本发明公开了一种面向原子指令的硬件循环装置及实现方法，包括：指令译码器，用于接收指令，对指令进行译码，判断是否为原子操作指令，向地址控制器发送微码起始地址，向微码控制器发送有效信号；地址控制器，用于生成微码地址，将微码地址发送至微码存储器；微码存储器，用于获取微码，将微码发送至微码控制器；微码控制器，用于将微码及微码地址发送至流水线，对微码进行译码，判断是否为sc指令，根据sc指令执行结果生成地址控制信号发送至地址控制器，根据引退地址和冲刷信号判断是否结束原子指令的硬件循环操作，根据译码结果生成地址控制信号发送至地址控制器或结束硬件循环操作。本发明能够通过硬件循环实现原子操作指令，避免修改编译器。