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設計步驟：

1、設計機器的指令系統：規定指令的種類、指令的條數以及每一條指令的格式和功能；

2、初步的總體設計：如寄存器設置、總線安排、運算器設計、部件間的連接關系等；

3、繪制指令流程圖：標出每一條指令在什么時間、什么部件進行何種操作；

4、編排操作時間表：即根據指令流程圖分解各操作為微操作，按時間段列出機器應進行的微操作；

5、列出微操作信號表達式，化簡，電路實現。

基本組成：

1、指令寄存器用來存放正在執行的指令。指令分成兩部分：操作碼和地址碼。操作碼用來指示指令的操作性質，如加法、減法等；地址碼給出本條指令的操作數地址或形成操作數地址的有關信息（這時通過地址形成電路來形成操作數地址）。有一種指令稱為轉移指令，它用來改變指令的正常執行順序，這種指令的地址碼部分給出的是要轉去執行的指令的地址。

2、操作碼譯碼器：用來對指令的操作碼進行譯碼，產生相應的控制電平，完成分析指令的功能。

3、時序電路：用來產生時間標志信號。在微型計算機中，時間標志信號一般為三級：指令周期、總線周期和時鐘周期。微操作命令產生電路產生完成指令規定操作的各種微操作命令。這些命令產生的主要依據是時間標志和指令的操作性質。該電路實際是各微操作控制信號表達式（如上面的A→L表達式）的電路實現，它是組合邏輯控制器中復雜的部分。

4、指令計數器：用來形成下一條要執行的指令的地址。通常，指令是順序執行的，而指令在存儲器中是順序存放的。所以，一般情況下下一條要執行的指令的地址可通過將現行地址加1形成，微操作命令“1”就用于這個目的。如果執行的是轉移指令，則下一條要執行的指令的地址是要轉移到的地址。該地址就在本轉移指令的地址碼字段，將其直接送往指令計數器。

微程序控制器的提出是因為組合邏輯設計存在不便于設計、不靈活、不易修改和擴充等缺點。

微程序

微程序控制(簡稱微碼控制)的基本思路是：用微指令產生微操作命令，一條指令的功能通過執行一系列基本操作來完成，這些基本操作稱為微操作，每個微操作在相應控制信號的控制下執行，這些控制信號在微程序設計中稱為微命令。微程序是一個微指令序列，對應于一條機器指令的功能，每條微指令是一個0/1序列，其中包含若干個微命令，它完成一個基本運算或傳送功能，有時也將微指令字，稱作控制字(controlword)[2]。

CPU內的每個功能部件都完成一定的特定功能。信息在各部件之間傳送及數據的流動控制部件的實現。通常把許多數字部件之間傳送信息的通路稱為“數據通路”。信息從什么地方開始，中間經過哪個寄存器或多路開關，最后傳到哪個寄存器，都要加以控制。在各寄存器之間建立數據通路的任務，是由稱為“操作控制器”的部件來完成的。