Как мне установить выходные флаги для ALU в курсе "Nand ​​to Tetris"? - PullRequest
17 голосов
/ 23 февраля 2009

Хотя я пометил это домашнее задание, на самом деле это курс, который я делаю самостоятельно бесплатно. В любом случае, этот курс называется «От Нанда до Тетриса», и я надеюсь, что кто-то здесь видел или прошел этот курс, чтобы я мог получить некоторую помощь. Я нахожусь на этапе, когда я строю АЛУ с помощью поставляемого языка HDL. Моя проблема в том, что я не могу заставить мой чип правильно скомпилировать. Я получаю ошибки, когда пытаюсь установить выходные флаги для АЛУ. Я полагаю, что проблема заключается в том, что я не могу подписать какую-либо промежуточную переменную, так как, когда я просто пытаюсь установить флаги в true или false, основываясь на некоторой случайной переменной (скажем, флаг ввода), я не получаю ошибки. Я знаю, что проблема не в чипах, которые я пытаюсь использовать, поскольку я использую все встроенные чипы.

Вот мой чип ALU:

/**
 * The ALU.  Computes a pre-defined set of functions out = f(x,y)
 * where x and y are two 16-bit inputs. The function f is selected 
 * by a set of 6 control bits denoted zx, nx, zy, ny, f, no.
 * The ALU operation can be described using the following pseudocode:
 *     if zx=1 set x = 0       // 16-bit zero constant
 *     if nx=1 set x = !x      // Bit-wise negation
 *     if zy=1 set y = 0       // 16-bit zero constant
 *     if ny=1 set y = !y      // Bit-wise negation
 *     if f=1  set out = x + y // Integer 2's complement addition
 *     else    set out = x & y // Bit-wise And
 *     if no=1 set out = !out  // Bit-wise negation
 *
 * In addition to computing out, the ALU computes two 1-bit outputs:
 *     if out=0 set zr = 1 else zr = 0 // 16-bit equality comparison
 *     if out<0 set ng = 1 else ng = 0 // 2's complement comparison
 */

CHIP ALU {

IN  // 16-bit inputs:
    x[16], y[16],
    // Control bits:
    zx, // Zero the x input
    nx, // Negate the x input
    zy, // Zero the y input
    ny, // Negate the y input
    f,  // Function code: 1 for add, 0 for and
    no; // Negate the out output

OUT // 16-bit output
    out[16],

    // ALU output flags
    zr, // 1 if out=0, 0 otherwise
    ng; // 1 if out<0, 0 otherwise

PARTS:
// Zero the x input
Mux16( a=x, b=false, sel=zx, out=x2 );

// Zero the y input
Mux16( a=y, b=false, sel=zy, out=y2 );

// Negate the x input
Not16( in=x, out=notx );
Mux16( a=x, b=notx, sel=nx, out=x3 );

// Negate the y input
Not16( in=y, out=noty );
Mux16( a=y, b=noty, sel=ny, out=y3 );

// Perform f
Add16( a=x3, b=y3, out=addout );
And16( a=x3, b=y3, out=andout );
Mux16( a=andout, b=addout, sel=f, out=preout );

// Negate the output
Not16( in=preout, out=notpreout );
Mux16( a=preout, b=notpreout, sel=no, out=out );

// zr flag
Or8way( in=out[0..7], out=zr1 );   // PROBLEM SHOWS UP HERE
Or8way( in=out[8..15], out=zr2 );
Or( a=zr1, b=zr2, out=zr );

// ng flag
Not( in=out[15], out=ng );

}

Итак, проблема проявляется, когда я пытаюсь отправить подписанную версию «out» на чип Or8Way. Я попытался использовать переменную, отличную от «out», но с той же проблемой. Тогда я прочитал, что вы не можете использовать промежуточные переменные. Я подумал, может быть, если я отправлю промежуточную переменную в какой-то другой чип, и этот чип подпишется на него, это решит проблему, но у нее будет та же ошибка. К сожалению, я просто не могу придумать способ установить флаги zr и ng без подписки какой-либо промежуточной переменной, поэтому я действительно застрял!

