Микропрограммное устройство управления

 

МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ по авт.св. № 951307, о тличающееся тем, что, с целью сокращения объема оборудования , в него введены второй и третий блоки элементов ИЛИ и второй блок элементов И, первый вход которого соединен с входом логических условий устройства, выход первого блока элементов ИЛИ подключен к входу второго блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго блока элементов И, выход которого .соединен с входом третьего блока .элементов ИЛИ, выход которого соеди ,нен с информационным входом регистра маски.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5В G 06 F 9/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПЙСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1 (61) 951307 (21) 3418270/18-24 (22) 07.04,82 (46) 23.09.83. Бюл. 9 35 (72) И.Ф. Имамутдинов, Ш-М.A. Исмаилов, О.Г. Кокаев, И.A. Магомедов, В.Г. Тарасов и Т.3. Темирханов (71) Ленинградский ордена. Ленина электротехнический институт им. В.И. Ульянова (Ленина) (53) 681 ° 325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 951307, кл. G 06 F 9/22, 1981. (54)(57) МИКРОПРОГPAMNHOE УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕНИЯ по авт.св. Р 951307, о т„„Я0„„1043650 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения объема оборудования, в него введены второй и третий блоки элементов ИЛИ и второй блок элементов И, первый вход которого соединен с входом логических условий устройства, выход первого блока элементов ИЛИ подключен к входу второго блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго блока элементов И, выход которого соединен с входом третьего блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом регистра маски.

1043650

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и автоматике и может быть использовано .в программных устройствах управления вычислительных машин.

По основному авт.св. 9 951307 5 известно устройство, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, блок памяти признаков, регистр маски, регистр признаков, регистр индикации, блок элементов И 0 и блок элементов ИЛИ, причем выход регистра индикации подключен к .адресному входу блока памяти микрокоманд, выход которого соединен с информационным входом регистра микрокоманд, первый выход которого подключен к управляющему .входу регистра маски, информационный вход которого подключен к входу логических условий устройства. Выход регистра маски через регистр признаков подключен к информационному входу блока памяти признаков. Второй выход регистра микрокоманд соединен с информационным выходом устройства. Выход регистра индикации соединен с входом блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с первым входом блока элементов И, второй вход которого подключен к выходу блока памяти признаков. Выход блока элементов И сое- З0 динен с информационным входом регистра индикации (1 1.

Недостатком известного устройства является большой объем памяти устройства, так как разрядность блока 35 ,ассоциативной памяти. признаков равна общему числу входных логических. Условий, хотя н каждом такте анализируется,. как правило, небольшое число логических условий. Кроме того,н 40 блоке памяти микрокоманд необходимо хранить коды масок с избыточной разрядностью.

Цель изобретения — сокращение объема оборудования.

Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления введены второй и третий блоки элементов ИЛИ и второй блок элементон И, первый вход которого соединен с входом логических условий устройства, выход первого блока элементов ИЛИ подключен к входу второго блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с вторым вхо.дам второго блока элементов И, выход 55 которого соединен с нходом третьего блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с информационным нходом регистра маски.

На. фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 — граф-схема корректной микропрограммы; на фиг.3 — размещение указанной микропрограммы н блоке памяти микрокоманд; на фиг.4 — таблица правила замены входных логических условий для микропрограммы, изображенной на фиг.3; на фиг.5 - размещение указанной микропрограммы в блоке ассоциативной памяти признаков.

- Микропрограммное устройстно управления (фиг.1) содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 микрокоманд, блок 3 ассоциативной памяти признаков, регистр 4 маски, регистр

5 признаков, регистр б индикации, первый блок 7 элементов И, первый блок 8 элементов ИЛИ, второй блок 9 элементов ИЛИ, второй блок 10 элементов И и третий блок 11 элементов

ИЛИ.

Регистр 2 микрокоманд состоит из управляющего поля и поля для хранения кода маски. Выход управляющего поля регистра 2 микрокоманд является выходом нсего микропрограммного устройства управления. Код маски содержит единицы только в тех разрядах, которые опрашинают значения логических условий, влияющих на выбор пути выполнения микропрограммы.

