陈凯

摘要：为了帮助学生直观地理解计算机底层硬件的工作过程，本文设计了一种简单的数字逻辑电路，可利用这种逻辑电路来解释计算机逻辑架构中运算器、控制器、存储器三者的关系，以及二进制编码在计算机工作过程中所起到的作用。

关键词：计算机体系结构；控制器

中图分类号：G434  文献标识码：A  论文编号：1674-2117（2023）11-0020-05

“一去二三里，烟村四五家。亭台六七座，八九十枝花。”北宋大家邵雍写下的数字诗恰好用到了从一到十的十个数字。代入诗人的视野：从宏观的“二三里路”，到中观的“烟村”和“亭台”，再到微观的“花”；代入诗人的情绪：从洒脱的“一去二三里”，到精细的“八九十枝花”。此数字诗之妙趣可谓无出其右。仔细看诗中数字，二三四五直到十，这些都是数量，而“一去”的“一”却是助词，两类数字属性不同，却达成了数字序列形式上完美的统一。这让笔者联想起计算机机器语言，在那些底层的指令代码中，无论是操作码还是操作数，虽然其表现形式都是一连串的数码，但数码的作用却完全不同，如果不是投入目光到计算机内部组件的运作过程，恐怕很难体会到这些数码的真实用途。那么有没有可能让学生真正了解到计算机底层大致的工作过程，领悟当前硬件的计算机架构和二进制数码形式的机器语言两者间的密切联系？本文试着给出一种教学思路。

一种通用的计算机架构模拟器

“Johnny”是一种通用的计算机架构模拟器，从软件的界面可以看出，左侧栏是存储器，中间栏和右侧栏是中央处理器中的控制器和运算器。……