這是一條單字節(jié)單周期指令的執(zhí)行過程，在C1的上升沿開始譯碼以及查找本指令的長度周期表，同時(shí)，數(shù)據(jù)總線上面是正在回寫的上一條指令的結(jié)果；到了C2的上升沿，數(shù)據(jù)總線和地址總線的控制權(quán)就回到了本條指令的手里，這個(gè)時(shí)候地址總線用來發(fā)送需要讀取的數(shù)據(jù)的地址，數(shù)據(jù)總線則做好從發(fā)送數(shù)據(jù)到接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，這個(gè)動(dòng)作由CPU控制模塊完成；然后在C3的上升沿，被選中模塊根據(jù)地址總線和控制總線讀出相關(guān)數(shù)據(jù)并送入數(shù)據(jù)總線，在這以后的一個(gè)時(shí)鐘長度的時(shí)間里面，ALU接到了數(shù)據(jù)，然后在C4的上升沿，開始執(zhí)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)，CPU控制模塊再次改變地址總線和控制總線的內(nèi)容，并發(fā)布寫信號(hào)，提示開始被選中讀數(shù)的模塊放棄對(duì)數(shù)據(jù)總線的控制權(quán)，以及被選中的存儲(chǔ)結(jié)果的模塊分析寫入類型，作好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備，ALU在計(jì)算完成之后就將結(jié)果放到數(shù)據(jù)總線，等待下一個(gè)周期的C1開始將結(jié)果寫入相關(guān)位置；
總之，本設(shè)計(jì)充分利用了數(shù)據(jù)總線的資源和流水設(shè)計(jì)的技巧，將本來需要6個(gè)時(shí)序的操作簡(jiǎn)化為4個(gè)就完成了，時(shí)序緊湊，速度快；同時(shí)采用了分布式處理的思想，大大簡(jiǎn)化了CPU控制模塊的功能，只發(fā)布控制信號(hào)，具體哪個(gè)模塊需要執(zhí)行什么功能由該模塊自行根據(jù)控制信號(hào)來判斷，有利于避免由于局部功能太過集中而造成的芯片局部過熱的問題；
3.2指令長度周期表的設(shè)計(jì)
指令長度表主要是用來控制取指令，以及辨別指令代碼和指令參數(shù)；而指令周期表則主要是用來控制指令執(zhí)行的時(shí)間，這兩個(gè)表可以簡(jiǎn)化對(duì)指令執(zhí)行的控制。一般這個(gè)過程由ROM模塊根據(jù)已經(jīng)讀取的指令來查表，然后根據(jù)查表的結(jié)果和時(shí)序情況來處理分析，產(chǎn)生一系列控制信號(hào)，并發(fā)送給CPU控制模塊，這樣做的好處主要是避免CPU控制模塊與指令以及數(shù)據(jù)打交道，減少其輸入輸出端口數(shù)目；
指令長度周期表的設(shè)計(jì)是和讀取方式息息相關(guān)的，本設(shè)計(jì)使用自己?jiǎn)为?dú)構(gòu)建的表，并且一分為二，處理方式是為：index={lsb_3， ir[7:4]}，其中l(wèi)sb_3的含義為：對(duì)于指令的低三位(ir(2 downto 0)) 規(guī)則為：8-F=>7,6-7=>6,0-5不變化。兩個(gè)表使用相同的讀取方式，這樣既可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，將查找空間降低為7位，又可以提高查找速度；
3.3 PC異動(dòng)編碼的作用
在單片機(jī)內(nèi)部，PC是需要不停變化的，不僅所有的跳轉(zhuǎn)類指令都需要改變PC的內(nèi)容，而且中斷類指令還需要完成PC的出棧以及入棧操作；因此，有些模型里面對(duì)PC的處理異常復(fù)雜，基本上是對(duì)每條指令詳細(xì)規(guī)定PC的變化；本設(shè)計(jì)在這方面的處理采用了編碼的技巧來提高速度；
首先分析編碼的可能性，雖然很多指令可以改變PC的內(nèi)容，但是對(duì)于PC來說，除了正常的加1操作，其它的變化方式只有如下幾種：

其中pmem1和pmem2為指令參數(shù)，來自于ROM模塊；PC_OUT為堆棧中的PC內(nèi)容。
剩下的難題就是由誰來發(fā)出這個(gè)編碼，對(duì)于所有的跳轉(zhuǎn)類指令以及中斷類指令，每條指令的跳轉(zhuǎn)條件是不相同的，需要一一判斷，本設(shè)計(jì)就巧妙的利用了ALU模塊來處理這個(gè)編碼，ALU模塊計(jì)算的時(shí)候也是需要對(duì)操作進(jìn)行判斷的，因此，只要添加一小段代碼就可以讓其完成發(fā)送編碼的功能；
PC編碼的方式大大簡(jiǎn)化了PC模塊的操作，使得程序更加規(guī)整；