探索计算机基础：Simple Computer 模拟器

探索计算机基础：Simple Computer 模拟器

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在阅读了 J. Clark Scott 的《But How Do It Know?》后，一位读者被启发创建了一个从基本的NAND门出发，逐步构建至完整计算机系统的模拟器——Simple Computer。这个开源项目不仅仅是一个简单的编程练习，而是一次深入理解计算机工作原理的旅程。

项目介绍

Simple Computer 是一个基于逻辑门的全功能机器，包括了寄存器、RAM、ALU（算术逻辑单元）、控制单元以及I/O支持。通过系统总线连接所有组件，使得这个小型计算机能够执行一系列指令，进行数据处理和屏幕输出。

项目技术分析

项目采用了16位架构，拥有65K内存和240x160像素的屏幕分辨率。它提供了四个16位寄存器，并支持一系列基础计算和操作指令。虽然不包括现代CPU的中断、堆栈指针等高级特性，但它额外具备了一些意想不到的特点，如无Meltdown/SPECTRE风险，且能轻松地覆盖任何内存区域。

项目还包括了一个简陋的汇编器，用于将文本代码转换为机器代码，并且有一个名为scott-cpu的LLVM编译器由@realkompot开发，可以生成直接运行在模拟器上的二进制文件。

应用场景

Simple Computer 可以作为一个教育工具，帮助学习者理解底层计算概念，如内存管理、I/O操作和处理器架构。也可以用来编写基础的程序，如简单的文本渲染或算法实验，甚至可以用作编写游戏的基础平台。

项目特点

• 基础构建块：从基本的逻辑门开始，一步一步构建出完整的计算机。
• 低级操作：提供对内存的直接访问，没有保护模式的干扰。
• 丰富的指令集：包括加载、存储、跳转、算术运算、移位、逻辑操作等多种指令。
• I/O设备支持：内置键盘和显示器设备。
• 易于调试：通过提供的模拟器，可以直接观察内存和寄存器的状态。
• 可扩展性：理论上可以通过添加新的I/O适配器来扩展其功能。

简单来说，Simple Computer 是一个适合探索计算机硬件原理和早期编程实践的绝佳平台，无论你是学生还是经验丰富的开发者，都能从中受益匪浅。开始你的硬件之旅，一起揭示计算机工作的奥秘吧！

要了解更多信息，请访问项目作者的博客文章：https://djharper.dev/post/2019/05/21/i-dont-know-how-cpus-work-so-i-simulated-one-in-code/

要构建并运行项目，确保安装Go 1.12+和GLFW 3.2+，然后运行：

make

运行示例程序：

./bin/simulator -bin _programs/brush.bin

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