Работы микропрограммного устройства управления (МПУУ) рассмотрим на примере выполнения микропрограммы, граф-схема которой изображена на фиг.2, где у,. (i = 0-17) — коды микрокоманд, Я (1 = 1-8) — имена комплексов микрокоманд, коды которых выбираются за одно обращение к блоку 1 памяти микрокоманд и обрабатываются последовательно н порядке, диктуемом микропрограммой (имена комплексов микрокоманд соответствуют состояниям МПУУ, которые хранятся на регистре б индикации), а„,(m = — 1-3) — обобщенные состоянйя МПУУ.

В обобщенное состояние а „„объединяются те состояния .Я, йереход из которых в новое состояние определяется набором входных логических условий из одного узла разнетвления микропрограммы. В рассматринаемом примере a1 = S 1 а 2 = S2USgUS(,0Sg

a > = S>0S+. Размещение микропрограм мы в блоке 1 памяти ми к рок оман д изображено на фиг.3.

Поскольку микропрограмма, реализуемая МПУУ, является, как правило, объединной микропрограммой, полученной путем объединения более простых микропрограмм, число входных переменных, от которых существенно зависит каждый переход МПУУ, невелико по сравнению со множеством Р— 1Р 1... Р; j входных логических условий. Это свойство МПУУ приводит к значительному увеличению объема оборудования блока 1 памяти микрокоманд и блока 3 ассоциативной памяти признаков. Замена множества P входных логических условий множеством Х новых переменных производится с по1043650 торый должен выполняться после комплекса микрокоманд S <(у,у„,у ) при значениях логических условйй Р =1 -

Х1=1, Р2=0 = Х ьО, значение логического условия Р безразлично. Аналогично осуществляется выбор и других комплексов микрокоманд .в зависимости от состояния МПУУ и значений входных .

1() логических условий °

Зкономия управляющей памяти устройства достигается эа счет замены входных логических условий из множества Р с мощностью, равной L, новым множеством Х с мощностью G c< L.

Это позволяет хранить в каждой ячейке блока 3 G значений логических условий вместо L значений в известном устройстве, хранить в каждой ячейке блока 1 памяти микрокоманд G разрядов кода маски вместо L, уменьшить разрядность регистра 2 микрокоманд, о реги"тра 4 маски и регистра 5 признаков на Н = L-G разрядов. С учетом сокращения объема оборудования блока

1 памяти микрокоманд íà п Í áèò, где

Н = L — G (n — общее число комплексов микрокоманд в микропрограмме), общая экономия оборудования в предлагаемом устройстве по сравнению с известным равна (С+и)Н бит. Примем, что для организации хранения одного бита информации в запоминающем устройстве необходимо D вентилей (вентиль — это схема И.или схема ИЛИ, .35 коэффициент объединения по входу которой для современного уровня технологии производства интегральных схем не меньше десяти). Тогда экономия оборудования в предлагаемом уст40 ройстве, оцениваемая число вентилей, превышает (О+и) ° Н- D вентилей.

Объем дополнительно введенного оборудования: число схем ИЛИ во втором блоке элементов ИЛИ равно

"числу t элементов множества В обобщенных состояний МПУУ, которое. меньше общего числа г узлов разветвлений в микропрограмме, которое, в свою. очередь, всегда меньше общего числа п комплексов микрокоманд в микро- программе — t (r (n. Общий объем дополнительно введенного оборудоваt

1 ни я равен 4+2G+ Е tl„вентилям, что, i=2 в свою очередь, в Н.D раэ меньше сэкономленного объема памяти, превышающего (1+и) Н D вентилей (где

Ь. равно мощности подмножества P(b )).

В настоящее время проблема сокращения аппаратурных затрат и повы60 шения надежности устройств управления решается разнообразными методами: от организации новых структур устройств н применения оптимальных способов представления информации в запоминающем устройстве (в част.мощью второго блока 10 элементов И и третьего блока 11 элементов ИЛИ.

Обозначим через P(ащ) подмножество входных логических условий, определяющих все переходы иэ состояния а . В рассматриваемом примере

e(a„) = " Л аг) Р„, (1)

Р(а ) = p %, Из выражений (1) видно, что наи,большее число переменных (две) встречаются на переходах из состояния а„. Обозначим в общем случае это число через G и образуем новое множество переменных х = 1 х „ - хО,). Ясно, что G (L, однако для встречающихся на практике МПУУ средней сложности G значительно меньше числа L входных логических условий: G = 5-10

L == 40-60. В примере 6 = 2, 1 = 3.

