1.1 CPU 的數據通路
　　模型計算機硬件系統的數據通路如圖 1-1。CPU 的字長為 16 位，內部采用 16 位寬的單總線結構，包括運算器和控制器兩個部件。為了便于后面的設計，圖中還包括了系統總線和存儲器，系統總線采用單總線結構，包括 16 位的數據總線 DB、16 位的地址總線 AB和控制總線 CB。主存、外設與 CPU 共用一組系統總線；CPU 內部總線 IB 與系統總線間通過 DR、AR 相聯。主存儲器的字長也是 16 位，并且按字編址，不能按字節訪問。
　　
　　圖 1-1 模型計算機硬件系統的數據通路
　　1.2 指令系統
　　模型機的指令系統包括各類傳送類指令、算術邏輯運算類指令、移位類指令、轉移類指令、子程序調用返回指令、輸入輸出類指令等。在尋址方式上采用最典型的尋址方式，分別是立即尋址、直接尋址、間接尋址、寄存器尋址、寄存器間接尋址、寄存器變址尋址、相對尋址 7 種。
　　1.2.1 指令格式
　　模型機指令格式規整，以單字指令為基礎，根據不同的尋址方式可擴展為雙字指令和三字指令，如圖 1-2所示。指令的第二字和第三字是一些常數，如立即數、直接地址、間接地址、偏移量等。
　　
　　圖 1-2 指令格式
　　圖 1-2中，Ms 表示源操作數的尋址方式，Md 表示目的操作數的尋址方式，Rs 和 Rd分別表示的是源操作數和目的操作數的寄存器號。
　　1.2.2 尋址方式及編碼
　　在圖 1-2中可以看出，尋址方式 Ms、Md 分別由 IR 的 9、8 和 4、3 位表示。各位含義見表 1-1。
　　2
　　尋址方式編碼
　　M（2位）Rn/M’（3位）
　　寄存器尋址Rn00寄存器號
　　寄存器間接尋址（Rn）01寄存器號
　　寄存器變址尋址disp（Rn）10寄存器號
　　立即尋址#imm11011
　　直接尋址addr11010
　　間接尋址（addr）11001
　　相對尋址+disp11000
　　表 1-1 尋址方式及編碼
　　1.2.3 雙操作數指令
　　本模型機設計了 9 條雙操作數指令：
　　MOV，
　　ADD、ADC，SUB、SUBB，CMP
　　AND、OR、XOR
　　指令編碼格式如下：
　　
　　1.2.4.1 移位類指令
　　SHL、SHR：邏輯左移、右移
　　SAR：算術右移
　　ROL、ROR：循環左移、右移
　　RCL、RCR：帶進位的循環左移、右移