Микропрограммное управляющее устройство

 

COIO3 СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

202 А

3(5D G 06 F 9 22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3502484/18-24 (22) 2 О. 10. 82 (46 ) 2 3. 12. 83. Бюл. Р 47

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (72) Ю.Я. Пушкарев и Д. В. Полонский (53) 681. 325 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 3360929/18-24, кл. G F 9/22, 1982.. 2. Авторское свидетельство СССР

Р 949657, Kn. G 06 F 9/22, 1982 (прототип). (54 ) (57) 1. МИКРОПРОГРИЧМНОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, генератор тактовых импульсов и блок контроля условий, первая группа входов которого соединена с группой выходов кода адре с а ре ги стра ми кро команд, группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой информационных выходов регистра адреса, группа информационных входов которого соединена с группой выходов блока конТроля условий, нто рая группа входов которого соединена с группой входов кода логических условий устройства, группа выходов кода операции регистра микрокоманд соединена с группой выходов кода операций устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения ° функциональных возможностей устройства за счет расширейия набора комбинаций микроприказоь., Bblдаваемых за один микротакт, в йего введены первый и второй счетчики и шифратор, причем группа выходов шифратора соединена с группой управляющих ныходон устройства, первая группа входов шифратора соединена с группой выходов кода управления регистра микрокоманд> вход разрешения записи которого соединен с входами разрешения записи первого и второго счетчиков и с выходом заема второго счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом первого счетчика, с входом синхронизации регистра микрокоманд, с выходом генератора тактовых импульсов и с входом синхронизации регист . ра адреса, вход установки в ноль которого соединен с входом начальной установки устройства и с входом установки в ноль второго счетчика, группа информационных входов которого соединена с второй группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, третья группа ин- ф формационных выходов которого соединена с группой информационных входов .первого счетчика, группа информационных выходов которого соединена с второй группой входов шифратора.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что шифратор содержит входной дешифратор, п(Л =

=1, 2...) — элементов ИЛИ и (и -1) м ) дешифраторов, причем ныходы 1 — го дешифратора (= 1,2... (и. — 1 аюГ соединены соответственно с 1 -ми вхо- © дами П -элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно. с выходами группы выходов шифратора, м группа входов (n -1) — дешифраторов соединены с второй группой вхо. дов шифратора, управляющий вход

-го дешифратора соединен с < -ым выходом входного дешифратора, груп— па нходов которого соединена с перной группой входов шифратора.

1062702

Изобретенге относится к.автоматике и вычислительной технике, в частности к микропрограммным устройствам управления, и может быть использовано в цифровых вычислительных системах, а также терминальной аппаратуре.

Известно микропрограммное управляющее устройство, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, регистр адреса, блок проверки условий, генератор импульсов, группу элементов И, регистр блокировки, дешифратор, регистр. управления, элемент И-, два -управляющих элемента И и элемент задержки (1) . 15

Недостатком данного устройства является ограниченный набор комбинаций микроприказов, выдаваемых .в каждой отдельной микрокоманде.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является микропрограммное управляющее устройство, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, генератор тактовых импульсов и блок контроля условий, первая группа входов которого соединена с группой выходов кода адреса регистра микрокоманд, группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов блока памяти и микрокоманд, группа адресных входов которого соединена .с группой информационных выхФдов регистра адреса, группа информационных входов которого соединена 35 с группой выходов блока контроля условий, вторая группа входов которого соединена с группой входов кода логических условий устройства, группа выходов кода операции регист- щ

° ра микрокоманд соединена с группой выходов кода огераций устройства (2).

Недостатком данного устройства является ограниченный набор комбинаций микроприказов, выдаваемых 45 в каждой отдельной микрокоманде.

Этообусловлено тем,,что устройство не позволяет выдавать любую произвольно задаваемую комбинацию микроприказов в каждой отдельной ми крокоманде .

