Little Man Computer

Der Little Man Computer (LMC) ist ein Rechnermodell, welches 1965 zum besseren Verständnis der Von-Neumann-Architektur entwickelt wurde.

Unter dem folgenden Link ist eine LMC-Simulation verfügbar:

LMC

Aufbau

Der LMC hat einen Speicher mit 100 Speicherstellen, welche je eine natürliche Zahl zwischen 0 und 999 enthalten.

Der LMC hat folgende Register:

• Der Programmzähler (Program Counter) enthält eine Zahl zwischen 0 und 99. Er gibt an, in welcher Speicheradresse der nächste Befehl liegt.
• Im Akkumulator (Accumulator) ist der erste Operand sowie das Resultat der Rechenoperationen gespeichert.
• Im Befehls- und Adressregister (Instruction Register und Address Register) wird der Inhalt des aktuellen Befehls abgelegt.

Eingabe: Im Bereich Input kann der Benutzer eine Zahl eingeben.

Ausgabe: Im Bereich Output werden die letzten Ausgaben aufgelistet.

Bildschirmfoto LMC

Von-Neumann-Zyklus

Ein Von-Neumann-Computer wie der LMC führt immer wieder den gleichen zyklischen Ablauf aus, den Von-Neumann-Zyklus.

• Befehl laden (Fetch): Der nächste Befehl wird aus dem Speicherwerk geladen.
• Befehl decodieren (Decode): Der Befehl wird aufgeteilt.
• Befehl ausführen (Execute): Der geladene Befehl wird ausgeführt.

Dabei werden abwechslungsweise ein Befehl und ein Datenwert über den Datenbus übermittelt.

Befehl laden (Fetch)

Der nächste Befehl wird aus dem Speicher in das Befehls- und Adressregister geladen. Dazu wird die Adresse des nächsten Befehls vom Programmzähler via Adressbus an das Speicherwerk übertragen. Der Befehl wird aus dem Speicher über den Datenbus in das Steuerwerk übertragen.

Befehl decodieren (Decode)

Im Steuerwerk wird der Befehl aufgeteilt. Der erste Teil des Befehls ist der sogenannte Opcode, welcher die Art des Befehls beschreibt. Der Opcode wird im Befehlsregister gespeichert. Der zweite Teil des Befehls ist eine Adresse, welche angibt, auf welche Speicherzelle oder auf welches Gerät sich der Befehl bezieht. Dieser Teil des Befehls wird im Adressregister gespeichert.

Beim Little Man Computer ist die erste Ziffer des Befehls der Opcode, die zweite und dritte Ziffer bilden die Speicheradresse.

Nachdem der Befehl in das Steuerwerk geladen wurde, wird der Programmzähler um eins erhöht, damit im nächsten Zyklus der nächste Befehl geladen wird.

Befehl ausführen

Schliesslich wird der eigentliche Befehl ausgeführt, indem das Steuerwerk die Steuersignale an die Komponenten auslöst. Im nächsten Abschnitt werden die Befehle des Little Man Computer erklärt.