用哈佛结构可使流水实现的难度大为降低，在采用流水线后，能够有效地提高指令的执行速度。再次，该微处理器采用了硬布线逻辑代替微程序控制的方法，提高了指令的执行速度和效率。222指令系统本文设计的微控制器采用两级流水线、指令长固定、指令密度适中、控制单元简单的类似RISC指令集，本文自定义指令集，该指令集仅有20条指令，寻址方式简单。每条指令的字长都是16位，包含足够的信息：指令操作码，源操作数地址，目的操作数地址，立即数1314。1、指令集
表1是本文所涉及的CPU所有指令的一个集合
指令名称
指令操作
影响标志位
周期
算术与逻辑类指令ADDR1，R2SUBR1，R2ANDR1，R2ORR1，R2位操作指令LSLR1LogicalShiftLeftLogicalShiftRightNo
eNo
e11AddTwoRegisterSubTwoRegisterA
dTwoRegisterOrTwoRegisterCZZZ1111
LSRR1数据传送类指令
fMOVR1，IILDR1
MoveBetwee
RegisterLoadImmediatefromRegister
No
eNo
e
11
SDR1停机指令SLEEP
StoreResulttoRegister
No
e
1
SleepWaitfor
No
e
A
y
2、寻址方式本文指令系统的寻址方式为下面两种直接寻址方式：（1）单一寄存器寻址。操作数在目的寄存器；（2）双寄存器寻址。操作数分别在目的寄存器和源操作寄存器中。3、指令格式定义正如以前所提到的，RISC总是有固定长度以便于译码。对设计的微处理，每个指令都是固定的16位长度，其中操作码占用16位指令字的高4位。所有的指令码都很容易译码。对两个寄存器的指令，d选择目的寄存器，r选择源寄存器，4位可以寻址16个寄存器，这种指令格式包括ADD，SUB，AND，OR。151413121110987r6r5r4r3d2d1d0d
对于仅需要一个寄存器的指令，d用来寻址目标寄存器。这种指令格式包括LD，LSL，LSR指令。1514131211109876543d2d1d0d
对于立即数指令指令中间8位是8位常数，其中H代表常数的高四位，L代表常数的低四位，d用来寻址目的寄存器。这种指令格式包括MOV，SD。1514131211109876543210
fL
L
L
L
H
H
H
H
d
d
d
d
4、指令编码确定了指令的格式，就可以对指令进行编码，这样指令就有唯一的身份识别。指令编码结果如表2所示。
表2指令编码
指令类型ADD0001
指令机器码0000rrrrdrrrrdrrrrdrrrrd0000dddddddddddddddd
SUB
0010
0000
AND
0011
0000
OR
0100
0000
LSL
0101
0000
LSR
0110
0000
0000d
ddd
MOV
0111
LLLLH
HHHd0000d
ddd
ST
1000
0000
ddd
LD
1001
0000
0000d
ddd
SLEEP
1011
0000
0000
0000
f23指令时序分析
231RISC与流水线指令的执行分成两个阶段：取指阶段和执行阶段r