上一章著重講了指令，我們用匯編、C語言等工具編寫的代碼最終也被轉化成機器指令被執(zhí)行。本章進一步闡述編程語言如何被加載和執(zhí)行的過程。

6.1.一段程序代碼

我們給出一段類似C語言的代碼，作為本書電路的“hello world”程序，看看電路之間如何配合才能完成執(zhí)行這個代碼的目標。

試著分析這3行代碼：

1、a=6，a在高級語言中是一個變量，其本質是一個內存地址；a=6的意思是在a地址的內存空間中存入數(shù)字6；本章為了講解過程進一步簡化，假設這兩句已經執(zhí)行完畢。

2、c=a+b，首先把a和b的內存空間中的數(shù)字，用加法器加起來，得到一個結果值9，然后把9存儲到c這個地址的內存空間中。

圖 6-1 本章代碼內存示意圖

6.2.程序執(zhí)行控制

從上一章詳細闡述了指令寄存器從內存中取出代碼指令，然后控制指令的執(zhí)行。但是他只負責具體執(zhí)行一條指令，給它什么指令，它就去完成，可見背后還應該有一個“指揮棒”，把需要執(zhí)行的指令給指令寄存器，等他執(zhí)行完成后，把下一個指令給它。

需要設計一個程序執(zhí)行控制模塊，來做這個“指揮棒”，我們來試著分析它如何工作。

如圖 6-1，內存被分成代碼區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)兩部分，代碼區(qū)從內存的0000 0000位置開始。根據(jù)我們的電路設計，指令的格式是8位的操作碼加上8位的操作地址（見圖 5-1），我們的內存被設計成8位的存儲單元，每一個內存地址下可以存放一個8位的數(shù)據(jù)。所以一個完整指令在內存中被分兩行存儲。

圖 6-2 計數(shù)寄存器對指令寄存器的控制示意圖

圖 6-2所示，指令寄存器通過對其他的寄存器的控制來執(zhí)行指令，程序運行控制模塊則通過控制指令寄存器的運行，達到控制整個電路運行的效果。首先，電路通電后，“程序運行控制邏輯模塊”中PC寄存器放著內存中存放代碼的首地址（圖 6-1的0000 0000地址），然后反復執(zhí)行如下步驟：

1.控制指令操作寄存器（IR_OP）把第一個指令的操作碼取出（內存設置可讀，IR_OP設置可寫）；

2.PC寄存器地址加1；

3.控制指令地址寄存器（IR_ADDR）把第一個指令的操作地址取出（內存設置可讀，IR_ADDR設置可寫）；

4.指令地址寄存器（IR_ADDR）設置為可讀，設定好指令操作過程中的內存地址；

5.指令操作寄存器（IR_OP）設置為可讀，按照指令碼運行相應的指令邏輯；

6.PC寄存器地址加1；

每完成一次6個步驟的循環(huán)，則完成內存中的一個指令的執(zhí)行，并準備進入下一個指令的執(zhí)行。

6.3.指令執(zhí)行控制譯碼器設計

為了實現(xiàn)反復執(zhí)行以上6步，電路設計的大概思路是用一個三進八出的譯碼器，輸出端對應這6個步驟，輸入端循環(huán)輸入二進制的0～5。

6.4.PC寄存器內存地址加1電路設計

6.5.小節(jié)