs        zx, // zero the x input?nx, // negate the x input?zy, // zero the y input?ny, // negate the y input?f,  // compute out = x + y (if 1) or x & y (if 0)no; // negate the out output?OUT out[16], // 16-bit outputzr, // 1 if (out == 0), 0 otherwiseng; // 1 if (out < 0),  0 otherwisePARTS:// Put you code here://1.根据zx处理xMux16(a=x,b=false,sel=zx,out=x1);//2.根据nx处理xNot16(in=x1,out=nx1);Mux16(a=x1,b=nx1,sel=nx,out=x2);//3.根据zy处理yMux16(a=y,b=false,sel=zy,out=y1);//4.根据ny处理yNot16(in=y1,out=ny1);Mux16(a=y1,b=ny1,sel=ny,out=y2);//5.根据f来选择And or AddAdd16(a=x2,b=y2,out=xpy);And16(a=x2,b=y2,out=xay);Mux16(a=xay,b=xpy,sel=f,out=out1);//6.根据no处理outNot16(in=out1,out=nout1);Mux16(a=out1,b=nout1,sel=no,out=out,out=copy,out[15]=flag);//flag记录最左边符号位//7.由输出out来确定zr，ng//trick: 16位copy不能通过copy[0..7]来获取八位，用line63的技巧把copy分流成tmp1，tmp2And16(a=copy,b=true,out[0..7]=tmp1,out[8..15]=tmp2);Or8Way(in=tmp1,out=o1);Or8Way(in=tmp2,out=o2);Or(a=o1,b=o2,out=flagzr);Mux(a=true,b=false,sel=flagzr,out=zr);Mux(a=false,b=true,sel=flag,out=ng);/* error:上面out=out，out不可再利用了，解决：out出来时复制一个备份Or8Way(in=out[0..7],out=o1);Or8Way(in=out[8..15],out=o2);Or(a=o1,b=o2,out=flag);Mux(a=false,b=true,sel=flag,out=zr);Mux(a=false,b=true,sel=out[15],out=ng);
*/
}

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