“Most good programmers do programming not because they expect to get paid or get adulation by the public, but because it is fun to program.” ―Linus Torvalds

文中提到的所有实现都可以参考：nand2tetris_sol，但是最好还是自己学习课程实现一遍，理解更深刻。

课程的 Part I:

被抽象成一块 Hack 器件，Part II 的重点在软件部分，包括高级语言（Jack）、操作系统、编译器（Jack Compiler）和 虚拟机翻译器（VM translator）。

One tier VS Two tier

我们这篇文章来看 VM Code 和 VM Translator 的实现，后面的文章会看 Two tier 的高级语言 Jack 和 Jack 编译器。

VM Code

编译器把高级语言编译成 vmcode，而 vmcode 被设计成在堆栈结构机器（abstract stack machine）运行。

对于上面的数学计算，Stack 都可以通过 pop x y 然后 command x y (实现上不同的 command 用不同汇编语言实现，然后硬编码在 VM translator 里) 最后 push x y 的计算结果回到 stack，如下图：

Segments

我们现在知道了 vmcode 是如何计算的，但是高级语言里的计算结果是存储在不同的变量里的，所以我们还需要让 vmcode 也知道这些变量的种类。

所以 vmcode 有了 segment 的概念，不同的变量放在不同的 segment 里面，比如函数的参数放在 argument 段里，static 变量放在 static 段里，所以汇编器里的一些与定义符号其实对应的就是 vmcode 里不同的段，这些段都是虚拟的，实际上都在一块 RAM 里。

constant

比如程序里有一段 const int x = 17 17 就放在 constant segment 里，我们来看看 vmcode 如何把 17 放进 constant segment 里，以及对应的汇编代码，因为我们这节课实现的是 VM translator，生成 VM code 是后面我们要实现的 compiler 要做的事情。

上面的图展示了，push constant 17 (把 17 放到 stack machine 的 constant segment 里）的过程。但是注意，这里实际上没有一个 constant segment，因为 constant 的语义就是把一个常数放进 stack 里。

local | argument | this | that

这几个段虽然功能不同，但都可以用同样的方式操作，只是段的位置不一样，所以语义不同，但都可以用相同的伪代码表示（下面是 local 的图，其他不同之处把 LCL 替换成 ARG THIS THAT 即可，这些预定义符号代表段在 RAM 里的开始地址），pop segment i 的语义是：把最新 push 到 stack 里的值 pop 到对应 segment 里的 segment start address + i 位置供程序使用。push segment i 的语义是：把 segment 里的 segment start address + i 位置的值 push 到 stack 的 SP 位置供程序使用。

static

RAM[16] - RAM[255] 用来存放 static 变量

每个 filename.vm 文件的静态变量，存放在 RAM 里，相当于每个 vm 文件有一个虚拟的 segment，每个 segment 的名字是汇编语言里的标签 filename.i。

temp

temp 变量放在 RAM[5] - RAM[12]，这里编译器生成 VM code 会用来存一些临时信息，后面的文章会介绍。

pointer

push/pop pointer 0 等于 push/pop THIS

push/pop pointer 1 等于 push/pop THAT

有了上面的这些信息，我们就可以编写代码，把这些 VM Code 翻译成汇编语言。

VM code 里还有分支和函数调用的概念，下篇文章，我们看如何把这些概念翻译成汇编语言。