對於一個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，比如載入資料，儲存資料，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，後四位和資料有關。

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要乾的具體工作；後四位的前兩位和後兩位表示ALU運算所需要的資料所在暫存器的編碼，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，被加的內容是Resister 2(10)裡的資料與Resister 3(11)的資料，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，透過匯流排傳輸至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，資料內容將來自Reg A，經過ALU運算，結果會被存在Reg B中。可以選在從一個暫存器取數，結果存到另外一個暫存器，比如R1→R3；可以選在從一個暫存器取數，結果存到同一個暫存器，比如R2→R2。

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

透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確的，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：

資料流總結如下：

Step 4：“讀”和“寫”使能端有兩個條件：指令暫存器IR最高位為1，Stepper 4的clk訊號為高；透過控制“讀”“寫”兩個訊號，實現Reg B的內容載入到TMP裡面；

Step 5：“讀”和“寫”使能端有兩個條件：指令暫存器IR最高位為1，Stepper 5的clk訊號為高，實現Reg B的內容加上TMP裡面存的Reg A，結果傳輸至Reg B；Stepper 5的clk訊號還作為ALU操作碼產生訊號的控制，也就是說，只有在step 5才產生非000的ALU操作碼。

Step 6：只要不是比較運算（操作碼111），都要將ACC的計算計算結果儲存至Reg B。

可見，對於ALU指令操作，就是Reg A和Reg B兩個暫存器的資料運算和儲存。但是呢，我們手上有4個暫存器：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暫存器的操作，如下圖所示：

這樣就可以透過指令後四位的暫存器編碼，實現對暫存器裡面資料的操作。

助記符如下：