Микропрограммное устройство управления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С 06 F 9/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3292810/18-24 (22) 02. 06 ° 81 (46) 3 О. 03. 83. Бюл. и . 12 (72) Г.Н. Тимонькин, В.С. Харченко, И.Е. Кондратьев, С.Н. Ткаченко и М.П. Ткачев (53) 681.326(088.8) ° (56) l Геолецян А. Г. Программирование и микропрограммирование. М., "Статистика", 1979, с. 13.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2961311/18-24, .кл. G 06 F 9/22, 1981 (прототип). (54)(57) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕНИЯ, содержащее буферный регистр, первый счетчик, установочный вход которого-подключен к адресному входу устройства, и выход соединен с входом первого дешифратора, выход которого соединен с адресным входом блока памяти, выходы которого соеди нены с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых соединены с входами регистра микрокоманд, каждая группа выходов которого соединена соответственно с первыми входами элементов И 2 - (+2)-й групп (k - число целых микрокоманд), вторые входы которых соединены с соответствующим выходом второго дешифратора, выходы соединены через первую группу элементов ИЛИ с выходами устройства, а третьи входы с выходом элемента И и через счетный вход второго счетчика с входом второго дешифратора, первый вход элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход с единичным выходом триггера, нулевой вход

„.SU„„1008742 котооого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к управляющему входу устройства, а второй вход соединен с выходом элемента задержки, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом одновибратора, выход которого соединен со счетными входами первого и третьего счетчиков, выход третьего счетчика соединен с входом третьего дешифратора, каждая группа выходов буферного регистра соединена соответственно с первыми входами элементов И (К+3) - (К+и+2)-й групп (ичисло линеек, содержащих целое число микрокоманд), (К+и+3)-ю группу эле- д ментов И, вторую группу элементов

ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения оборудования дополнительно содержит третий элемент ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами элементов И первой группы, а входы соединены с 2— (й+1)- м выходами третьего дешифрато- вй, ра, первый выход которого соединен (, через первые входы элементов И СР (Ф,+о+3)-й группы с входами буферного ( регистра, вторые входы этих элементов соединены с выходами блока памяти, р . первый выход третьего дешифратора соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с (1+1)-м выходом второго дешифратора и вторыми входами элементов

И (k+3) - (К+И+2} -й групп, выходы ко- .3 торых соединены с входами второй группы элементов ИЛИ, выходы которых соединены с (4(+1) -ми входами (ye+1) ту-ми элементов ИЛИ первой группы, третьи входы элементов И (+3) (К+й+2)-й групп соединены с выходом элемента И, а четвертые входы - с

2 - (n+1)-м выходами третьего дешифратора, выход одновибратора соединен

1008742 с входами установки в нуль второго счетчика и триггера и.входом элемента задержки.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при синтезе устройств управления микропрограммных ЭВИ и других систем. 5

Известно микропрограммное устройст» во управления, содержащее запоминаю-. щий блок, два счетчика, два Яешифратора, регистр микрокоманд, генератор импульсов, элементы И и ИЛИ $1).

Недостатком данного устройства является низкая экономичность запоминающего блока, обусловленная тем, что в линейке запоминающего блока может храниться только целое число микрокоманд.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к предлагаемому является 2о устройство, содержащее буферный реI гистр, первый счетчик, первый вход которого является первым входом уст ройства, а выход соединен с входом первого дешифратора, выход. которого 25 соединен с входом блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами первой группы элементов И, выходы которой соединеНы с входами регистра микрокоманд, каждая группа 30 выходов которого соединена с первыми входами элементов И соответствующей группы 2 - (1+2)-й групп элементов И, вторые входы элементов И

:которых соединены с одним из выходов второго дешифратора, выходы соединены через первую группу элементов ИЛИ с выходами устройства, а третьи входы - с выходом элемента

