1、基本原理
控制器的核心功能是完成指令的自动执行，而指令的自动执行有赖于各功能部件之间的数据通路的建立，而数据通路的建立，有赖于控制器生成控制信号的序列，所以，从宏观上看，控制器可以看作为一个能够产生固定的时序控制信号的逻辑电路。
这个逻辑电路的输入是指令译码信号，每一条指令都会产生一个译码输出，另一个输入是时钟信号，还有就是指令执行时的一些反馈信号，
输出就是各功能部件所需要的微操作控制信号序列，
2、单总线结构CPU
3、单总线结构CPU指令周期
在设计硬布线控制器的时候有两种思路，第一种是所有的指令执行可能是定长的指令周期，在这种方法里，我们应该取所有指令里面最慢的那条指令进行同步，在这里因为load指令所需要的时间最长，所以我们用load指令的8个时钟周期进行同步，它需要两个机器周期分别完成取指令和执行指令（这里假设一个机器周期为4个时钟周期）
第二种方法就是用边长指令周期的方法，更加灵活。
首先来看定长指令周期的设计过程：
要设计定长指令周期，我们需要首先构建它的时序产生器，也就是生成传统的三级时序的这样一个时序产生器，由三级时序产生器里面非常重要的一个基础的时钟，就是节拍脉冲，由节拍脉冲生成具体的状态周期电位，状态周期电位包括取指令周期单位和执行指令周期单位，这个电位信号标识对应当前指令处于哪一个周期，我们还要有节拍电位，
三级时序指的就是，节拍脉冲、状态周期电位、节拍电位。
5、时序产生器状态机
6、硬布线控制器基本架构
7、单总线cpu控制信号生成
8、固定指令周期硬布线控制器设计过程
1、设计三级时序产生器：所有指令固定机器周期数，节拍数
2、列出所有机器指令的指令周期流程图，明确每个节拍的控制信号，
3、找出产生同一微操作控制信号的条件
4、写处各微操作控制信号的布尔表达式
5、化简各表达式
6、利用组合逻辑电路实现。
原文：https://www.cnblogs.com/fate-/p/13183839.html