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コンピュータシステムの理論と実装

モダンなコンピュータの作り方

目次

1. ブール理論
   1. 背景
      1. ブール代数
      2. 論理ゲート
      3. 実際のハードウェア構築
      4. ハードウェア記述言語（HDL）
      5. ハードウェアシミュレーション
   2. 仕様
      1. Nandゲート
      2. 基本論理ゲート
      3. 多ビットの基本ゲート
      4. 多入力の基本ゲート
   3. 実装
   4. 展望
   5. プロジェクト
2. ブール算術
   1. 背景
   2. 仕様
      1. 加算器
      2. ALU（算術論理演算機）
   3. 実装
   4. 展望
   5. プロジェクト
3. 順序回路
   1. 背景
   2. 仕様
      1. D型フリップフロップ
      2. レジスタ
      3. メモリ
      4. カウンタ
   3. 実装
   4. 展望
   5. プロジェクト
4. 機械語
   1. 背景
      1. 機械
      2. 言語
      3. コマンド
   2. Hack機械語の仕様
      1. 概要
      2. A命令
      3. C命令
      4. シンボル
      5. 入出力操作
      6. シンタックスとファイルフォーマット
   3. 展望
   4. プロジェクト
5. コンピュータアーキテクチャ
   1. 背景
      1. プログラム内蔵方式
      2. ノイマン型アーキテクチャ
      3. メモリ
      4. CPU
      5. レジスタ
      6. 入出力
   2. Hackハードウェアのプラットフォーム仕様
      1. 概観
      2. CPU
      3. 命令メモリ
      4. データメモリ
      5. コンピュータ
   3. 実装
      1. CPU
      2. メモリ
      3. コンピュータ
   4. 展望
   5. プロジェクト
6. アセンブラ
   1. 背景
   2. Hackアセンブリからバイナリへの変換の仕様
      1. 構文規約とファイルフォーマット
      2. 命令
      3. シンボル
      4. 例
   3. 実装
      1. Parserモジュール
      2. Codeモジュール
      3. シンボルを含まないプログラムのためのアセンブラ
      4. SymbolTableモジュール
      5. シンボルを含むプログラムのためのアセンブラ
   4. 展望
   5. プロジェクト
7. プロジェクト
   1. 背景
      1. バーチャルマシンとの理論的枠組み
      2. スタックマシン
   2. VM仕様
      1. 概要
      2. 算術と論理コマンド
      3. メモリアクセスコマンド
      4. プログラムアローと関数呼び出しコマンド
      5. Jack-VM-Hackプラットフォームにおけるプログラム要素
      6. VMプログラムの例
   3. 実装
      1. HackプラットフォームのVMマッピング（第１部）
      2. VM実装の設計案
      3. プログラムの構造
   4. 展望
   5. プロジェクト
      1. 実装についての提案
      2. テストプログラム
      3. 助言
      4. ツール
8. バーチャルマシン#2：プログラム制御
   1. 背景
      1. プログラムフロー
      2. サブルーチン呼び出し
   2. VM仕様（第２部）
      1. プログラムフローコマンド
      2. 関数呼び出しコマンド
      3. 関数呼び出しプロトコル
      4. 初期化
   3. 実装
      1. Hackプラットフォームの標準VMマッピング（第２部）
      2. 例
      3. VM実装の設計案
   4. 展望
   5. プロジェクト
      1. テストプログラム
      2. 助言
9. 高水準言語
   1. 背景
      1. 例１：Hello World
      2. 例２：手続きプログラムと配列処理
      3. 抽象データ型
      4. リンクリストの実装
   2. Jack言語仕様
      1. シンタックス要素
      2. プログラム構造
      3. 変数
      4. 文
      5. 式
      6. サブルーチン呼び出し
      7. Jack標準ライブラリ
   3. Jackアプリケーションを書く
   4. 展望
   5. プロジェクト
      1. Jackプログラムのコンパイルと実行
10. コンパイラ#1：構文解析
    1. 背景
       1. 字句解析
       2. 文法
       3. 構文解析
    2. 仕様
       1. Jack言語の文法
       2. Jack言語のための構文解析器
       3. 構文解析器への入力
       4. 構文解析器の出力
    3. 実装
       1. JackAnalyzerモジュール
       2. JackTokenizerモジュール
       3. CpmplilationEngineモジュール
    4. 展望
    5. プロジェクト
       1. テストプログラム
       2. 第１段階：トークナイザ
       3. 第２段階：パーサ
11. コンパイラ#2：コード生成
    1. 背景
       1. データ変換
       2. コマンド変換
    2. 仕様
       1. バーチャルマシンへの標準マッピング
       2. コンパイルの例
    3. 実装
       1. JackCompilerモジュール
       2. JackTokenizerモジュール
       3. SymbolTableモジュール
       4. VMWriterモジュール
       5. CompilationEngineモジュール
    4. 展望
    5. プロジェクト
       1. 第１段階：シンボルテーブル
       2. 第２段階：コード生成
       3. テストプログラム
12. オペレーティングシステム
    1. 背景
       1. 数学操作
       2. 数字の文字列表示
       3. メモリ管理
       4. 可変長な配列と文字列
       5. 入出力管理
       6. グラフィック出力
       7. キーボード操作
    2. JackOSの仕様
       1. Math
       2. String
       3. Array
       4. Output
       5. Screen
       6. Keyboard
       7. Memory
       8. Sys
    3. 実装
       1. Math
       2. String
       3. Array
       4. Output
       5. Screen
       6. Keyboard
       7. Memory
       8. Sys
    4. 展望
    5. プロジェクト
       1. テスト方法
       2. OSクラスとテストプログラム
13. さらに先へ
    1. ハードウェアの実現
    2. ハードウェアの改良
    3. 高水準言語
    4. 最適化
    5. 通信