8、P1 W1 U1.7 作业1 讲解

视频：
如果本次课程对应的 Coursera 的视频打不开，可以点击下面链接
P1W1U1.7 - Project 1 Overview

软件：
全课程所需软件项目包官方下载：
https://www.nand2tetris.org/software
备了一份软件项目包放在CSDN了，版本2.6支持Mac、Linux、Windows：
https://download.csdn.net/download/shazizm/11268147

课程的设计方法：
一生Nand，二生And、Or、Not...，三生所有。总之就是后一步在前一步的基础上完成。每一步都是实践得来。避免了跳跃和抽象的概念造成的不知所云。

我们总共一步步会组建30个逻辑门，不过这周只会涉及16个。

已知：Nand
求：下图15个门
为什么是它们：1.最常用。2.本课程的“Hack小电脑”需要。。。

本周先做这些，下周课还会做其它的。

这周需要解决的15个逻辑门 分了三类：基础型、总线型、多路型

黄箭头 老师会重点讲解。

首先是
Multiplexor（多路选择器？）用 Mux 表示

功能（如下图 左上角图示）：
sel 设置为0 时，out 输出 是 a 的内容。
sel 设置为1 时，out 输出 是 b 的内容。

sel => select => 选择

选择器还有更高级的用法 例如：
可以选择 a和b 进行什么样的布尔运算

如下图：
当 sel 设置 为 0 时，out 就是 a 和 b 的 “与And”运算
当 sel 设置 为 1 时，out 就是 a 和 b 的 “或Or”运算

这里语言苍白繁琐，还是看下图右上的真实表吧。

此图下部分给出了 AndMuxOr 内部实现示意图，和对应 HDL的代码实现。但Mux的并没有告诉我们怎么弄。。。让自己琢磨。。。

接下来介绍：
Demultiplexor（反向多路选择器？）用 DMux 表示

当sel = 0 ，a = in ，b=0
当sel = 1 ，a = 0 , b =in
对比一下下图右上真值表，便可知。

貌似功能和Mux 正相反。

DMux 也需要我们自己去实现

那 Mux 和 DMux，在通讯网络中的应用 例如：

如下图：这样我们就能共享一条线路上传输 两组信息（蓝色是一组，红色是一组）到达接收方后，通过使用与发送方相同的 sel 序列，就能解码出两组信息。

了解一下就好，课程不会用这种通讯方法

接下来继续黄色箭头里的 16位与门 用 And16 表示

这个的运算如下图 就是把 每个 a 对应的 b 进行And与运算。

我猜实现 不会就是写16个And吧

最后 16位4路选择器 （16-bit，4-way multiplexor）用 Mux4Way16表示

这里 abcd 代表 4路 ，每路16位。

为了 能选择4路，所以 sel 也对应变成 2位（2位二进制数，可以有4种组合，如下图右上真值表）

Mux4Way16 也是作业的一部分，需要自己完成。

最后我们再回顾一下我们将要完成的15个逻辑门。

我们怎么开始设计呢？

下图就是我们3个已知的文件（例如：Xor.cmp、Xor.hdl、Xor.tst这3个文件都在软件包里，网页一开始处下载）。

如下3步流程完成每个逻辑门
第一步. 通过下图左上材料，编写完 Xor.hdl (此文件的 PARTS:处写代码)
第二步. 用Xor.tst 测试
第三步. 确保测试结果和 Xor.cmp 一致

拿Xor打个比方

另外逻辑门的输入输出的变量名称该如何保持和课程一致。老师让参考一个打不开的链接。

不过这些名称（接口、也叫API、也叫Interface）应该已经默认的提供在了hdl文件里了。应该不用担心。

下图列出这些接口命名，大概看一下

请搜索 HDL Survival Guide

另外提醒一下，其实硬件模拟器自带了全部的逻辑门。

你只要把自己写的例如Xor.hdl 改成 例如 Xor.hdl1，那么在其它逻辑门的hdl中使用Xor的时候，就会自动使用硬件模拟器内建的Xor。（此技巧可以用来排查错误代码文件）

内建逻辑门

最佳实践：

1. 请按老师给出的顺序完成设计。（因为有时候后一个，需要前面的设计）
2. 你可以自己发明新的东西，但是没必要，用之前的东西就可以满足设计。
3. 同上，尽量用少的部件来完成设计，优雅简练。

最佳实践

常见问题：

1. hdl 文件不能在硬件模拟器里修改。可以用文本文档之类的。
2. 不能在自己的hdl实现里，使用自己。
3. 当在硬件模拟器里 测试时，错误会以红色在最下面显示。
4. 如果 a = 87654321 那么 a[0]等于1,a[8]等于8。

5. 不会了问百度

   
   
   常见问题

那么在进入下一周的学习之前。完成15个作业吧。