對于一個8位CPU來說，指令可以分為兩大類，一類為ALU相關指令，主要包括需要ALU參與完成的相關指令，比如加法、移位、比較等；另一類是非ALU相關指令，比如加載數據，存儲數據，跳轉等。

無論哪種指令，都可以分為前4位和後4位，前四位和動作有關，後四位和數據有關。

我們先說ALU相關指令，其基本定義如下：

最高位為1表示該條指令為ALU指令，接下來三位為操作碼，表示ALU要幹的具體工作；後四位的前兩位和後兩位表示ALU運算所需要的數據所在寄存器的編碼，具體定義如上圖所示。

比如，有一條ALU(1)指令執行加法(000)運算，被加的内容是Resister 2(10)裡的數據與Resister 3(11)的數據，結果存放在Resister 3(11)裡面，那麼它對應的指令就是：

如果把這條指令(1000 1011)存入RAM中，地址為10，那麼當IAR設為10時，開啟計算機，它就會從IAR為10的RAM中讀取該條指令，通過總線傳輸至IR，然後在Control Section的控制下，去計算R2和R3之和。

如果ALU指令是單輸入指令，比如SHL，SHR或者NOT，數據内容将來自Reg A，經過ALU運算，結果會被存在Reg B中。可以選在從一個寄存器取數，結果存到另外一個寄存器，比如R1→R3；可以選在從一個寄存器取數，結果存到同一個寄存器，比如R2→R2。

如果ALU指令是雙輸入指令，Reg A和Reg B将會被送到ALU，運算結果送到Reg B，Reg A和Reg B可以是同一個寄存器。

通過以上分析我們知道，ALU面對的是兩個輸入：Reg A和Reg B。Reg A和Reg B的邏輯相對是比較明确的，那就是Reg A (ALU) Reg B→Reg B，Reg A和Reg B經過ALU運算，結果存在Reg B裡面，具體實現方式如下：

數據流總結如下：

Step 4：“讀”和“寫”使能端有兩個條件：指令寄存器IR最高位為1，Stepper 4的clk信号為高；通過控制“讀”“寫”兩個信号，實現Reg B的内容加載到TMP裡面；

Step 5：“讀”和“寫”使能端有兩個條件：指令寄存器IR最高位為1，Stepper 5的clk信号為高，實現Reg B的内容加上TMP裡面存的Reg A，結果傳輸至Reg B；Stepper 5的clk信号還作為ALU操作碼産生信号的控制，也就是說，隻有在step 5才産生非000的ALU操作碼。

Step 6：隻要不是比較運算（操作碼111），都要将ACC的計算計算結果存儲至Reg B。

可見，對于ALU指令操作，就是Reg A和Reg B兩個寄存器的數據運算和存儲。但是呢，我們手上有4個寄存器：R0、R1、R2、R3，每一個Reg A或Reg B可以是R0、R1、R2、R3中的任意一個，因此，我們需要對R0、R1、R2、R3編碼，這樣，就可以實現對任何一個寄存器的操作，如下圖所示：

這樣就可以通過指令後四位的寄存器編碼，實現對寄存器裡面數據的操作。

助記符如下：

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