4章 機械語 (コンピュータシステムの理論と実装)

はじめに

これは、「コンピュータシステムの理論と実装」(以下「Nand2Tetris」という)の第4章 機械語のプロジェクトに対するレポートである。

Qiitaでは、画像の利用に制約があるため、フローチャートなど掲載することは省いている。

プロジェクトに対するレポート

目標

• 機械語によるプログラミングを行いHackを知ること。

材料

• Nand2Tetrisで定義している機械語
• CPUエミュレータ

実装

乗算プログラム

Hackでは加算器しかないため、乗数分、被乗数を加算することで乗算を行う。

LOOPから抜け出す分岐は、ループの最初に入れている。そして分岐予測できるようにしている。

Mult.asm

    // Put your code here:
        @R2
        M=0
(LOOP)
        @R1
        D=M
        @END
        D;JLE
        @R0
        D=M
        @R2
        M=D+M
        @R1
        M=M-1
        @LOOP
        0;JMP
(END)
        @END
        0;JMP

入出力操作プログラム

キーボード入力部とスクリーンペイント部に大きく分かれる。

ペイント部では、最初1ビットずつ変更しようとしたが、メモリはワード単位であることに気づきワード単位で置き換えるように変更している。

レジスタの使い方は以下の通りである。

レジスタ	内容
R0	色　黒：−1、白：0
R1	ピクセルアドレス

Fill.asm

    // Put your code here:
        @R0
        M=0
        @R1
        M=0
(LOOP)  
        @KBD
        D=M
        @COLORBLACK
        D;JEQ
        @R0    //color
        M=0
        @PAINT
        0;JMP
(COLORBLACK)
        @R0    //color
        M=-1
        @PAINT
        0;JMP
(PAINT)
        @SCREEN
        D=A
        @8191
        D=D+A
        @R1  // Address 
        M=D
(FILL)
        @R0  // color
        D=M
        @R1
        A=M
        M=D
        @R1
        MD=M-1
        @SCREEN
        D=D-A
        @FILL
        D;JGE
        @LOOP
        0;JMP
(END)
        @END
        0;JMP