2 Пример выполнения программы
Давайте проследим за выполнением всех машинных циклов, предусматриваемых программой, текст которой представлен в конце раздела 2.2. Вначале необходимо разместить программу в какой-либо области памяти машины. Например, будем считать, что текст нашей программы занесен в последовательные ячейки памяти, начиная с адреса А0 (шестнадцатеричное представление). На рис. 3 представлена таблица, отражающая содержимое этой области памяти. Если записать программу таким способом, можно заставить машину выполнить нашу программу, поместив адрес ее первой команды (А0) в счетчик адреса и запустив машину в работу.
Рисунок 3 – Программа сложения чисел
Блок управления начинает с извлечения из основной памяти команды, записанной по адресу А0, и помещает ее (156С) в регистр команды, выполнив тем самым этап выборки первого машинного цикла. Обратите внимание, что длина команды составляет шестнадцать разрядов (2 байта). Поэтому выбираемая команда должна занимать две ячейки памяти с адресами А0 и А1. Конструкция блока управления разработана с учетом этой особенности, поэтому он выбирает содержимое обеих ячеек и помещает данные в регистр команды, размер которого составляет 16 бит. Затем блок управления добавляет число 2 к значению в счетчике адреса, чтобы содержимое этого регистра представляло собой адрес следующей команды. По завершении этапа выборки первого машинного цикла в счетчике адреса и регистре команд будут содержаться следующие данные:
Счетчик адреса: А2
Регистр команд: 156С
На следующем этапе блок управления анализирует команду, помещенную в регистр команд, и приходит к заключению, что это команда загрузки в регистр 5 содержимого ячейки памяти с адресом 6С. Загрузка осуществляется на этапе выполнения данного машинного цикла, после чего блок управления начнет новый машинный цикл.
Новый цикл начинается с выборки команды 166D из ячеек памяти с адресами А2 и A3. Блок управления помещает эту команду в регистр команд и увеличивает значение счетчика адреса, после чего оно становится равным А4. После завершения очередного этапа выборки в счетчике адреса и регистре команд будут следующие данные:
Счетчик адреса: А4
Регистр команд: 166D
Блок управления декодирует команду 166D и определяет, что в регистр 6 необходимо загрузить содержимое ячейки памяти с адресом 6D, после чего выполняет команду, и в регистр 6 действительно загружается требуемое значение.
Поскольку в данный момент счетчик адреса имеет значение А4, блок управления считывает следующую команду, которая начинается с указанного адреса. В результате в регистр команд помещается значение 5056, а счетчик адреса получает новое значение А6. Блок управления декодирует содержимое очередной команды и выполняет ее посредством активизации электронной схемы сложения чисел в дополнительном двоичном коде, указав этой схеме использовать как входные регистры 5 и 6.
На этапе выполнения данной команды арифметико-логический блок выполняет сложение и записывает результат в регистр 0 (как было указано блоком управления), после чего сообщает блоку управления о том, что требуемые действия выполнены. После этого блок управления начинает следующий машинный цикл. И вновь, используя текущее значение в счетчике адреса, он выбирает следующую команду из двух смежных ячеек памяти с адресами А6 и А7 (теперь это команда 306Е) и модифицирует значение счетчика адреса, установив его равным А8. Затем считанная из памяти команда декодируется и выполняется. В результате сумма двух чисел помещается в ячейку памяти с адресом 6Е.
Следующая выбираемая команда расположена в памяти, начиная с адреса А8. После ее извлечения значение счетчика адреса увеличивается до АА. Содержимое регистра команд равно С000 и расшифровывается как команда останова. В результате работа машины останавливается на этапе выполнения, и это означает, что выполнение нашей программы завершено.
В заключение скажем, что выполнение хранимой в памяти программы не отличается от того процесса, к которому мог бы прибегнуть любой человек, перед которым поставлена задача четко следовать определенному списку инструкций. Обычно человек отмечает в списке выполненные им инструкции галочками — машина же для этого использует счетчик адреса. Определив, какая из инструкций должна выполняться следующей, человек знакомится с ней и принимает решение, что именно нужно сделать. Затем он выполняет требуемые действия и переходит к следующей инструкции. Аналогичным образом поступает и машина — она выполняет очередную команду, помещенную в регистре команд, и запускает следующий цикл выборки.