В. Г. Баула Введение в архитектуру ЭВМ и системы программирования

3
. Учебная машина

КОП	A1	A2	A3
5 разрядов	9 разрядов	9 разрядов	9 разрядов

• 
  RA – регистр, называемый счётчиком адреса, он имеет 9 разрядов и хранит адрес команды, которая будет выполняться вслед за текущей командой;
  
• 
  RK – регистр команд имеет 32 разряда и содержит текущую выполняемую команду (код операции КОП и адреса операндов A1, A2 и A3);
  
• 
  w – регистр «омега», в который после выполнения некоторых команд (у нас это будут арифметические команды сложения, вычитания, умножения и деления) записывается число от 0 до 2 по правилу (S – результат арифметической операции):
  

• 
  Err – регистр ошибки, содержащий нуль в случае успешного выполнения очередной команды и единицу в противном случае.
  

3.1. Схема выполнения команд

:= ( – любая бинарная операция). Каждая команда выполняется по следующему алгоритму:

1. 
   RK := ; чтение очередной команды на регистр команд УУ.
   
2. 
   RА := RА + 1.
   
3. 
   Выполнение операции, заданной в коде операции (КОП). При ошибочном КОП выполняется Err := 1.
   
4. 
   if (Err=0) and (КОП<>СТОП) then goto 1 else КОНЕЦ.
   

Теперь нам осталось определить условие начала работы программы. Для загрузки программы в память и формирования начальных значений регистров в устройстве управления на устройстве ввода имеется специальная кнопка ПУСК (  ). При нажатии этой кнопки устройство ввода самостоятельно (без сигналов со стороны устройства управления) производит следующую последовательность действий:

1. 
   Производится ввод расположенного на устройстве ввода массива машинных слов в память, начиная с первой ячейки; этот массив машинных слов заканчивается специальным признаком конца массива.
   
2. 
   RА := 1
   
3. 
   w := 0
   
4. 
   Err := 0
   

Далее всё готово для автоматической работы центрального процессора по загруженной в память программе. Таким образом, мы полностью определили условия начала и конца работы нашей алгоритмической системы (вспомним курс "Алгоритмы и алгоритмические языки").

	Таблица 3.1. Команды учебной машины.
КОП	Операция и её мнемоническое обозначение
01	СЛВ – сложение вещественных чисел
11	СЛЦ – сложение целых чисел
02	ВЧВ – вычитание вещественных чисел
12	ВЧЦ – вычитание целых чисел
03	УМВ – умножение вещественных чисел
13	УМЦ – умножение целых чисел
04	ДЕВ – деление вещественных чисел
14	ДЕЦ – деление целых чисел (то же, что и div в Паскале)
24	МОД – остаток от деления (то же, что и mod в Паскале)
00	ПЕР – пересылка: :=
10	ЦЕЛ – вещественное в целое: :=Round()
20	ВЕЩ – целое в вещественное: :=Real()
09	БЕЗ – безусловный переход: goto A2, т.е. RA:=A2
19	УСЛ – условный переход: Case w of 0: goto A1; 1: goto A2; 2: goto A3 end
31	СТОП – остановка выполнения программы
05	ВВВ – ввод A2 вещественных чисел в память, начиная с адреса A1
15	ВЫВ – вывод вещественных чисел, аналогично ВВВ
06	ВВЦ – ввод целых чисел, аналогично ВВВ
16	ВЫЦ – вывод целых чисел, аналогично ВВВ

По своей архитектуре наша учебная машина очень похожа на первые ЭВМ, построенные в соответствии с принципами фон Неймана, например, на отечественную ЭВМ СТРЕЛА [3], выпускавшуюся в средине прошлого века.