Точно так же, как вы знаете, если я заменим проблемные строки на следующие, он скомпилируется (но не даст правильных результатов, поскольку я просто использую какой-то случайный ввод):

// zr flag
Not( in=zx, out=zr );

// ng flag
Not( in=zx, out=ng );

У кого-нибудь есть идеи?

Редактировать: Вот приложение к книге для курса , в котором указано, как работает hdl. В частности, посмотрите на раздел 5, в котором говорится о шинах и сказано: «Внутренний вывод (как v выше) не может быть подписан».

Редактировать: Вот точная ошибка, которую я получаю: «Линия 68, Не удается соединить выходной контакт затвора с деталью». Однако сообщение об ошибке немного сбивает с толку, так как это не является реальной проблемой. Если я просто заменю "Or8way (in = out [0..7], out = zr1);" с "Or8way (in = false, out = zr1);" она не сгенерирует эту ошибку, из-за чего я заглянул в приложение и обнаружил, что переменная out, поскольку она была получена как промежуточная, не может быть подписана.

Ответы [ 5 ]

21 голосов
/ 23 октября 2009

Для всех, кто интересуется, решение, поддерживаемое эмулятором, заключается в использовании нескольких выходов. Что-то вроде:

Mux16( a=preout, b=notpreout, sel=no, out=out,out=preout2,out[15]=ng);
5 голосов
/ 21 марта 2010

Вот как я сделал АЛУ:

CHIP ALU {
IN  // 16-bit inputs:
    x[16], y[16],
    // Control bits:
    zx, // Zero the x input
    nx, // Negate the x input
    zy, // Zero the y input
    ny, // Negate the y input
    f,  // Function code: 1 for add, 0 for and
    no; // Negate the out output
OUT // 16-bit output
    out[16],
    // ALU output flags
    zr, // 1 if out=0, 0 otherwise
    ng; // 1 if out<0, 0 otherwise
PARTS:      
    Mux16(a=x, b=false, sel=zx, out=M16x);
    Not16(in=M16x, out=Nx);
    Mux16(a=M16x, b=Nx, sel=nx, out=M16M16x);

    Mux16(a=y, b=false, sel=zy, out=M16y);
    Not16(in=M16y, out=Ny);
    Mux16(a=M16y, b=Ny, sel=ny, out=M16M16y);

    And16(a=M16M16x, b=M16M16y, out=And16);
    Add16(a=M16M16x, b=M16M16y, out=Add16);
    Mux16(a=And16, b=Add16, sel=f, out=F16);

    Not16(in=F16, out=NF16);
    Mux16(a=F16, b=NF16, sel=no, out=out, out[15]=ng, out[0..7]=zout1, out[8..15]=zout2);

    Or8Way(in=zout1, out=zr1);
    Or8Way(in=zout2, out=zr2);
    Or(a=zr1, b=zr2, out=zr3);
    Not(in=zr3, out=zr);
}
5 голосов
/ 23 февраля 2009

Решением, предложенным Паксом, было использование промежуточной переменной в качестве входных данных для другого чипа, такого как Or16Way. Вот код после того, как я исправил проблему и отладил:

CHIP ALU {

IN  // 16-bit inputs:
    x[16], y[16],
    // Control bits:
    zx, // Zero the x input
    nx, // Negate the x input
    zy, // Zero the y input
    ny, // Negate the y input
    f,  // Function code: 1 for add, 0 for and
    no; // Negate the out output

OUT // 16-bit output
    out[16],

    // ALU output flags
    zr, // 1 if out=0, 0 otherwise
    ng; // 1 if out<0, 0 otherwise

PARTS:
// Zero the x input
Mux16( a=x, b=false, sel=zx, out=x2 );

// Zero the y input
Mux16( a=y, b=false, sel=zy, out=y2 );

// Negate the x input
Not16( in=x2, out=notx );
Mux16( a=x2, b=notx, sel=nx, out=x3 );

// Negate the y input
Not16( in=y2, out=noty );
Mux16( a=y2, b=noty, sel=ny, out=y3 );

// Perform f
Add16( a=x3, b=y3, out=addout );
And16( a=x3, b=y3, out=andout );
Mux16( a=andout, b=addout, sel=f, out=preout );

// Negate the output
Not16( in=preout, out=notpreout );
Mux16( a=preout, b=notpreout, sel=no, out=preout2 );

