Nand2Tetris

From Nand to Tetris
The Elements of Computing Systems
Building a Modern Computer From First Principles
By Noam Nisan and Shimon Schocken (MIT Press)

В этом репозитории я сохраняю свои работы в ходе прохождения курса Nand2tetris, основанного на книге The Elements of Computing Systems: Building a Modern Computer From First Principles, в рамках которого мы с нуля создадим 16-битный компьютер, способный запустить тетрис. Спасибо Ноаму Нисану и Шимону Шокену за понятную и интересную книгу, а главное за крутейшие лабораторные работы!

Я услышал и забыл. Я увидел и запомнил. Я сделал и понял

Конфуций

---

Программа курса с моим описанием содержания каждой главы:

• Hardware

  • Project 1: Boolean Logic

    Реализация NAND-логики, то есть создание основных логических блоков (AND, OR, NOT, XOR, MUX, DMUX, а так же их версий для работы с 16-битной шиной) с помощью операции NAND (И-НЕ или Штрих Шеффера)

  • Project 2: Boolean Arithmetic

    Создание простого арифметико-логического устройства (ALU) с помощью логических блоков из первого проекта, способного складывать и вычитать 16-битные числа

  • Project 3: Memory

    Вводим единицу времени - такт, за счёт чего появляется текущее и следующее состояние, которое можно запоминать и изменять. Создаём простейшую память. На основе DFF компонента создаём однобитный регистр, затем 16-битный регистр, из них собираем блоки оперативной памяти (RAM8, RAM64, RAM512, RAM4K, RAM16K), а так же создаём простой счётчик, который может использоваться для хранения текущей выполняемой инструкции и перехода к новой инструкции

  • Project 4: Machine Language

    Разбираемся с тем, что такое машинный код и как компьютер выполняет комманды записанные с его помощью. Вводим понятие ассемблера, и изучаем язык ассемблера для создаваемой платформы. Пишем пару простых программ, в том числе реализуем простое чтение данных с клавиатуры и вывод картинки на эмулятор экрана

  • Project 5: Computer Architecture

    Завершаем работу над аппаратной составляющей компьютера. Собираем модуль памяти, позволяющий, в том числе, взаимодействовать с клавиатурой и экраном. Собираем ЦПУ из ранее созданных ALU, счётчика и регистров. Из памяти, ЦПУ и чипа ROM с набором инструкций собираем компьютер Hack

• Software

  • Project 6: Assembler

    На практике изучаем как язык ассемблера компилируется в двоичный код, создавая ассемблер для компьютера Hack

  • Project 7: VM I: Stack Arithmetic
  • Project 8: VM II: Program Control
  • Project 9: High-Level Language
  • Project 10: Compiler I: Syntax Analysis
  • Project 11: Compiler II: Code Generation
  • Project 12: Operating System

Основная идея курса в коротком видео: