假設乙個處理器與儲存器相連，儲存器中存放著一些指令。這些指令通過處理器發出的定址訊號被載入到處理器中，這個過程稱為取指令。
下面通過簡單的加法運算，來看一下指令和資料是怎麼儲存在ram中的。
如果要將76abh和236ch相加，先將這兩個加數儲存在資料ram中如下：
這是兩個加數儲存在ram中的位置，為了方便運算，將高低位元組分別儲存。可以看到這個ram儲存器的最小儲存單元是乙個位元組，位址是乙個16位位址，所以這個ram總共由2的16次方個小的8位ram組成：即該ram的大小為64k*8。
說完了資料的儲存情況，再看一下**的儲存情況：
實現該設計的關鍵是，將這些**輸出到3個不同的暫存器中儲存。第乙個暫存器儲存**本身，第二個暫存器儲存位址的高位元組，第三個暫存器儲存位址的低位元組。第二個和第三個暫存器的輸出構成了資料ram的乙個16位位址。
取指令在這裡就是指的定址ram，將**ram中的指令放進加法器中執行。在這裡一條指令有3個位元組，所以取每條指令需要3個時鐘週期，由於第二位和第三位暫存器中儲存的是ram中的乙個位址，所以在取到這個位址後還需要取ram的相應位址，以獲得該位址上的資料。所以乙個完整的指令週期在這裡需要4個時鐘週期。
現在我們使用的是3位元組長的指令格式，第二個位元組和第三個位元組用來指明運算元在ram中的儲存位址，為了方便，完全沒有必要取分資料ram和**ram。
例如，現在這裡有乙個算術運算：45h+a9h-8eh。如何通過指令**來描述這個運算？
從0000h到000ch都是指令**，從0010h開始的3個儲存單元，存放的是運算元據。可以看到在同乙個ram上已經完全可以描述乙個算術運算。
此時，如果需要在原來的運算結果基礎上再加上兩個數：45h+a9h-8eh+43h+2fh。
有兩種做法：
第一種就是從0000h開始，向儲存器中輸入新的指令以替換原來所有的指令，這種方式不需要懂任何腦筋，是最笨的方法，就像你從北京出發去南京旅遊，到了南京以後突然改變主意，想去上海，然後你又回到北京，買了北京到上海的票。
第二種做法利用了前面的計算結果，接著做計算，這才是正常的思路。先將000ch處的halt指令去掉，從000ch開始加上新增的兩條add指令和halt指令，可是這樣的話新增的指令會覆蓋掉從0010h處開始存放的原來的資料。於是又有另一種方法，能不能從0014h以後的某片ram區域開始，存放新的指令以及資料，這時兩片區域是不連續的：
在這裡假設從0020h開始加上新的指令以及資料，可是問題又來了，要知道程式計數器是從0000h開始順序遞增的，不會從乙個位址跳到另外乙個不相鄰的位址，要想實現跳轉的功能，得從硬體層面對計數器進行改進，這是可以實現的，具體的方法這裡就不展開敘述了。
通過對計數器的改進，我們新增了一條指令：jump指令。即加法器（此時的加法器可以理解為乙個簡易的cpu，它會去執行從ram中讀取到的指令）一執行到jump指令，改造後的計數器就會被強制輸出該jump指令後的16位位址值，**的執行不再是順序執行。
將原來000ch處的halt指令修改如下：
當pc運轉到000ch的時候，被強制輸出0020h，即**跳到0020h開始接著執行。在硬體層面上這只是乙個很小的改動，可是對於**的執行而言，是乙個很大的改進。有了jump指令，我們就可以在ram儲存空間中自由的跳轉，其實相比較於跳轉指令，我們更需要的是讓跳轉指令在某個條件下才執行。
例如，現在有乙個乘法運算：00a7h*001ch。小學生都學過，乘法運算的實質就是加法運算，即00a7h和001ch相乘的結果和把001ch（十進位制為28）個00a7h累加的結果相同。
可以看到，從0000h開始到0012h，使ram位址1004h和1005h裡面儲存的值是00a7h乘以1的結果。如果將這段區間的指令重複28次，當然可以得到想要的乘法運算結果，可是這種方法挺笨的。
如果用到之前提過的乙個新指令，就是在0012h處放置一條jump。
這樣確實能讓**不斷的重複，但是這樣會有乙個問題，0000h到0012h之間的指令會永遠重複的執行，因為沒有一條halt指令讓它停下來。這時其實我們需要的是一種條件跳轉指令，就是讓某段指令重複指定的次數，一旦達到某個值，就不重複了。要實現條件跳轉，還是先得從硬體層面進行優化：
首先新增乙個一位鎖存器，該鎖存器稱為零鎖存器，將該鎖存器與加法器和或非門連線如下：
只有當上一步操作是add、subtract、add with carry、subtract with borrow時，零鎖存器才會存住乙個數，至於這個數是0還是1，就要看上一步操作的輸出是什麼了。如果加法器的8位輸出全為0時，零鎖存器裡的值為1。如果加法器8位輸出有乙個為1，零鎖存器裡的值就是0。
現在通過對硬體的改進，新增了下面四種跳轉指令：
要實現乘法運算，我們使用乙個非零跳轉，對應的指令碼為33h。
將0012h後的指令設計如下：
這一段指令執行的操作是，將001ch（其中乙個乘數）與00ffh相加，這兩個數相加的結果其實就等同於從001ch中減一的結果，如果是第一次執行，這個結果為001bh，所以加法器的輸出不全為0，執行非零跳轉，跳轉到0000h處開始繼續執行下一輪加法運算，所以上面這段**其實起到了乙個計數的功能，記錄了當前的累加執行到哪一次了，當執行完最後一次類加，1003h裡儲存的值是0001h，加上00ffh後，結果為0，即加法器的輸出全為零，所以不會執行非零跳轉指令，而是接著執行001eh中的halt指令（注意：這個位址裡的ffh，我們既可以把它當作乙個普通的二進位制數，也可以把它當作乙個halt指令）。
還需要特別注意的是，這裡的非零跳轉中的非零指的是加法器的輸出非零，而不是指的鎖存器裡的值非零與否。如果把非零理解為零鎖存器中的值的話，邏輯就完全相反了。
至此我們通過乙個新增的指令，在加法的基礎上完成了乘法的操作。
通過不斷的硬體完善，特別是加上條件跳轉指令後，已經具備了計算機的雛形。能否控制迴圈是計算器與計算機的區別。上面演示了如何通過條件跳轉實現乘法運算，用類似的方法還能實現除法運算，甚至是開平方、取對數、三角函式等等也完全可以實現，只不過相對複雜一些。
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