计算机由ROM(instruction memory)、RAM(data memory)、CPU组成,其关系如下图
在计算中存在3种寄存器:D、A、M。其中D是data register,A是address register,M是data/address register。
为对数据进行操作,存在两种指令:A-introduction,C-introduction,这也就是Hack Promramming的全部语法了。Hack Programming 属于一种 汇编语言(Assembly language),计算机处理的都是0/1,但不便于阅读编程,但汇编语言通过编译可以成为二进制语句。
A-introduction的语法就是 @ num,num可以是非负整数,也可以variable/LABEL,这个语句可以应用于三种情况:
1)赋值A。A是地址,比如@2,就是令当前的A=2,并可以对M = RAM[A]进行操作
2)指定寄存器RAM[A]。
3)指定下一条指令。这里的指定下一条指令一般是用于 @LABEL,实现goto功能,这一语句经过CPU编译会变为 @ num,num是定义LABEL的下一行的行数。
注:关于variable:和LABEL不同,不需要在程序中申明,编译时会自动寻找可行的寄存器,比如@i,编译时会变为 @num,num表示寄存器的地址。
C-Instruction的语法如下,主要功能是实现运算和赋值。
此外,还有一个POINTER的概念,其实就是地址,在HACK编程的C指令中,只能用上面涉及到的语法,所以要实现赋值操作一般都是下面这样
// i = 100
@100
D = A
@i
M = D
//修改SCREEN MAP第2个寄存器的值全为1
@SCREEN
D = A
A = A+1
M = -1
最后还有屏幕输出和键盘输入。
假设屏幕大小是256*512,计算机是16bit,那32个寄存器对应屏幕的一行,依次下推,这样用于屏幕输出的寄存器就需要256*512/16个;屏幕的每一个pixel都只有0/1,1的话就是黑色,要改变屏幕输出,其实通过要改变的像素点,找到相应寄存器的相应bit,再改变bit的值为1。
键盘输入只需要一个寄存器,一般会有个固定地址,当进行键盘输入时,其寄存器的值M就不为0,而是输入字符的对应码。
举个栗子:实现当进行键盘输入时,屏幕的头16个像素变黑,松开时变白
@8192
D = A
@n
M = D
@SCREEN
D = A
@pointer
M = D
@isfill
M = 0
(LOOP)
@KBD
D = M;
@FILL
D;JNE
@UNFILL
D;JEQ
(FILL)
@isfill
D = M
@LOOP
D;JNE
@pointer
A = M
M = -1
@isfill
M = 1
@LOOP
0;JMP
(UNFILL)
@isfill
D = M
@LOOP
D;JEQ
@pointer
A = M
M = 0
@isfill
M = 0
@LOOP
0;JMP