1、基本原理
控制器的核心功能是完成指令的自動執行，而指令的自動執行有賴於各功能部件之間的數據通路的建立，而數據通路的建立，有賴於控制器生成控制信號的序列，所以，從宏觀上看，控制器可以看作為一個能夠產生固定的時序控制信號的邏輯電路。
這個邏輯電路的輸入是指令譯碼信號，每一條指令都會產生一個譯碼輸出，另一個輸入是時鍾信號，還有就是指令執行時的一些反饋信號，
輸出就是各功能部件所需要的微操作控制信號序列，
2、單總線結構CPU
3、單總線結構CPU指令周期
在設計硬布線控制器的時候有兩種思路，第一種是所有的指令執行可能是定長的指令周期，在這種方法里，我們應該取所有指令里面最慢的那條指令進行同步，在這里因為load指令所需要的時間最長，所以我們用load指令的8個時鍾周期進行同步，它需要兩個機器周期分別完成取指令和執行指令（這里假設一個機器周期為4個時鍾周期）
第二種方法就是用邊長指令周期的方法，更加靈活。
首先來看定長指令周期的設計過程：
要設計定長指令周期，我們需要首先構建它的時序產生器，也就是生成傳統的三級時序的這樣一個時序產生器，由三級時序產生器里面非常重要的一個基礎的時鍾，就是節拍脈沖，由節拍脈沖生成具體的狀態周期電位，狀態周期電位包括取指令周期單位和執行指令周期單位，這個電位信號標識對應當前指令處於哪一個周期，我們還要有節拍電位，
三級時序指的就是，節拍脈沖、狀態周期電位、節拍電位。
5、時序產生器狀態機
6、硬布線控制器基本架構
7、單總線cpu控制信號生成
8、固定指令周期硬布線控制器設計過程
1、設計三級時序產生器：所有指令固定機器周期數，節拍數
2、列出所有機器指令的指令周期流程圖，明確每個節拍的控制信號，
3、找出產生同一微操作控制信號的條件
4、寫處各微操作控制信號的布爾表達式
5、化簡各表達式
6、利用組合邏輯電路實現。
變長指令周期的硬布線控制器設計
在指令執行過程中，狀態的切換除了與時鍾有關系以外，還跟指令的譯碼信號有關系，我們將所有指令在執行的不同階段，都用一個狀態唯一的標識，比如上表中，將指令分節拍表示成了16個狀態來表示，我們用一個四位的狀態機來表示指令執行的不同的狀態，這樣的話，指令執行過程中，所有的信號只與對應的狀態有關，所以有了狀態機以后，對應的最終的控制信號，只與狀態機的現態有關。
2、現代時序系統
3、指令執行狀態轉換圖
4、有限狀態真值表
5、可變周期硬布線控制器設計步驟
1、列出所有機器指令的指令周期流程圖，明確每個節拍的控制信號
2、繪制指令執行狀態轉換圖
3、根據狀態轉換圖構建狀態機真值表，實現有限狀態機組合邏輯
4、實現控制器組合邏輯電路
6、傳統時序與現代時序對比
