קפיצות, לולאות ומהירות שעון.

שלב 1 מתוך 7

תוכנית עם לולאה

ל־ALU של השבב אין כפל. כדי לחשב $3 \times 4$⁠ מחברים 3 ארבע פעמים, וכדי לא לכתוב את אותן הוראות ארבע פעמים, כותבים אותן פעם אחת וחוזרים אליהן: לולאה. זו התוכנית שבזיכרון עכשיו:

כתובת	הוראה	מה היא עושה
0	LDA 13	טוענת את הסכום עד עכשיו
1	LDB 14	טוענת את המספר שכופלים
2	ADD	מוסיפה אותו לסכום
3	STA 13	שומרת את הסכום
4	LDA 15	טוענת את מספר הסבבים שנותרו
5	LDB 12	טוענת 1
6	SUB	מורידה סבב אחד
7	STA 15	שומרת את מה שנותר
8	JZ 10	אם לא נותרו סבבים, קופצת ל־10
9	JMP 0	חוזרת לתחילת הלולאה
10	HLT	עוצרת

בתא 12 שמור 1, בתא 13 הסכום, שמתחיל באפס, בתא 14 המספר שכופלים, 3, ובתא 15 מספר הסבבים, שהפרמטר סבבים קובע.

קפיצה היא הוראה שכותבת כתובת חדשה לתוך מונה התוכנית. פעימת שעון עומדת על 27, ההבאה של JMP 0 בסוף הסבב הראשון: המונה כבר עלה ל־10.

שלב 2 מתוך 7

קפיצה מותנית

אילו בסוף הלולאה הייתה רק JMP 0, התוכנית הייתה מסתובבת לנצח. ה־JZ 10 שלפניה היא קפיצה מותנית: היא קופצת רק כשדגל האפס דולק, ואחרת לא עושה דבר, והמעבד ממשיך להוראה הבאה. כך מחשב מקבל החלטות: כל “אם” בתוכנית הוא בסוף קפיצה מותנית.

שלב 3 מתוך 7

לכפול בעזרת חיבור

סבב אחד הוא עשר הוראות, מכתובת 0 עד 9, שהן שלושים פעימות. קדמו את פעימת שעון בקפיצות של שלושים, ועקבו אחרי תא 13 שגדל בכל סבב.

עכשיו המספר שכופלים הוא 6, סבבים עומד על 4, המכסה סגור, והתוכנית כבר עצרה.

שלב 4 מתוך 7

לספור הוראות

כמה זמן תוכנית רצה תלוי לא בכמה הוראות כתובות בה, אלא בכמה הוראות המעבד מבצע בפועל. בלולאה, אותן הוראות רצות שוב בכל סבב.

שלב 5 מתוך 7

מפעימות לשניות

השעון של מעבד פועם בקצב קבוע, התדר שלו, שנמדד בהרץ: פעימות בשנייה. כדי לדעת כמה זמן לוקחת תוכנית, סופרים את הפעימות שלה, $N$⁠, ומחלקים בתדר, $f$⁠:

$t = \frac{N}{f}$⁠

מהירות השעון של השבב עומדת על 1000 Hz. השבב לא מצייר את השעון; הקצב רק קובע כמה זמן לוקחת כל פעימה.

שלב 6 מתוך 7

שעון מהיר יותר

יש שתי דרכים לקצר את הזמן: לבצע פחות פעימות, או להאיץ את השעון. כאן התוכנית קבועה, ונשאר להאיץ.

שלב 7 מתוך 7

מעבדים אמיתיים

השעון של מעבד במחשב נייד פועם שלושה או ארבעה מיליארד פעמים בשנייה, 3 GHz עד 4 GHz. אבל מהירות השעון לבדה לא אומרת כמה עבודה נעשית: צריך לדעת גם כמה פעימות לוקחת כל הוראה.