"１＋２の計算" をするプログラムが，実際にどのように動いているのか，詳しく見てみましょう．
0. "STEP"によるプログラムの実行
実行速度は"OPTIONS"メニュで変更できます．動作を確実に観察するためには"default slow"としておくと良いでしょう．通常の速度は"default normal"です．
速度設定を確認したら，"STEP" をクリックして，1命令ごとにプログラムを実行しましょう．
1. "PROGRAM COUNTER"の値「0」からの実行開始
実行開始にあたっては"PROGRAM COUNTER"と"ACCUMURATOR"の値は，ともに「0」となっています．CPUはメインメモリの0番地の命令を読み込むとともに，"PROGRAM COUNTER"の値を1つ増やす操作を始めます．
2. "PROGRAM COUNTER" の値を増やし，メインメモリ上の命令を読み込む
まず"PROGRAM COUNTER"の値が1つ増やされて「1」になります．また当初の"PROGRAM COUNTER" の値「0」にしたがって，メインメモリの0番地の命令を読込みに行きます．
3. "INSTRUCTION REGISTER" の更新
メインメモリの0番地にあった命令 "504 (LDA 4)" が "INSTRUCTION REGISTER" に読み込まれます．
4. "INSTRUCTION REGISTER" の命令 "504 (LDA 4)" の実行
"INSTRUCTION REGISTER" に読み込まれた命令 "504 (LDA 4)" を実行します．
5. "LDA 4" の結果を "ACCUMULATOR" に格納する
LDA命令は
- LDA n: ｎ番地の内容を"ACCUMULATOR"にコピーする
という命令です．ここでは "LDA 4" なので，4番地の値である「１」を "ACCUMULATOR" にコピーします．
"STEP"の最初のクリックで，ここまで実行が進みます．
6. "PROGRAM COUNTER"の値「1」での実行
改めて "STEP" をクリックして，次の命令を実行しましょう．"PROGRAM COUNTER"の値は「1」ですので，CPUはメインメモリの1番地の命令を読み込むとともに，"PROGRAM COUNTER"の値を1つ増やす操作をします．
7. "PROGRAM COUNTER" の値を増やし，メインメモリ上の命令を読み込む
"PROGRAM COUNTER"の値が1つ増やされて「2」になります．また直前の"PROGRAM COUNTER" の値「1」にしたがって，メインメモリの1番地の命令を読込みに行きます．
8. "INSTRUCTION REGISTER" の更新
メインメモリの1番地にあった命令 "105 (ADD 5)" が "INSTRUCTION REGISTER" に読み込まれます．
9. "INSTRUCTION REGISTER" の命令 "105 (ADD 5)" の実行
"INSTRUCTION REGISTER" に読み込まれた命令 "105 (ADD 5)" を実行します．
10. "ADD 5" の結果を "ACCUMULATOR" に格納する
ADD命令は
- ADD n: ｎ番地の値を"ACCUMULATOR"の値に加える
という命令です．ここでは "ADD 5" なので，5番地の値である「2」 を "ACCUMULATOR" の値である「1」に加えた値，すなわち「3」を"ACCUMULATOR"に格納します．
"STEP"の2回目のクリックで，ここまで実行が進みます．
11. "PROGRAM COUNTER"の値「2」での実行
改めて "STEP" をクリックして，次の命令を実行しましょう．"PROGRAM COUNTER"の値は「2」ですので，CPUはメインメモリの2番地の命令を読み込むとともに，"PROGRAM COUNTER"の値を1つ増やす操作をします．
12. "PROGRAM COUNTER" の値を増やし，メインメモリ上の命令を読み込む
"PROGRAM COUNTER"の値が1つ増やされて「3」になります．また直前の"PROGRAM COUNTER" の値「2」にしたがって，メインメモリの2番地の命令を読込みに行きます．
13. "INSTRUCTION REGISTER" の更新
メインメモリの2番地にあった命令 "306 (STA 6)" が "INSTRUCTION REGISTER" に読み込まれます．
14. "INSTRUCTION REGISTER" の命令 "306 (STA 6)" の実行
"INSTRUCTION REGISTER" に読み込まれた命令 "306 (STA 6)" を実行します．
15. "STA 6" により "ACCUMULATOR" の値をメインメモリに格納する
STA命令は
- STA n: "ACCUMULATOR"の値をｎ番地に格納する
という命令です．ここでは "STA 6" なので，"ACCUMULATOR" の値である「3」をメインメモリの6番地に格納します．
"STEP"の3回目のクリックで，ここまで実行が進みます．
16. "PROGRAM COUNTER"の値「3」での実行
改めて "STEP" をクリックして，次の命令を実行しましょう．"PROGRAM COUNTER"の値は「3」ですので，CPUはメインメモリの3番地の命令を読み込むとともに，"PROGRAM COUNTER"の値を1つ増やす操作をします．
17. "PROGRAM COUNTER" の値を増やし，メインメモリ上の命令を読み込む
"PROGRAM COUNTER"の値が1つ増やされて「4」になります．また直前の"PROGRAM COUNTER" の値「3」にしたがって，メインメモリの3番地の命令を読込みに行きます．
18. "INSTRUCTION REGISTER" の更新
メインメモリの3番地にあった命令 "000 (HLT)" が "INSTRUCTION REGISTER" に読み込まれます．
19. "INSTRUCTION REGISTER" の命令 "000 (HLT)" の実行
"INSTRUCTION REGISTER" に読み込まれた命令 "000 (HLT)" を実行します．
HLT命令は
- HLT: プログラムを終了する
という命令で，プログラムが終了します．"STEP"の4回目のクリックで，ここまで実行が進んで，プログラムの実行は終わります．
プログラム実行の流れ
このようにプログラムの実行は，以下の1〜3のサイクルを繰り返します．
- "PROGRAM COUNTER" の値を見て，メインメモリ上の対応する番地の命令を "INSTRUCTION REGISTER" に読み込む
- "PROGRAM COUNTER" の値を 1増やす
- メインメモリから読み込んだ "INSTRUCTION REGISTER" 上の命令を実行する
主な命令は以下のとおり- メインメモリの値を"ACCUMULATOR"にコピーする
- メインメモリの値と"ACCUMULATOR"の値で計算し，"ACCUMULATOR"に格納する
- "ACCUMULATOR"の値をメインメモリに格納する
- プログラムの実行を終了する(この場合，実行のサイクルは止まる)
使われている命令のまとめ
ここまでに利用された命令をまとめると，以下のとおりです．
- LDA n: ｎ番地の内容を"ACCUMULATOR"にコピーする
- ADD n: ｎ番地の値を"ACCUMULATOR"の値に加える
- STA n: "ACCUMULATOR"の値をｎ番地に格納する
- HLT: プログラムを終了する