前言
想写的东西太多，所以就拆成几份了，哈哈哈哈，完整目录：
实际上就是多水几篇好啦，毕竟这么长使劲没写了~~~~~又水了4行！
前面呢把Processor、Controller和Memory总体概述了下，要继续展开Controller呢，就必须要先把指令集看一下。
当然了，开始前还是把结构图放下：
指令集
RSIC处理器由mem中的指令序列控制运转，因此整体设计（主要是Controller的设计）是和指令集紧密联系的；
该处理器支持短指令和长指令两种，短指令为8bit，长指令为16bit；
短指令的格式为：
| 操作标志 | 源src | 目的dst | |||||
| 0 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 1 |
长指令的格式为：
| 操作标志 | 源src | 目的dst | |||||
| 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0 |
| 地址 | |||||||
| 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0 | 1 | 0 |
操作码
指令包括如下：
| 指令 | 操作码 | 操作 | 示意 |
| NOP | 0000 | 不进行任何操作 | 无 |
| ADD | 0001 | 源和目的寄存器中的值相加，存入目的寄存器 | dst = src + dst |
| AND | 0011 | 源和目的按位取与，存入目的寄存器 | dst = src & dst |
| NOT | 0100 | 源寄存器内容取反，存入目的寄存器 | dst = ~src |
| SUB | 0010 | 目的减源寄存器后存入目的寄存器 | dst = dst - src |
| RD | 0101 | 从长指令第二字节指定的存储单元中取出操作数，写入到目的寄存器 | dst = mem[addr] |
| WR | 0110 | 将源寄存器值写入到指定存储单元 | mem[addr] = src |
| BR | 0111 | 将第二字节指定地址中的内容写入PC，实现指令跳转 | PC = mem[addr] |
| BRZ | 1000 | 当zero_flag有效时，将第二字节指定地址中的内容写入PC，实现指令跳转 | PC = mem[addr] |
| HALT | 1111 | 停止执行，直到复位 | 无 |
指令是如何被处理的呢？
当外部复位有效后，PC归零开始读取mem中的第一条指令。如果为短指令，那么指令被读入IR同时PC自加1。IR中的指令确定了ALU进行什么操作以及通路如何传递信息。
而长指令需要再多一拍来读取第二个8bit信息，两拍读取到完整指令后才能确定最后如何处理数据。
说起来还是比较乱的，不如我们用例子一个指令一个指令的来看。
指令解析
指令解析的过程就是Controller的编码过程，对于每一个指令，Controller需要将其拆解为具体的电路行为，不妨称之为微指令吧。
ADD/SUB/AND
1.在复位后电路必须是处于idle状态的，那么定义一个状态为S_idle，当处于S_idle时直接默认跳转到下一个状态S_fet1即可；
2.处于S_fet1时，我们需要去取指了，那么需要如何操作呢？
- Sel_PC：Mux_1选择当前PC的输出到Bus_1总线，这个值就是我们要取得指令的地址；
- Sel_Bus_1：Mux_2选择Bus_1，也就是说把PC值加载到Bus_2上来了；
- Load_Add_R：把Bus_2总线上的数据写入到Add_R寄存器中，时序逻辑当拍拉高，下拍完成写入；
OK，在S_fet1中完成了把PC的值写入到了Add_R这一操作，那么下一个状态自然就时根据这一地址把内容从mem中读出来到IR了，因此默认进入S_fet2；
3.S_fet2状态下，目的是将mem中的内容读出，注意处于S_fet2时，mem的地址线已经稳定为Add_R的值了也就是PC所指定的地址，那么只需要把此时mem的值加载到Bus_2总线上就可以了；
- Sel_mem：Bus_2选择mem的输出数据，即把mem[Add_R]值加载到Bus_2总线上；
- Load_IR：将Bus_2上的值写入到IR内，实现了取值的功能；
- Inc_PC：取值完成了，PC先自加1，无论是长指令还是短指令，下一个要取的位置都在下一个Byte，除非解析出了跳转，那就一会跳一下好了；
取值第一个Byte后，肯定要进行译码操作，即使这是一个长指令那也需要译码才能知道；
4.S_dec状态下进行译码，此时IR内的指令已经稳定，opcode = IR.data_out[8 -1:4]为操作码，假设现在确认了操作码为ADD，那么需要进行一下操作：
- Sel_R0/1/2/3：根据IR.data_out[4 -1:2]获取源寄存器标志，把对应的通用寄存器加载到Bus_1总线上；
- Sel_Bus_1：将Bus_1总线的值加载到Bus_2总线上，只有到了Bus_2总线才能加载到Processor内的其他模块上；
- Load_Reg_Y：将Bus_2总线的值加载到Reg_Y中，前面提到过，两个数相加减啥的，必须得先拿出来一个数放在Reg_Y中暂存下，下一拍再去拿另外一个数才行；
这三个操作同时开启后，Reg_Y上升沿就可以采到R0（或者R1/2/3）的值了，下一拍Reg_Y的值稳定，可以进行运算了，那么进入S_ex1状态；
5.S_ex1状态下，进行一下几个操作：
- Sel_R0/1/2/3：根据IR.data_out[2 -1:0]获取目的寄存器标志，把对应的通用寄存器加载到Bus_1总线上；
- ALU自动获取了Bus_1总线的值和Reg_Y的值以及操作符opcode = IR.data_out[8 -1:4]，当拍即进行了加法操作，结果为ALU的输出值；
- Sel_ALU：书上是没有这一操作的，但是显然不把ALU的值加载到Bus_2上，后面如何写入到dst寄存器中呢，因此我认为需要这一操作；
- Load_R0/1/2/3：根据IR.data_out[2 -1:0]，将Bus_2的数据写入到对应的目的寄存器中；
- Load_Reg_Z：把ALU的另外一个输出zero_flag写入到Reg_Z中；
好的，完成了这一步实际上ADD指令的处理就完成了，那么下一步实际上就是跳转回S_fet1继续取下一个指令；
ADD/SUB/AND的操作实际上是一模一样的，都是需要S_fet1 -> S_fet2 -> S_dec -> S_ex1 -> S_fet1这样一个流程采完成取值-译码-执行的流程。
最后再把结构图放一下，梳理下数据流即可：
