计算机系统要素，从零开始构建现代计算机（nand2tetris）
如果完成了本书所有的项目 你将会获得以下成就
- 构建出一台计算机（在模拟器上运行）
- 实现一门语言和相应的语言标准库
- 实现一个简单的编译器
而且，这本书的门槛非常低，只要你能熟练运用一门编程语言即可。本课程综合了数字电路，计算机组成原理，计算机体系架构，操作系统，编译原理，数据结构等的主要内容，搭建了计算机平台的构建的框架，并未深入细节，如果需要了解细节，可由本书作为主线，逐步完善的知识体系。
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本章要实现的逻辑门电路
- 1bit寄存器，16bit寄存器
- RAM8，RAM64，RAM512，RAM4K，RAM16K
- 程序计数器PC
内容
1位寄存器：
一个触发器可以对1位数据进行存储。因此这个1位寄存器使用一个触发器来实现。
输入管脚：in，load
输出管脚：out
核心代码：
Mux(a=preout, b=in, sel=load, out=o1)
DFF(in=o1, out=preout, out=out)
16位寄存器：
将16个一位寄存器排列起来，将时序信号作用于每个寄存器，然后每个寄存器接收一位的输入，根据时序信号确定是接收输入还是继续保持。
输入管脚：in[16], load
输出管脚：out[16]
伪码：
for i=0:15
Bit(in=in[i], load=load, out=out[i])
RAM8：
要实现RAM8芯片，就要将一组8个寄存器排列起来。接着，必须构建一个组合逻辑，把从RAM8"in"输入端的输入值装载到被选中的某个记忆单元内。依次类推，还需要构建一个组合逻辑，其对给定的address值选择正确的寄存区，然后将它的out输出值送到RAM8的out输出上。
要将in[16]存储到某个单元，首先需要定位该单元，然后将数据和控制信号送给该单元。定位某个单元，也就是将控制信号通过指定的线路输出，这可以通过DMux8Way来实现。然后由于我们不知道具体是哪个单元，所以需要将数据和控制信号送个所有的单元，至于用哪个单元，完全由控制信号决定。根据address输出值很显然是个16位八选一的问题。
输入管脚：in[16], load, address[3]
输出管脚：out[16]
伪码：
DMux8Way(in=address,out=loadSignal)
for i=0:7
Register(in=in,load=loadSignal,out=out_i)
Mux8Way16(in=out_[0..7], sel=address, out=out)
RAM64:
采用的思路是类似的，不同的是，对DMux8Way传递的地址和对Mux8Way16传递的地址时不同的。我们只需要将高三位地址传给DMux8Way和Mux8Way16让他们对芯片进行选择即可，然后将低三位地址传给RAM8作为它的地址参数，进行芯片内部的地址选择。
依次类推，我们可以构建RAM512，RAM4K，RAM16K…
输入管脚：in[16], load, address[6]
输出管脚：out[16]
伪码：
DMux8Way(in=address[3..5],out=loadSignal)
for i=0:7
RAM8(in=in,load=loadSignal,address=address[0..2],out=out_i)
Mux8Way16(in=out_[0..7], sel=address[3..5], out=out)
PC程序计数器：
总体上来看，inc，load，reset三个管脚的信号所实现的功能都是二选一，因此可以使用Mux16来进行实现，加一操作是非常显然的要用增量器Inc16来实现。由于PC计数器中数据有时需要改变，有时需要保持，所以还需要一个寄存器（16位）来实现。课本上是这么说的“w位计数器包含两个主要部分：一个常规的w位寄存器和组合逻辑。组合逻辑用来：(a)、执行计数功能。(b)、根据控制位的3种不同的命令值，将计数器置于正确的操作模式。提示：这个逻辑的大部分功能都已经在第2章中实现了。”
Inc的功能：确定是否需要对之前的数据进行加一操作，因此此二路选择器a管脚应该输入之前的数据值，b管脚应该输入加一之后的数据值。显然存储功能是由寄存器实现的，所以要想获得之前的数据值，就得从寄存器的输出管脚那里获得，因此，将寄存器的输出管脚分为两路，一路给管脚a，另一路经由增量器给管脚b。而寄存器的输入应该是上一个器件的输出。
load功能：确定是否加载芯片的输入值，显然b管脚连接in，而a管脚连接实现Inc功能的选择器的输出。
reset功能：确定是否将数据值置零，显然b管脚连接常量false，而a管脚连接实现load功能的输出。由于reset功能之后就没有控制信号了，因此reset的输出端给register的输入。这样就完成了一个简单的计数器。至于计数器的原理和细节内容还需要参考数字电路的知识。示意图，并不是规范的电路图
输入管脚： in[16],load,inc,reset
输出管脚：out[16]