Целью изобретения является рагширение функциональных возможностей устройства за счет расширения набора комбинаций микроприказов, выдавв аемых в одной ми кро кома н де . 55

Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное управляющее устройство, содержащее блок памяти микрокоманд регистр адреса, регистр микрокоманд, генератор так- 60 товых импульсов и блок контроля условий, первая группа входов которого соединена с группой выходов ко да адреса регистра микрокоманд, группа информационных входов кото- 65 рого соединена с первой группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой информационных выходов регистра адреса, группа информационных входов которого соединена с группой выходов блока контроля условий, вторая группа входов которого соединена с группой входов кода логических условий устройства, группа выходов кода операций регистра микро-"команд соединена с группой выходов кода операций устройства, введены первый и второй счетчики и шифратор, причем группа выходов шифратора соединена с группой управляющих выходов устройства, первая группа входов шифратора соединена с группой выходов кода управления регистра микрокоманд, вход разрешения записи которого соединен с входами разрешения записи первого и второго счетчиков и с выходом заема второго счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом первого счетчика, с входом синхронизации регистра микрокоманд, с выходом генератора тактовых импульсов и с вхо дом синхронизации регистра адреса, вход установки в ноль которого соединен с входом начальной установки устройства и с входом установки в ноль второго счетчика, группа информационных входов которого соедийена с второй группой информационных выходов блока памяти микрокоманд третья группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого счетчика, группа информационных выходов которого соединена с второй группой входов шифратора.

Кроме того, шифратор содержит входной дешифратор, Н (n = 1,2...) элементов ИЛИ и (и -1j — дешифраторов, причем выходы < — го дешифратора (= 1,2... (rl — 1) соединены соответственно с -ми входами И и — элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с выходами группы выходов шифратора, группы входов (n — 1) — реши .,заторов соединены с второй группой входов шифратора, управляющий вход i — го дешифратора соединен c j -ьм выходом входного дешифратора, группа входов которого соединена с первой группой входов шифратора.

Такое решение позволяет выдавать в одной микрокоманде любую произвольно задаваемую комбинацию микроприказов.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема блока проверки условий, на фиг. 3 — схема шифратора, на фиг. 4 временная диаграмма работыустройства.

1062702

Микропрограммное управляющее устройство содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 микрокоманд,, регистр 3 адреса, блок 4 контроля условий, генератор 5 импульсов, первый 6 и второй 7 счетчики, шифратор

8, группу выходов 9, группу входов

10, вход 11 начальной установки, группу выходов 12.

Блок 4 контроля условий (фиг. 2} содержит группы элементов И 13 10 и ИЛИ 14.

Шифратор 8 (фиг. 3) содержит входной дешифратор 15, группу дешифраторов 16 и группу элементов. ИЛИ 17.

На временной диаграмме работы уст ройства (фиг. 4) обозначены сигнал

18 начальной установки на входе 11 устройства, импульсы 19 на выходе генератора 5 импульсов, сигнал 20 заема на управляющем выходе счетчика

7, сигналы 21 — 24 на четвертом, третьей первом и втором выходах шифратора 8 соответственно.

Микропрограммное управляющее уст ройство работает следующим образом.

Для приведения устройства в исход ное состояние íà его вход 11 подается сигнал 18, по которому регистр

3 адреса и счетчик 7 устанавливают,ся в ноль. По нулевому адресу из блока 1 памяти микрокоманд выбира- 30 ется начальная микрокоманда и поступает на информационные входы регистра 2 микрокоманд. На выходе заема счетчика 7 вырабатывается сигнал 20 заема и поступает на входы разру- 35 шения записи регистра 2 микрокоманд и счетчиков 6 и 7. По импульсу 19 соответствующие части микрокоманды заносятся в регистр 2 микрокоманд и счетчики 6 и 7.

Каждая микрокоманда состоит из трех частей — адресной, операционной и управляющей.

В адресной части микрокоманды кроме кода, по которому определяется адрес следующей микрокоманды, со держится один разряд, значение которого определяет тип перехода (условный или безусловный 1 к следующей микрокоманде. Адресная часть микрокоманды поступает с группы вы- 50 ходов кода адреса регистра 2 микрокоманд на первую группу входов блока 4 контроля условий.

Операционная часть микрокоманды содержит код операции, которую вы- 55 полняют операционные схемы, управляемые данным микропрограммным управляющим устройством. О!!еоационная часть микрокоманды поступает с группы выходов кода операции регистра

2 микрокоманд на группу выходов 9 устройства.

В управляющей части микрокоманды задается информация о комбинации и числе микроприказов, которые выла-) 65 ются при выполнении данной микрокоманды.

