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控制器（英文名稱：controller）是指按照預定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機的啟動、調速、制動和反向的主令裝置。由程序計數器、指令寄存器、指令譯碼器、時序產生器和操作控制器組成，它是發布命令的“決策機構”，即完成協調和指揮整個計算機系統的操作。
設計步驟：
1、設計機器的指令系統：規定指令的種類、指令的條數以及每一條指令的格式和功能；
2、初步的總體設計：如寄存器設置、總線安排、運算器設計、部件間的連接關系等；
3、繪制指令流程圖：標出每一條指令在什么時間、什么部件進行何種操作；
4、編排操作時間表：即根據指令流程圖分解各操作為微操作，按時間段列出機器應進行的微操作；
5、列出微操作信號表達式，化簡，電路實現。
基本組成：
1、指令寄存器用來存放正在執行的指令。指令分成兩部分：操作碼和地址碼。操作碼用來指示指令的操作性質，如加法、減法等；地址碼給出本條指令的操作數地址或形成操作數地址的有關信息（這時通過地址形成電路來形成操作數地址）。有一種指令稱為轉移指令，它用來改變指令的正常執行順序，這種指令的地址碼部分給出的是要轉去執行的指令的地址。140DDI35300
2、操作碼譯碼器：用來對指令的操作碼進行譯碼，產生相應的控制電平，完成分析指令的功能。
3、時序電路：用來產生時間標志信號。在微型計算機中，時間標志信號一般為三級：指令周期、總線周期和時鐘周期。微操作命令產生電路產生完成指令規定操作的各種微操作命令。這些命令產生的主要依據是時間標志和指令的操作性質。該電路實際是各微操作控制信號表達式（如上面的A→L表達式）的電路實現，它是組合邏輯控制器中zui為復雜的部分。140DDI35300
4、指令計數器：用來形成下一條要執行的指令的地址。通常，指令是順序執行的，而指令在存儲器中是順序存放的。所以，一般情況下下一條要執行的指令的地址可通過將現行地址加1形成，微操作命令“1”就用于這個目的。如果執行的是轉移指令，則下一條要執行的指令的地址是要轉移到的地址。該地址就在本轉移指令的地址碼字段，將其直接送往指令計數器。140DDI35300
微程序控制器的提出是因為組合邏輯設計存在不便于設計、不靈活、不易修改和擴充等缺點。
