相应的操作所需要的控制命令执行指令：根据分析指令时产生的“操作命令”形成相应的操作控制序列，通过运算器、存储器及输入输出的执行，实现每条指令的功能，其中包括对运算结果的处理及下条指令地址的形成。将CPU的功能进一步细化，可以概括如下。（1）能对指令进行译码并执行规定动作；（2）可以进行算术和逻辑运算；（3）能与存储器和外设交换数据；（4）提供整个系统所需的控制。尽管各种CPU的性能指标和结构细节各不相同，但它们所能完成的基本功能相同，简化CPU内部结构如图21所示。
f图21简化CPU内部结构
22指令系统分析
指令系统结构是微处理器体系结构的一个重要部分，是微处理器设计的基础。指令格式、寻址方式和指令系统是指令系统结构的重要方面。目前主流CPU指令可以分为RISC和CISC，由上节介绍可知，RISC微处理器指令系统的指令种类少而经，寻址方式简单，指令格式固定，所以本次设计采用RISC指令系统221RISC与总线结构早期的计算机一般都采用冯诺依曼（Vo
Neuma
）结构，CISC架构的微处理器常采用这种结构。它是在同一个存储空间取指令和数据，采用单地址总线结构，即程序存储器和数据存储器共用一条地址总线，限制了工作带宽，使得控制电路复杂，功耗较大1011。结构见图22所示：
f图22冯诺依曼结构图
这种结构有两个明显的缺点：（1）CPU中控制器和运算器的速度必须与存储器的速度相匹配；（2）指令和数据的流动都通过同一条总线，使指令和数据的独立性消弱；目前，RISC架构的微处理器都采用哈佛结构，这种结构具有分离地址总线的两个存储器，其中一个放程序，另一个放数据，其指令和数据空间完全分开，可以同时访问，且一次读出，简化控制电路，提高数据的吞吐率12。结构如图23所示。
图23哈佛结构图
这种结构的优点是：（1）允许数据从程序存储器传递到SRAM，该功能也允许从程序存储器中读取数据表。这对现代微控制器应用十分重要，因为为了使掉电后数据表不丢失，就要将它放在程序存储器中，RISC架构很好地解决了这个问题。
f（2）读取指令和存储器数据交换可以在多步流水线中同时进行，这在冯诺依曼单地址总线结构中很难实现。基于以上两种体系结构特点的比较，本文设计的微处理器器采用了哈佛结构的体系结构。首先，哈佛结构的指令总线和数据总线分开，可以使用不同位宽的指令和数据，还有一个最大好处就是可以预取指令，这样对流水线是很有用的。其次，该微处理器实现了两级指令流水线，采r