Для более четкого понимания рассмотрим дальнейшую работу устройства для случая, когда максимальное число микроприказов, выдаваемых в одной микрокоманде, равно, например, четырем.

1 Полный набор комбинаций из четырех микроприказов представлен в табл. 1. Микройриказы обозначены порядковыми номерами 1, 2, 3, 4. Иэ табл. 1 видно, что общее число комбинаций микроприказов равно 64, выделенная эона (начиная с порядкового номера 41 и кончая порядковым номером 64 ) содержит набор комбинаций из максимального числа микропри казов.

Выделенная эона разбита на четыре участка по шесть комбинаций микроприкаэов в каждом. Сведем комбинации, например, первого участка (порядковые номера 41 — 46 табл. 1) в табл. 2.

Т а б л и ц а 1

Комбинация микроприказов

/п

341

1 1

342

412

34

4 4 36

5 12 37

6 13 38

413

421

423

431

7 14

432

8 21 40

9 23 41 ! .10 24, 42 !

11 31 43

12 32 .44

13 34 45

14 41 46

15 42 47 !

16 43 48

17 123 49

18 124 50 !

19 132 51

20 134 52

1234!

1243 !

1324

1342

1423 I

1432

2134!

2143 I!

2314 1!

2341 !

2413 !!

2431

1062702

Продол же ни е т а бл.! Э 4

15

Таблица2

Строка

Колонка

1 1

0 1 2 3

1 2

1 2

1 3

1 3

1 4

1 4

3 4

4 3

2 4

4 .2

2 3

3 2

45

Нетрудно заметить (табл. 2), что ,при проведении циклического пере-! бора микроприкаэов в каждой строке, начиная с произвольного выбранной колонки и с заданным числом перебора, можно осуществить перебор всех комбинаций микроприкаэов, представленных в табл. 1. Данная закономерность характерна цля комбинаций микро 55 приказов любого иэ четырех участков выделенной зоны табл. 1. Таким образам набор комбинаций микроприказов, представленный в табл, 2(является функционально полным для работы 60 устройства в рассматриваемом случае.

В соответствии с табл. 2 производится распределение полей в управляющей части микрокоманды и построение шифратора 8. Управляющая часть микро 65

21 142 53

22 143 54

23 213 55

24 214 56 !

25 231 57

26 234 1 58

27 241 59

28 243 60

29 312 61

30 314 62

31 321 63 !

32 324 64

3124 !

3142

3214

3241 !

3412 !

3421

4123

4132 1 l

4213

4231

4312

4321 команды включает в себя три поля.

В первом поле задается номер строки в соответствии с табл. 2. Номер стро ки оказывается занесенным в регистр

2 микрокоманд и поступает с его управляющих выходов на входы шифратора 8. Во втором поле управляющей части микрокоманды задается номер колонки согласно табл. 2. Номер колонки оказывается занесенным в счетчик 6 и поступает с его выходов на входы шифратора 8. И, наконец, в третьем поле задается количество микроприказов, выдаваемых в микрокоманде. Это поле оказывается занесенным в счетчик 7.

Входной дешифратор 15 является дешифратором строк в соответствии с табл. 2. На его входы поступают сигналы с управляющих выходов регистра 2 микрокоманд. Каждому из группы дешифраторов 16 соответствует строка в табл. 2, первому дешифратору 16 соответствует нулевая строка, второму — первая и так далее."

Соединение выходов каждого дешифратора 16 с входами группы элемента

ИЛИ 17 соответствует расположению микроприказов в соответствующей строке. Например, первый, второй, третий и четвертый выходы первого дешифратора соединены, соответственно, с входами первого, второго, третьего и четвертого элементов

ИЛИ 17, à первый, второй, третий и четвертый выходы второго дешифратора 16 соединены, соответственно, с входами первого, второго четвертого и третьего элементов

ИЛИ 17 и так далее.

Например, для выполнения текущей микрокоманды необходимо четыре микротакта, причем в первом, втором, третьем и четвертом микротактах единичный сигнал должен присутствовать, соответственно, на четвертом, третьем, первом и втором выходах шифратора 8.

Такую последовательность микроприказов можно получить, осуществляя циклический перебор слева направо комбин ации ми кропри ка зов в первой строке табл. 2, начиная с второй колонки.

