5．4．1　构造一个模型机

5．4．1　构造一个模型机

图5．3为模型机的数据通路结构。该模型机省略了冯·诺依曼计算机模型中的输入/输出部件，只由CPU 与主存储器构成。模型机中的数据和指令都存储在主存储器，计算机的处理结果也将保存在主存储器中。

图5．3　模型机结构

1.模型机CPU 中寄存器

①PC：程序计数器，用来保存即将执行的下一条指令的地址。

②AC：累加器，用来保存运算结果和载入数据。

③IR：指令寄存器，用来保存当前指令。

④MAR：存储器地址寄存器，用来保存访问存储器时所用的地址。

⑤MDR：存储器数据寄存器，用于保存存储器读出或写入的数据。

本节假设机器字长为8位，内部有一个具备累加功能的数据寄存器AC，在指令处理所需的一个操作数隐含地来自累加器AC，指令处理的结果也隐含地存于AC中。

2.指令系统

我们假定在实例计算机上定义出一套简单的指令集，指令字长为8 位，包括ADD、LOAD、STORE、JUMP指令。功能如表5.1所示。

表5.1　实例计算机指令集

其中，ADD指令是将主存储器中某个指定地址的内容与累加器的内容相加，结果存放在累加器AC 中；LOAD 指令是将主存储器中某个指定地址的内容存储到AC 中；STORE指令是将累加器AC中的内容存储到主存储器中某个指定地址；JUMP指令是让程序执行流程跳转到某个指定地址，这是通过把该地址直接传送给程序计数器PC 来完成的。

指令系统采用定义指令格式。前面章节介绍过指令是由操作码和地址码字段构成的，本节假设指令系统格式由操作码字段和地址码字段构成（实际指令系统的格式更复杂），其中低6位表示地址码字段，高2位表示操作码字段，如图5．4所示。

图5．4　指令格式