Nand2Tetris

Coursera: Nand2Tetris

Start

这个项目的开始，也是源自对底层的探索和理解，总认为仅仅理解上层的东西，对我来说是无趣的，上层的东西依赖基础设施构建，而基础设施的构建，源自简单的语言，无论多繁杂的东西，都可以用简单的东西与天才般的思路构建。

这也是我完成的第二个系统性的项目了，第一个是xv6。这个项目学完后，对我而言受益匪浅，他不和第一个xv6项目如此的难，虽然每个lab的代码几乎不会超过100行，但是xv6需要对系统的理解较高，完成一个lab，我总是会问自己，这几个小时到底学到了什么？调试了11个小时的COW？是我效率低还是我的方法有问题？两个小时学会一个return而不是panic到底值不值？是不是要花这么多的时间去学算法更快更好更有成就感？

在学xv6的时候，总是会给我上面这些感受。

但是，nand2tetris是一个非常适合想要接触一下底层的人，他的难度没有xv6那么难， 难度也是循序渐进，通过一步一步的构建，来带领读者构建起整个计算机体系。

当我开始了部分nand2tetris的时候我就知道，nand2tetris绝对是顶尖的课程，当然是于我而言，他是我真正见过的，最好的，没有之一的课程，他比c prime plus好的多多的，也比王爽的汇编更易懂，更易学，把整个计算机的从与非门到最后系统的实现，从简拆分，步步串联，让读者最终完成整个项目。

在此致敬nand2tetris的作者： Noam Nisan 和 Shimon Schocken 以及书籍的译者： 李清安和龚奕利

Statistics

Coding : 80+h reading : 15+h

toatl: 95+h

Done

nand2tetris的课程，我也是通过书籍的提示来逐渐实现的

1. 布尔逻辑， 布尔运算
2. 存储实现
3. 机器语言
4. CPU设计及实现
5. 汇编器
6. 虚拟机
7. Jack语言
8. 编译器
9. 操作系统

我也没想到，自己竟然可以跟着书籍实现这么多的实验。

在这里面，CPU的设计及实现，汇编器和编译器的实现难度最高，但是，实现也是成就最高，实现完最爽的几个实验。 在这次的项目，自己并没有依赖太多的AI，都是自己在思考，手写出来的，感觉也很舒服，喜欢这种感觉

在这几个实验中，CPU的设计是对我而言最有意思的，还记得当时大一数电的学习并不好，没想到，到最后，我连简单的16位CPU都可以设计出来，太爽了。

Harvest

1. 在布尔逻辑和布尔运算中， 满满补齐了自己缺失的数电部分的理解，上课光顾着玩手机了，上课还搞不懂半加器，全加器，选择器和分配器，ALU，但是自己手写了后，自己设置后，自己了解了他们实现的原理。在CPU设计中，还以为设置错A锁存器，也搞懂了时序问题。

2. 存储实现中，了解了存储实现的原理，通过简单的寄存器来实现锁存器等

3. CPU的设计，从指令的设计出发开始设计CPU，设置A锁存器和D锁存器，及多路选择器和分配器。尽管当时自己在设计出第一版CPU时，将D锁存器的输出放到了A锁存器，而不是ALU的输出直连A锁存器，导致在CPU运行的时候出现了CPU运行慢一拍的问题，所以这个问题运行时就排查出来解决了。

4. 汇编器的实现，这部分的实现，就是对汇编的翻译，这个部分前面掌握了他给的机器语言的规范，基本就没有什么问题，后面当你的汇编器翻译一个汇编代码，生成1W行代码的时候，你会感觉到非常大的成就感

5. 虚拟机的实现，这个部分就是将虚拟机代码翻译成汇编语言，和前面那个难度差不多

6.编译器的实现，这个部分是整个篇章中最为难的部分，你需要实现前端和后端的两个部分，在实现编译器前端的时候，你会学会简单的语法分析，递归下降解析的方法，这个前端就是将文本文件把数据抽离出来，然后再去实现后端，后端，通过掌握前面学会的虚拟机代码，将语言翻译成虚拟机代码，这个时候，整个编译器就是一个小型项目了，对我而言，最难的就不再是语法的使用，而是规则的设定，应该用全局变量记录什么？计数应该放在哪里？要不要把这个设置为通用的？通用后好像还有其他的不会用这个通用的。总之，这个时候，你就会遇到项目上的问题

1. 操作系统的实现上，需要自己实现加法，除法，直线的绘制，输入，输出等，会接触到他们除法的天才思路，也就是除数乘2的思路，而对于平方根的计算，使用二叉搜索，也是我没有想到的。在绘制中，会接触简单的，斜线的绘制，也就是比例误差算法，都是蛮有意思的。

对于整个《计算机系统要素》，最大的收获，是对计算机体系的总括和理解，还有一次小型项目的实现也就是编译器，也补齐了数电的知识，很是不错。

TODO

这几天在做nand2tetris的操作系统实现的部分也有一些操之过急，我这个越到后面越耐不住性子的问题还是需要锻炼一下的。

剩下的这几天，倒是可以继续照顾一下我的FrostVista了，这个寒假一直想写，但是一直没空，因为nand2tetris的一直没有结尾，然后，OS的实现又很麻烦，需要耐下心来，所以一直没做,因为下半年还打算参加操作系统开发大赛的内核实现赛道，所以，接下来的时间可能大部分都要用来写OS了，也是正合我意吧。

在寒假，也看了一部分的games101的内容和MIT6.042J的内容，我看看这个学期，把MIT6.042J的剩下的我没有看完的内容看完，然后简单看点games101的图形学的内容，学习一下。

后面的路还挺长的，还打算学FPGA，verilog，CAD，EDA什么的，挺繁杂了，反正路还很长，慢慢来就行了。

在xv6中，想要一直看的性能分析工具并没有看，也是需要延到后面去了。

Summary

在寒假，终于是把这个项目完结了，底层的路也开始慢慢走了，这个寒假也不是说什么都没学，编译器和操作系统部分，看了一半的MIT6.042J的内容，了解了一下games101，还打了个~~国服剑姬~~，哈哈哈。反正想法也很简单，就是想往下看看。

nand2tetris确实是顶尖的CS课程，很推荐，有点语言基础就可以来学，可以来见识一下CS的底层部分