Поэтому номер строки, поступающий с группы выходов кода управления регистра 2 микрокоманд на входы шифратора 8, равен единице, а номер колонки на выходах счетчи ка 6 равен двойке. Код в счетчике

7, определяющий количество выдаваемых микроприказов, равен тройке (на единицу меньше числа выдаваемых микроприказов)., По номеру строки, равному единице, единичный сигнал вырабатывается на втором выхо де входного дешифратора 15, в резуль-тате чего выбирается второй дешифра»1062702 тор 16. По номеру колонки, равному двойке, единичный сигнал вырабаты-. вается на третьем выходе второго дешифратора 16. Сигнал с третьего выхода второго дешифратора 16 поступает на вход четвертого =-лемента 5

ИЛИ 17, в результате чего вырабатывается сигнал 21 и присутствует в течение первого микротакта.

Во втором микротакте по импульсу

19 и нулевому значению сигнала 20 10 к содержимому счетчика б прибавляется единица, а от содержимого счетчика 7 вычитается единица. Содержимое регистра 2 микрокоманд не изменяетая. В результате номер колонки в счетчике б становится равным тройке, а код в счетчике 7 — двум. По номеру колонки, равному тройке, единичный сигнал вырабатывается на четвертом выходе второго дешифратора 164

Этот сигнал поступает на вход третьего элемента ИЛИ 17, в результате чего вырабатывается сигнал 22.

В третьем микротакте по импульсу

19 к счетчику б прибавляется единица, в результате чего его содержимое переполняется. Старшая единица выходит за пределы разрядной сетки, а в счетчике 6 остается код, равный нулю. Из счетчика 7 вычитается единица, в результате чего его содержи- 30 мое становится равным единице. По нулевому номеру колонки единичный сигнал вырабатывается на первом выходе второго дешифратора.16, в результате чего вырабатывается сиг- 35 нал 23.

В четвертом микротакте по импульсу 19 к содержимому счетчика 6 прибавляется единица. По номеру колонки, равному единице, единичный сигнал вырабатывается на втором выходе второго дешифратора 16, в результате чего вь|рабатывается сигнал 24.

Иэ счетчика 7 вычитается-единица.

Содержимое счетчика 7 становится равным нулю, в результате чего вы- 45 рабатывается сигнал 20.

В очередном микротакте по импульсу 19 и при единичном значении сиг,нала 20 в регистр 2 микрокоманд, счетчик 6 и счетчик 7 заносится сле- 50 дующая микрокоманда.

До этого момента времени по адресной части текущей микрокоманды в блоке 4 контроля условий формировался адрес следующей микрокоманды.

Если разряд, указывающий на тип пе рехода, равен нулю (безусловный переход), то элементы H 13 оказываются закрытыми и адрес следующей микрокоманды определяется непосредственно из адресной части текущей М микрокоманды. При условном переходе элементы И 13 открыты, и адрес следующей микрокоманды формируется в зависимости от значения сигналов условий, поступающих из операционных схем на вход 10 устройства. По импульсу 19 сформированный блоком 4 контроля условий адрес заносится в регистр 3 адреса, в результате чего иэ блока 1 памяти микрокоманд выбирается соответствующая микрокоманда. Таким образом, заносимая в регистр 2 микрокоманд и счетчики 6 v. 7.микрокоманда оказывается заранее подготовленной;

Дальнейшая работа устройства производится аналогично описанной.

Принцип работы устройства, показанный для случая с четырьмя микроприказами, закономерен для любого количества микроприказов.

При этом истинно следующее соотношение / и! .> = — -(>- )!

7 где 5 — коли че ст во комби наций микроприкаэов функционально полного набора для работы у строй ств а (содержимое табл, 2);

П вЂ” максима.:ьное число микроприказов, выдаваемых в одной микрокоманде.

Например, при П равном 3,4,5 значение равно, соответственно,2,6,24 .

Таким образом, предлагаемое устройство обладает расширенными, по сравнению с известным, функциональными возможностями, так как в отличие от него имеет воэможность выдавать в одной микрокоманде любую произвольно задаваемую комбинацию микроприкаэов.

1062702

УУ У f2Q

ВНИИПИ Заказ 10219/50 Тираж 706 Подписное

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

Фи 8. у

12 12