در طرح واحد کنترل، دو روش اساسی وجود دارد که عبارتند از: روش Hard-Wired و روش Microprogrammed . طراح باید از همان ابتدا مشخص کند که از چه روشی برای طراحی واحد کنترل استفاده می نماید. در این آزمایش پردازنده را با استفاده از روش Hard-Wired طراحی کردیم.
- اطلاعاتی که واحد کنترل نیاز دارد تا بر اساس آن ها بتواند سیگنال های کنترلی را برای بخش های درونی و بیرونی پردازنده تولید کند:
1- کد دستورالعمل: واحد کنترل از کد دستورالعمل می فهمد که چه عملیاتی باید در پردازنده اجرا شود. در این پردازنده ساده ما از 4 دستورالعمل ADD,SUB,LOAD,OUT استفاده می کنیم و برای راحت تر شدن پردازش کد دستورالعمل را 4 بیت در نظر می گیریم و کد دستورات را به صورت زیر در نظر می گیریم تا دیگر نیازی به رمزگشایی کد دستورالعمل(Decode) نباشد:
ADD:= 0001 , SUB:=0010 , LOAD:=0100 , OUT:=1000
2- اطلاعات زمانی: که مرحله زمانی اجرای دستورالعمل را نشان می دهد. در پردازنده طراحی شده به زمان های T1.T2…T6 نیاز داریم. با استفاده از یک Sequence Counter زمان های T1 تا T6 را بوجود می آوریم و با کمک Decoder آن را رمزگشایی می کنیم.
واحد کنترل، وظیفه دادن فرامین و هماهنگی های لازم را برای انجام مراحل سه گانه فراخوانی (Fetch)، رمزگشایی ( (Decode و اجرا (Execute) بر عهده دارد.
یک ریزعمل ساده ترین عملیاتی است که در یک پالس زمانی قابل اجراست، پس در هر پالس زمانی باید سیگنال های کنترلی که منجر به انجام ریزعمل مورد نظر می شوند را فعال کنیم.
با نوشتن RTL های مربوط به هر قسمت جدول زیر حاصل می شود.
برای مثال طبق جدول زیربرای عمل جمع به 3 ریزعمل نیاز داریم: اول اینکه آدرسXX به MAR منتقل شود در مرحله دوم مقدار خانه MAR ام حافظه به رجیستر B منتقل شود و در پایان حاصل جمع اکومولاتور و B به اکومولاتور منتقل شود.