计算机系统要素：第四章 机器语言

所谓机器语言，就是底层硬件能认同的语言，可以被看作是一种约定的形式，它利用处理器和寄存器来操控内存。
那么内存是什么？——用来储存数据和指令的硬件设备，可以通过提供它的地址来描述，比如几号存储柜。
谁来操控——处理器，通常称为中央处理器或者CPU，是执行一组固定基本操作的设备。这些操作通常包括算术操作和逻辑操作，内存读取操作和控制操作。当然内存操作的是二进制数值，它们来自寄存器或者指定的内存单元。
这里有个疑问，在第二章中构建的寄存器和内存单元是一样的组成单元，为何读取寄存器比内存快？
我个人理解：cpu中集成了寄存器，紧挨着处理器，相当于处理器的一个高速本地内存，使得处理起来能快速的操作数据和指令，而想要去得到内存的数据，先需要找到这个内存单元的地址，再对内存单元操作。
cpu要能一统所有硬件，需要所有硬件都能听懂，所以在之前我们要学会它们的语言（当然，也是我们人类发明的）。
计算机只能听懂0和1，所以与机器交流起来。。。。。。
算了，鉴于二进制相当晦涩，通常会在机器语言中同时使用二进制码和助记符，就是一种能人能看懂的符号，在经过编译器翻译成机器语言，比如add翻译过来就是1010这样的 。
在本章中要学的就是HACK语言，它包括了两种指令：一种是地址指令，也称为A—指令；另一种是计算指令，C-指令。
举个栗子：@i表示i这个变量的内存地址，M=1,表示把1赋给i.m总是代表一个内存单元中的数值。（要继续问为啥，我想没必要挖下去了，就相当于问你为啥叫张三一样）
@100
D=D-A;//D=i-100
指令代码的描述是对以下三种问题的回答：
（a）计算什么？
（b)将计算后的值存储到什么地方；
（c)下一步要干什么。

 在书中，有个关于助记符表的地方，我认为有个小错，就是在对内存操作时a=1,不明白的可以看看书（p67中文版 计算机系统要素) 

具体细节不做多解释，介绍项目：
编写并测试 乘法 和I/O处理程序

（1）乘法
通过加减法和移位来实现的；把除法转成乘法，乘法转成加法，减法也转成加法。
模拟CPU运算乘法的步骤：
假设计算3*3
原码是0011 * 0011(以4位存贮单元，因为是原码，最高位不代表符号位)
CPU中的乘法器过程如下：
3个寄存器分别存放乘数0011 被乘数 0011 一个部分积初始值为0
1、首先判断乘数寄存器(目前为0011)的最低位为1。如果为1则将部分积的值通过加法器加上被乘数0011。因此此步结束后部分积寄存器内容为0011
2、将乘数寄存器右移一位，同时将部分积寄存器也右移一位。同时乘积寄存器最低位溢出丢弃。部分积寄存器高位补0，低位溢出后填充到乘数寄存器。因此,部分积寄存其原来的值0011变成了0001。乘数寄存器0011变成了1001（这里低位的1溢出，最高位被部分积溢出的1填充）
3、判断乘数寄存器最低位(0001).为1。将部分积通过加法器加上被乘数0011。因此此不结束后部分积寄存器内容是(0001+0011=0100).
4、乘数寄存器右移一位，同时将部分积寄存器也有右移一位。同第2步。因此部分积寄存器原来的值0100变成了0010。乘数寄存器1001变成了0100，低位1溢出，最高位被部分积溢出的0填充。
5、判断乘数寄存器低位为0不做加法操作直接做第2步的移位操作。既有了部分积变成0001，乘数变成了0010。
6、判断乘数寄存器低位为0不做加法操作直接做第2步的移位操作。既有了部分积变成0000，乘数变成了1001；此时所有乘数全部处理完毕。
7、最终结果将部分积作为高位，乘数寄存器作为低位得到值为00001001 换算成10进制得到9

@ShiftM = 1@2M = 0@i           //i = 0M = 0(FOR)        //i < 16@iD = M              @16D = D - A@ENDD;JGE@1           //R2 = R2 + {R0 & [0 - (R1 & Shift)]}D = M@ShiftD = D & MD = -D@0D = M & D@2M = M + D@0           //R0 << 1D = MM = M + D@Shift       //Shift << 1D = MM = M + D@i            //i++M = M + 1@FOR0;JMP(END)

（2）I/O处理程序 （长按下键时屏幕会3点变黑，无键按下时，清除）
首先来一段测试程序：(实现屏幕中的3点变黑）

 (BEGIN)@SCREEN  //屏幕的基地址  D=AM=1//1为黑  0为白@3D=D+AA=DM=1(END)@BEGIN0;JMP

(BEGIN)@KBD       //键盘基地址是否有值，没有就跳转到清屏D = M@CLEAND;JEQ                  //有键按下@SCREEN          //涂黑 D = AM = 1@1D=D+AA=DM=1@2D=D+AA=DM=1@END0;JMP(CLEAN)          //无键盘按下 @SCREEN          //涂白 D = AM = 0@1D=D+AA=DM=0@2D=D+AA=DM=0(END)@BEGIN0;JMP