Замена множества Р входных логичес ких условий множеством Х новых пере-. менных производится с помощью второг блока 10 элементов И и третьего блока ll элементов ИЛИ.

Каждая ячейка блока 3 ассоциативной памяти признаков (фиг.5) хранит значения логических условий Х„ и Х .

Разряды ячейки блока 3 ассоциативной памяти признаков, которые не участвуют в сравнении, находятся в нулевом состоянии. Значения логических условий, влияющих на выбор пути в микропрограмме, выделяются при поМощи установки соответствующих разрядов кода маски в единичные состояния

В начальный момент времени на регистр 5 признаков поступает нулевой код. Производится сравнение содержимого регистра 5 признаков и содержимого блока 3 ассоциативной памяти признаков и вырабатывается сигнал совпадения с содержанием первой ячей ки блока 3 ассоциативной памяти приз иаков, который, пройдя через элемент

7 И, устанавливает в единичное состояние триггер 6 1 регистра 6 индикации, соответствующий первой ячейке блока 1 памяти микрокоманд, и выбирается информация, содержащая компJl9Kc MHKpoKoMclHä S 1(уо ° у1 уг) . На ре гистр 4 маски поступает код li

Пусть логические условия, которые . влияют на траекторию выполнения микропрограммы в данный момент времени имеют следующие значения:P = 1=Х1=1., Р -О=Х - 0. В этом случае на вход регистра 5 признаков поступает код 10 . При совпадении содержимого регистра 5 признаков с содержанием второй ячейки блока 3 ассоциативной памяти признаков вырабатывается сигнал совпадения, который пройдя через элемент 75 И, устанавливает в единичное состояние триггер 6 ре3 гистра 6 индикации, при опросе которого иэ блока 1 памяти микрокоманд,выбрана информация, содержащая комп лекс микрокоманд Я3(у,у,у ), ко1043650

Ъ ности, способов, представления микропрограммы в постоянном. эапоминающем устройстве) до применения интегральных схем постоянных и ассоциативных запоминающих устройств. Одним иэ примеров микропрограммного..устройства управления является блок микропрограммного управления (БИУ) процессора ЕС-2030, который принят за базовый объект.

Преимущества предлагаемого устройства: структура устройства соответствует реально существующим ассоциативным. запоминающим устройствам (16x16, 16х8, 4х4, 256х4) с воэможностью наращивания по словам и по разрядам; количество ветвлений в микропрограмме, выполняемых эа один такт не ограничено; в известном устройстве использован принудительный метод формирования адреса следующей микрокоманды (каждая микрокоманда содержит информацию об адресе следующей микроко lO манды, что усложняет процесс микропрограммирования), а в предлагаемом благодаря .применению ассоциативной. памяти процесс микропрограммирования достаточно прост и удобен.

1043650

Иикропр огра энное устврой ат Во упра Вденем

1043650

1043650 а, аг а

ЮгPr Pj Р

1ду 10g 10 на единичный оходт игге

0m регистра мин оаьчанд

На айничный Вхоо

r иггеаб и х хг

73 уле ые хо ы триггероВ 6> и 6

/йд логичюгих усло8ий хг на единичный Вход три гге б и

НулеВые Вхо ы риггероВ б, б, бо,ф

На единичнйй Вход т иггера б и ь

НулеВой Вход e eðè бт

Сигналы а,аг, а> тгостуиают с фиг. Ю

На единичный охи игг а б и

Ь

78 нулеВые Входы

1ригг юВ Ф и by фиг.Х

Составитель Л. Логачева .Редактор Г. Безвершенко Техред ц,Далекорей Корректор Л. Бокщан

Тираж 706 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5.Заказ 7339/52

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

7»

7б

НулеВой хо фиггера Ю

На единичный Вхоо триггера б и

На единичный Вход три гг а и

НулеВые Входы . триггероВ бг, В>, 6г, 67

На единичный Вход тригге а В и

Муле и х

)риггера ф

НулеВой Вход триггера Вт

На единичный Вход триггща бо и