1.學習要點
（1）系統
系統=計算裝置+程式
前三章只是靜態的構建計算裝置，第四章描述了程式的最底層表達，即機器語言。最後第五章是對前四章的總結，構建了一個完整的動態的計算機系統工作的模型。
（2）計算機工作的要點就在於：程式儲存和程式控制。而程式儲存即表明計算機中將程式和資料都存放在儲存器中，程式控制即是通過譯碼將機器指令轉換為具體的控制訊號進行控制。
（2）Hack硬體平臺：
16位馮諾依曼機，包括一個CPU，兩個獨立的記憶體模組（指令記憶體和資料記憶體）和兩個記憶體映像I/O裝置（螢幕和鍵盤）。
（3）CPU——控制和計算
由ALU，暫存器，控制單元組成。
CPU的結構圖參考P94頁的結構圖，圖中缺少控制電路部分需要自己設計，控制電路可以分為：指令譯碼，指令執行，取指令三部分。
設計控制電路需要理解第四章的機器語言的兩種指令（A指令和C指令），Hack指令為16位，從低位到高位可以依次編碼為Instruction[0]-Instruction[15],根據第四章的內容可知，
Instruction[15]位為指令型別的識別位，即識別是地址指令A（0）還是計算指令C（1）。
若為地址指令，則剩下15位表示地址。
若為計算指令，則In[0]-In[2]表示jump域，In[3]-In[5]表示dest域，In[6]-In[12]表示computer域，聯絡到具體電路結構可知In[11]-In[6]對應ALU的zx,nx,zy,f,no控制位，而jump域與zr,ng以及PC有關，dest則與暫存器的load位有關。據此可以來設計控制電路，同時控制電路（取指-譯碼-執行）也是計算機程式控制的核心。
（4）記憶體和I/O

CHIP CPU {

    IN  inM[16],         // M value input  (M = contents of RAM[A])
        instruction[16], // Instruction for execution
        reset;           // Signals whether to re-start the current
                         // program (reset==1
 
) or continue executing
                         // the current program (reset==0).

    OUT outM[16],        // M value output
        writeM,          // Write to M? 
        addressM[15],    // Address in data memory (of M)
        pc[15];          // address of next instruction

    PARTS:
    //當指令為A指令時，遮蔽0-5
 
，12控制位
    And(a=instruction[15],b=instruction[0],out=I0); 
    And(a=instruction[15],b=instruction[1],out=I1);
        And(a=instruction[15],b=instruction[2],out=I2);
    And(a=instruction[15],b=instruction[3],out=I3);
    And(a=instruction[15],b=instruction[4],out=I4);
    And(a=instruction[15],b=instruction[5],out=I5);
    And(a=instruction[15],b=instruction[12],out=I12);

    Mux16(a=instruction,b=outALU,sel=instruction[15],out=outMux1);
    //寫入A暫存器由15和5兩個控制位決定，分為00，11兩種情況
    Xor(a=instruction[15],b=I5,out=loadA1);
    Not(in=loadA1,out=loadA);
    ARegister(in=outMux1,load=loadA,out=outA);
    And16(a=outA,b[0..15]=true,out[0..14]=addressM);

    DRegister(in=outALU,load=I4,out=outD);  
//地址還是資料A/M
    Mux16(a=outA,b=inM,sel=I12,out=outAM);

    ALU(x=outD,y=outAM,zx=instruction[11],nx=instruction[10],zy=instruction[9],   
        ny=instruction[8], f=instruction[7], no=instruction[6],  
        out=outALU,out=outM,zr=zr,ng=ng);
    And(a=I3,b=true,out=writeM);
//j1-j3與PC控制跳轉
    Not(in=zr,out=notzr);  
        Not(in=ng,out=notng);  
        And(a=notzr,b=notng,out=out1);  
    And(a=I0,b=out1,out=j3);
    And(a=I1,b=zr,out=j2);
    And(a=I2,b=ng,out=j1);  
    Or(a=j3,b=j2,out=ep);
        Or(a=ep,b=j1,out=loadpc1);
    And(a=loadpc1,b=instruction[15],out=loadpc);
    PC(in=outAM,load=loadpc,reset=reset,inc=true,out[0..14]=pc);    
}

（2）memory

CHIP Memory {
    IN in[16], load, address[15];
    OUT out[16];

    PARTS:
    Mux(a=load, b=false, sel=address[14], out=rload);  //address[14]=0時，RAM的load有效  
    Mux(a=false, b=load, sel=address[14], out=sload); //address[14]=0時，Screen的load無效  

    RAM16K(in=in, load=rload, address=address[0..13], out=rout);  
    Screen(in=in, load=sload, address=address[0..12], out=sout);  
    Keyboard(out=kout);  

    Mux16(a=sout, b=kout, sel=address[13], out=hout);  
    Mux16(a=rout, b=hout, sel=address[14], out=out); 
}

（3）computer

CHIP Computer {

    IN reset;

    PARTS:
    CPU(inM=outM0,instruction=outins,reset=reset,writeM=writeM,outM=outM,addressM=addressM,pc=pc);  
    Memory(in=outM,load=writeM,address=addressM,out=outM0);  
    ROM32K(address=pc,out=outins); 
}