И, а через счетный вход второго счет- 4 чика с входом второго дешифратора, первый вход элемента И соединен с выходом генератора, а второй вход с единичным выходом триггера, нулевой вход которого соединен с выходом пер. вого элемента ИЛИ, первый вход которого является вторым входом устройства, а второй вход соединен с выходом элемента задержки, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом одно"

2 вибратора, выход которого соединен с счетными входами первого и третьего счетчиков, выход третьего счетчика соединен с входом третьего дешифратора, каждая группа выходов буферного регистра соединена с первым входом элемента И соответствующей группы (1+3) - (k+W2) -й групп элементов И, (+и+ )-ю группу элементов И, вторую группу элементов ИЛИ 12), Недостатками данного устройства являются низкая экономичность и низкая универсальность. Низкая экономичность. обусловлена тем, что используются не все свободные ячейки памяти в линейке блока памяти. В зависимости от разрядности микрокоманды и разрядности линейки блока памяти может возникнуть три варианта упаковки информации в блоке памяти.

1-й вариант. Если разрядность линейки блока памяти равна целому числу форматов. микрокоманд, то все ячейки блока памяти заполнены информацией.

2-й вариант. Если разрядность линейки блока памяти равна не целому числу форматов микрокоманд и число свободных ячеек меньше, чем половина формата микрокоманды, то устройство позволяет полностью заполнить все ячейки блока памяти информацией.

3-й вариант. Часто встречается случай, когда формат линейки блока памяти равен нецелому числу форматов микрокоманд и число свободных ячеек больше половины длины микрокоманды °

Тогда в данном устройстве информация записывается в те ячейки, в которые помещается целое число микрокоманд и часть микрокоманд, меньшая, чем половина ее длины. Остальные ячейки блока памяти остаются свободными, незаполненными информацией и используются неэффективно.

Цель изобретения - сокращение оборудования.

Поставленная цель достигается .тем, что устройство, содержащее буферный регистр, первый счетчик, установоч3 10 ный вход которого подключен к адрес! ному входу устройства, а выход соединен с входом первого дешифратора, выход которого соединен с адресным входом блока памяти, выходы которого соединены с первыми входами элементов И первой группы, выходы которых соединены с входами регистра микрокоманд, каждая группа выходов которого соединена соответственно с первыми входами элемента И 2 - (1+2)-й группы (Ф - число целых микрокоманд) вторые входы которых соединены с соответствующим выходом второго дешифратора, выходы соединены через первую группу элементов ИЛИ с выходами устройства, а третьи входы с выходом элемента И и через счетный вход второго счетчика. с входом второго дешифратора, первый вход элемента И соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а второй вход с единичным выходом триггера, нулевой вход кото рого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к управляющему входу устройства, а второй вход соединен с выхо дом элемента задержки> выхоД второго элемента ИЛИ соединен с входом одновибратора, выход которого соединен со счетными входами первого и третьего счетчиков, выход третьего счетчика соединен с входом третьего дешифратора, каждая группа выходов буферного регистра соединена соответственно с первыми входами элементов И (1+3) - (К+И+2)-й групп (n число линеек, содержащих целое число микрокоманд), (К+и+3)-ю группу эле-. ментов. И, вторую группу элементов

ИЛИ, дополнительно содержит третий элемент ИЛИ, выход которого соединен с вторыми входами элементов И пер вой группы, а входы соединены с 2— (И+1)-м выходами третьего дешифратора, первый выход которого соединен через-первые входы элементов И (+0+3)-й группы с входами буферного регистра, вторые входы этих элементов соединены с выходами блока памяти, первый выход третьего дешифратора соединен с первым входом .второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с (1(+1)-м выходом второго дешифратора и вторыми входами эле" ментов И (Х+3) - (1(+и+2)-й групп, выходы которых соединены с входами второй группы элементов ИЛИ, выходы которых соединены с ((+1)-ми входами

08742 ф (и+1) -щ-ми элементов ИЛИ первой группы, третьи входы элементов И . (К+3) - (1 +и+2)-й групп соединены с выходом элемента И, а четвертые входы - c 2 - (И+1)-ми выходами третьего дешифратора, выход одновибратора соединен с входами установки в нуль второго счетчика и триггера и входом элемента- задержки.

