硬布线控制器

       硬布线控制器的基本原理是根据指令的要求、但钱的时序及外部和内部的状态， 按时间的顺序发送一系列微操作控制信号。 它由复杂的组合逻辑门电路和一些触发器构成， 因此又称为组合逻辑控制器。 

CU的输入信号来源

（1)经指令译码器译码产生的指令信息。现行指令的操作码决定了不同指令在执行周期所需完成的不同操作，故指令的操作码字段是控制单元的输入信号，它与时钟配合产生不同的控制信号。

（2）时序系统产生的机器周期信号和节拍信号。为使控制单元按一定的先后顺序、一定的节奏发出各个控制信号，控制单元必须受时钟控制，即一个时钟脉冲使控制单元发送一个操作命令，或发送一组需要同时执行的操作命令。

（3）来自执行单元的反馈信息即标志。控制单元有时需依赖 CPU 当前所处的状态产生控制信号，如BAN指令，控制单元要根据上条指令的结果是否为负来产生不同的控制信号。

节拍发生器产生各机器周期中的节拍信号，使不同的微操作命令按时间的先后发出。个别指令的操作不仅受操作码控制，还受状态标志控制，因此CU的输入来自操作码译码电路ID、节拍发生器及状态标志，其输出到CPU内部或外部控制总线上。

注意：控制单元还接收来自系统总线（控制总线）的控制信号，如中断请求、 DMA请求。

时序系统及微操作

（1)时钟周期。用时钟信号控制节拍发生器，可以产生节拍，每个节拍的宽度正好对应一个时钟周期。在每个节拍内机器可完成一个或几个需同时执行的操作。

（2)机器周期。机器周期可视为所有指令执行过程中的一个基准时间。不同指令的操作不同，指令周期也不同。访问一次存储器的时间是固定的，因此通常以存取周期作为基准时间，即内存中读取一个指令字的最短时间作为机器周期。在存储字长等于指令字长的前提下，取指周期也可视为机器周期。

       在一个机器周期里可完成若干微操作，每个微操作都需一定的时间，可用时钟信号来控制产生每个微操作命令。  

（3)指令周期。

（4)微操作命令分析。控制单元具有发出各种操作命令（控制信号）序列的功能。这些命令与指令有关，而且必须按一定次序发出，才能使机器有序地工作。

       执行程序的过程中，对于不同的指令，控制单元需发出各种不同的微操作命令。一条指令分为3个工作周期：取指周期、分析周期和执行周期。

设计方法

1.绘制指令的流程图：以指令的执行过程为线索，按指令类型分类，将每条指令归纳为一个微操作序列，根据操作的先后顺序画出指令流程图。

2.列出微操作时间表：把指令流程图中的微操作序列合理地安排在各个机器周期的相应节拍和脉冲中去，使他们在执行的时间上不发生冲突。

3.微操作的逻辑综合：以每个微操作为单位进行“同类项合并”，就是把不同指令在不同周期状态，不同节拍和不同条件下所需要 的同一微操作用逻辑关系式综合起来，然后加以 简化使逻辑表达式更为合理。