设计节拍发生器，首要的问题，是确定应使用的触发器的位数，通常是依据如下关系计算出来的：这些触发器的输出能组合出的状态数，应等于、大于为指令系统全部指令所分配的执行状态的数目。如图3.8所示，为29条指令构成的指令系统设计了11个不同的执行状态，故节拍发生器至少要由4位触发器组成，例如从高位向低位分别命名为T3、T2、T1、T0。为指令系统的全部指令分配节拍状态的数目，与设计时序控制信号形成部件的复杂程度直接有关的，不能以减少这一数目为主要目标，当然也不能轻易增加这一数目，一个好的设计，是设计经验与技巧的结合。在我们的例子中，是以更容易表明每一类指令的执行流程（时序关系）、有利于简化时序控制信号形成部件的设计为主要目标来安排的。
其次，要合理地为这些节拍状态分配编码。节拍发生器是一个时序逻辑部件，完成对时序逻辑状态的表示、化简的有关知识，在各种教材中有详细讲解，请有兴趣者自行查阅，我们这里只从实用的角度，指出如下两个原则：
一是从一个状态变到另一个状态时，状态发生变化的触发器数目应尽量少，就是说，上述例子中，最好4个二进制位中只变一个，这有利于简化节拍发生器的逻辑线路，也有利于改善节拍发生器输出信号的译码波形，仅在无法实现时，才会有几个触发器同时翻转。
二是安排的状态编码，应有利于简化时序控制信号形成部件的设计，即有利于化简时序控制信号的逻辑表达式，这里不做更多说明，到下一小节有关内容处顺便指出。
我们已把例子中的状态编码结果写在图3.8每个状态（用一个方框表示）框的左上角。可以看到，大部分状态转换过程中，4位编码中都只有1位的状态发生变化。状态0000→0010→0110，状态0100→0000，状态0111→0011→0001，状态1111→1011→1001，状态0101→0100，都不受任何条件限制；而其它状态之间的转换，都要受一些条件的限制，主要是指令或指令类（组）的限制，以确保不同指令有自己所要求的执行步骤序列。
接下来则是写出每位触发器状态转换的逻辑表达式，即把每位触发器在状态图中全部的状态变化，用一个由与-或两记逻辑组成的表达式完整地表示出来。具体办法是：
· 用一个与项，表示该触发器从"0状态"进入"1"状态的一次状态变化，或保持"1"状态不变的一种局面。
当节拍发生器从一个状态（原状态，用节拍状态的4位编码表示）转换到另一个状态（下一状态，用状态的4位编码标识）时，若该触发器状态是由0变1、或为1仍保持为1，这一状态变化要以一个"与"项形式写进表达式中；当这一状态变化不受任何条件限制（一定发生）时，该与项仅由原状态的4位编码组成，当状态变化是在某些条件成立时才会出现，该与项应由原状态的4位编码再"与"上这些条件共同组成。
相反的情形，若触发器的状态维持为0或变化为0，即为0仍保持为0、或由1变0，该情形要就不要写入表达式中，因为这一功能已隐含在表示前一功能的表达式中。这一情形是前一情形的反向变化，若触发器不具备进入或保持"1"状态的条件，它必然进入到"0"状态或仍保持为"0"
状态。
· 把该触发器进入或保持"1"状态的全部情况用"或"关系组合在同一个逻辑表达式中。
在TEC-3教学计算机系统中，节拍发生器是用一片GAL20V8器件实现的。GAL20V8器件本身可以运行在组合逻辑方式，也可以运行于触发器逻辑方式，并且实现的正好是与?或两级逻辑关系。表3.1给出了对节拍发生器的设计结果。在表达式中，T0、T1、T2、T3是4位的节拍状态，B表示B、C两类指令，JRTU表示相对转移条件为真，REST是RESET按键给出的信号，INT表示中断请求信号。
表达式中的符号： "*" 代表"与"运算， "+" 代表"或"运算，
"/" 表示取反码， ":=" 表示相应输出是触发器逻辑
"=" 表示相应输出是组合逻辑
|