// zr flag
Or16Way( in=preout2, out=notzr );
Not( in=notzr, out=zr );

// ng flag
And16( a=preout2, b=true, out[15]=ng );

// Get final output
And16( a=preout2, b=preout2, out=out );
}
1 голос
/ 29 января 2010

Вот еще один с новым чипом, но он выглядит чище

/**
 * Negator16 - negates the input 16-bit value if the selection flag is lit
 */
CHIP Negator16 {
  IN sel,in[16];
  OUT out[16];

  PARTS:
  Not16(in=in, out=negateIn);
  Mux16(a=in, b=negateIn, sel=sel, out=out);
}

CHIP ALU {
  // IN and OUT go here...
  PARTS:
  //Zero x and y if needed
  Mux16(a=x, b[0..15]=false, sel=zx, out=x1);
  Mux16(a=y, b[0..15]=false, sel=zy, out=y1);

  //Create x1 and y1 negations if needed
  Negator16(in=x1, sel=nx, out=x2);
  Negator16(in=y1, sel=ny, out=y2);

  //Create x&y and x+y
  And16(a=x2, b=y2, out=andXY);
  Add16(a=x2, b=y2, out=addXY);

  //Choose between And/Add according to selection
  Mux16(a=andXY, b=addXY, sel=f, out=res);

  // negate if needed and also set negative flag
  Negator16(in=res, sel=no, out=res1, out=out, out[15]=ng);

  // set zero flag (or all bits and negate)
  Or16Way(in=res1, out=nzr);
  Not(in=nzr, out=zr);
}
1 голос
/ 23 февраля 2009

Вы пробовали:

// zr flag
Or8way(
    in[0]=out[ 0], in[1]=out[ 1], in[2]=out[ 2], in[3]=out[ 3],
    in[4]=out[ 4], in[5]=out[ 5], in[6]=out[ 6], in[7]=out[ 7],
    out=zr1);
Or8way(
    in[0]=out[ 8], in[1]=out[ 9], in[2]=out[10], in[3]=out[11],
    in[4]=out[12], in[5]=out[13], in[6]=out[14], in[7]=out[15],
    out=zr2);
Or( a=zr1, b=zr2, out=zr );

Я не знаю, сработает ли это, но, кажется, имеет смысл взглянуть на этот документ здесь .

Я бы также дважды подумал об использовании out в качестве имени переменной, так как это сбивает с толку попытки выяснить разницу между этим и ключевым словом out (как в "out=...").

После вашего редактирования, если вы не можете подписать промежуточные значения, то, похоже, вам придется реализовать отдельный «чип», такой как IsZero16, который будет принимать 16-битное значение в качестве ввода (ваше промежуточное значение out) вернуть один бит, указывающий его нулевое значение, которое вы можете загрузить в zr. Или вы можете сделать чип IsZero8, но вам придется называть его двумя этапами, как вы сейчас делаете с Or8Way.

Это похоже на правильное решение, поскольку вы можете подписывать входные значения в микросхему.

И, просто глядя на ошибку, эта проблема может отличаться от той, которую вы предлагаете. Фраза «Не удается подключить выходной контакт затвора к детали» будет означать для меня, что вы не можете подключить сигналы от выходного параметра обратно в область обработки микросхем. Это имеет смысл с электрической точки зрения.

Вы можете обнаружить, что должны сохранить выходные данные во временную переменную и использовать ее для установки zr и out (поскольку после того, как сигналы «отправлены» на выходные выводы микросхем, они могут перестать быть имеется).

Можем ли мы попробовать:

CHIP SetFlags16 {
    IN  inpval[16];
    OUT zflag,nflag;
    PARTS:
        Or8way(in=inpval[0.. 7],out=zr0);
        Or8way(in=inpval[8..15],out=zr1);
        Or(a=zr0,b=zr1,out=zflag);
        Not(in=inpval[15],out=nflag);
}

и затем, в вашем чипе ALU, используйте это в конце:

// Negate the output
Not16( in=preout, out=notpreout );
Mux16( a=preout, b=notpreout, sel=no, out=tempout );

// flags
SetFlags16(inpval=tempout,zflag=zr,nflag=ng);

// Transfer tempout to out (may be a better way).
Or16(a=tempout,b=tempout,out=out);
...