Сущность изобретения состоит в по-: вышении экономичности и универСальности путем записи частей микрокоманд, не поместившихся в линейку блока памяти, в отдельн.ю линейку - линейку остатков.

15 бираются элементом ИЛИ 10, разрешает передачу микрокоманд из блока 3 памяти в регистр 5.

В регистре 5 хранятся считываемые микрокоманды. Группы элементов И 6 служат для поочередного считывания микрокоманд из регистра 5, а группа элементов ИЛИ 7 - для вывода микрокоманд на выходы устройства. Счетчик 8 и дешифратор 9, управляют заНа Фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого микропрограммного устройства; на фиг. 2 - вариант упаковки информации в блоке памяти предлагаемого микропрограммного устройства при 8=32, m = б.

Предлагаемое устройство (фиг. 1). — содержит первый счетчик 1; первый дешифратор 2, блок 3 памяти, первую группу элементов И 4, регистр 5 микрокоманд, 2 - (%+2)-ю группы элементов И 6, первую ;руппу элементов

ИЛИ 7, третий счетчик 8, третий дешифратор 9, третий элемент ИЛИ 10, (К+и+3)-ю группу элементов И 11„ буферный регистр 12 (3+3) - (Ьй+2)группу элементов И 13, вторую группу элементов ИЛИ 14, генератор 15 такто вых импульсов, элемент И 1б, триггер

17, элемент 18 задержки, первый weмент ИЛИ 19, второй счетчик 20, вто- . рой дешифратор 21, второй элемент

ИЛИ 22, одновибратор 23.

На Фиг. 2 приняты следующие обо-.40 значения: А; -. I-я микрокоманда;

t<

А., А. - части j-й микрокоманды.

Счетчик 1 и дешифратор 2 формируют адрес, по которому в блоке памяти выбирается нужная линейка с иикрокомандами.

В блоке памяти 3 хранятся все микрокоманды. Группа элементов И 4 по сигналам дешифратора 9, которые со"

5 1008 писью информации с блока 3 памяти в регистры 5 и 12.

Группа элементов И 11 разрешает запись частей микрокоманд из блока 3 памяти в регистр 12 по сигналу де- s шифратора 9. Группа элементов И 13 служит для поочередного считывания частей микрокоманд из регистра 12, а группа элементов ИЛИ 14 - для пе-, редачи частей микрокоманд на выходы устройства, Генератор 15 формирует тактовые импульсы, которые йри ус1 тановке триггера 17 в "единицу" прс», ходят через элемент И 16. Счетчик 20 и дешифратор 21 управляют поочередным считыванием микрокоманд с регистров

5 и 12.

Элемент ИЛИ 22 и одновибратор 23 формирует импульс, который устанавливает триггер 17 и счетчик 20 в ннулйн 2О

/ увеличивает содержимое счетчиков 1 и 8 на единицу и поступает на вход элемента задержки. Элемент 18 задержки задерживает импульс одновибратора

23 на время, необходимое для выбора . линейки в блоке 3 памяти и передачу ее в регистр 5.

Устройство работает следующим об" разом. зо

Начальный адрес поступает на вход устройства. По содержимому счетчика 1 дешифратор 2 в блоке 3 памяти выбирает линейку с частями микрокоманд.

По содержимому счетчика 8 дешифратор 9 на первом выходе вырабатывает сигнал, который поступает на вторые входы группы элементов И 11. Линейка с частями микрокоманд переписывается из блока 3 памяти через группу элементов И 11 в регистр 12, о

Сигнал с первого выхода дешифратора 9 поступает на первый вход элемента

ИЛИ 22. По сигналу с выхода элемента

ИЛИ 22 одновибратор 23 вырабатывает импульс, который, увеличивает содержимое счетчиков 1 и 8, а также поступает на вход элемента 18 задержки. По содержимому счетчика 1 дешифратор 2 выбирает следующую линейку с микрокомандами. По содержимому счет чика 8 дешифратор вырабатывает на одном из выходов (кроме первого) сигнал, который через элемент ИЛИ 10 поступает на вторые входы группы элементов И 4. Выбранные микрокоманды переписываются через группу элементов И 4 с блока 3 памяти в регистр 5.

Задержанный импульс с одновибратора

742 6 через элемент ИЛИ 19 поступает на единичный вход триггера 17. Триггер

17 переходит в единичное состояние и разрешает прохождение тактовых импульсов с генератора 15 через элемент И 16, Тактовые импульсы поступают на счетный вход счетчика 20 и на третьи входы групп элементов И 6 и 13. По содержимому счетчика 20 дешифратор 21 выбирает поочередно одну из групп элементов И 6. Через элементы И 6 и ИЛИ 7 микрокоманды считываются на выходы устройства. По сигналу с (1+1)-го выхода дешифратора 21 через (+2)-ю группу элементов

И 6 и через выбоанную дешифратором 9 группу элементов И 1 3 и группу элементов ИЛИ 14 части (ф+1)-й микро- команды с регистров 5 и 12 поступают через группу элементов ИЛИ 7 на выходы устройства. Сигнал с (+1)-ro выхода дешифратора 21 поступает на второй вход элемента ИЛИ 22. По сигналу с выхода элемента ИЛИ 22 одновибратор

23 вырабатывает импульс, который yc"" танавливает счетчик 20 и триггер 17 в "нуль", увеличивает содержимое счетчиков 1 и 8 на "единицу" и поступает на вход элемента задержки 18.

Так как триггер 17 находится в нулевом состоянйи и на его прямом выходе отсутствует сигнал, то тактовые импульсы с генератора 5 не проходят через элемент И 16. По содержимому счетчика 1 дешифратор 2 в блоке 3 памяти выбирает следующую линейку с микрокомандами и устройство начинает выдавать микрокоманды на выходе как было описано выше. Так устройство работаег до тех пор, пока не будет считана последняя часть микрокоманды из регистра 12.

Найдем проигрыш в объеме полезной информации, хранимой в блоке памяти прототипа по сравнению с предлагаемым устройством и

ЬМ = „- W = K n. (0 т

Универсальность предлагаемого, микропрограммного устройства определяется формулой

О.. = + .

При увеличении формата микрокоманды на один разряд (при том же числе микрокоманд в линейке) количество вводимых элементов равно с = Q+ 1, 7 1008 а количество перекоммутируемых элементов определяется формулой

p =. 4 + (pl+ 1) (2k + 1)

Найдем на сколько элементов больше необходимо вводить в прототипе .при изменении формата микрокоманды на единицу при неизменном числе микрокоманд

gpL= d M = И+1(.+, 2 -% - 1

= И+ 1 о так как И >7 О, то Ьо ) r О

Найдем, на сколько .элементов больше необходимо перекоммутировать в прототипе при тех же условиях

Ь = 1 -p; (пъ1) (И+К+1) + 4(й+1) (2 Ь-1) - 4 = (уй-1) (И-М) 742 8 так как И rr Ê, то b p 7 r Ос При И

= 32,и = б, g, 5DU + др >

)> 222 элементов.

Сложность логической части предлагаемого устройства по критерию

Квайна определяется формулой

Ь С+4И+И+1 С+ И+1, Найдем выигрыш в затратах оборудования предлагаемого устройства по сравнению с прототипом.

ДЬ = Sz - S< = С+3шИ+1од (k+1)> (2 s < + is> + þ, í„ i

Еод; к

+ 23 - С - 5M - 1

Очевидно, что AS» О, при И 32, м= 6, М = 5 bS tr 416 входов.

1008742

1008742

Puz Z

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, N-35, Раушская наЬ., д. 4/5

Закаэ 2340/60

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Соста ви тель Л. Лега чева

Редактор Е. Папп Техред M.Tenep Корректор Q. Билак