Микропрограммное устройство управления

 

МНОГОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок памяти адресных микрокоманд, группу из п блоков памяти операционных микрокоманд , блок коммутации, регистр микрокоманд , регистр адреса, первый коммутатор , мультиплексор логических условий, триггер.пуска, генератор тактовых импульсов и четыре элемента И, причем группа (ш -.1-) информационных входов мультиплексора логических условий (т 2,3...) является группой m-l входов логических условий устройства, группа управляющих входов мультиплексора логических условий соединена с группой выходов кода логических условий блока памяти адресных микрокоманд группа I -1 выходов ( ,3...) немодифицируеь 4х разрядов адреса которого соединена с первой группой (i-1)информа S iiOi ,.,,,, ционных входов первого коммутатора , 1 -и информационный вход первой группы которого соединен С выходом мультиплексора логических условий т -и информационный вход группы мультиплексора логических условий соединен с выходом модифицируемого разряда адреса, блока памяти адресных микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой выходов регистра адреса, группа информационных входов которого соединена с группой выходов первого Коммутатора , вторая группа информационных входов которого является группой входов кода команд устройству, управлякщий вход первого коммутатора соединен с выходом конца команды регистра микрокоманд, выход конца работы которого соединен с входом установки в ноль триггера пуска, вход установки в единицу которого является входом пуска устройства, выход триггера пуска соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов , первый выход которого сое00 динен с прямым входом первого эле4; 1 мента И и с первым входом второго элемента И, второй выход генератора с тактовых импульсов соединен с первым входом третьего и прямым входом четвертого элементов И, выход первого элемента И соединен с входом синхронизации регистра адреса, выход четвертого элемента И соединен с входом синхронизации регистра микрокоманд, группа выходов кода операции которого является группой управляющих выходов устройства, о тличающееся тем, что, с целью расширения области применения

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗОИ С 06 F 9/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OfHPÛÒÈÉ (2 1 ) 3587604/18-24 (22) 04.05.83 (46) 15 08.84. Бюл. Р 30 (72) В.С.Харченко, В.А.Мельников, Г.Н.Тимонькин и С.Н.Ткаченко (53) 681.325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 811252, кл.G 06 F 9/22, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 482744, кл. С 06 F 9/22, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

Ф 717767, кл. С 06 F 9/22, 1980.

4. Авторское свидетельство СССР

У 492874, кл. G 06 F 9/22, 1974.

5. Патент США !! 3900835, кл.G 06 F 9/22, опублик. 1975.

6. Авторское свидетельство СССР

Ф 855662, кл . С 06 F 9/22, 1980 (прототип). (54) (57) МНОГОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок памяти адресных микрокоманд, группу из и блоков памяти операционных микрокоманд, блок коммутации, регистр микрокоманд, регистр адреса, первый коммутатор, мультиплексор логических условий, триггер. пуска, генератор тактовых импульсов и четыре элемента И, причем группа (rn - М информационных входов мультиплексора логических условий (!и= 2,3...) является группой т -1 входов логических условий устройства, группа управляющих входов мультиплексора логических условий соединена с группой выходов кода логических условий блока памяти адресных микрокоманд группа

j -1 выходов (i 2,3...) немодифицируемых разрядов адреса которого соединена с первой группой (I -I} информа„.SUÄÄ 108448 А ционных входов первого коммутатора, j -й информационный вход пер" вой группы которого соединен с выходом мультиплексора логических условий р -й информационный вход группы мультиплексора логических условий соединен с выходом модифицируемого разряда адреса блока памяти адресных микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой выходов регистра адреса, группа информационных входов которого соединена с группой выходов первого Ком мутатора, вторая группа информационных входов которого является группой входов кода команд устройства, ф управляющий вход первого коммутатора соединен с выходом конца команды регистра микрокоманд, выход конца работы которого соединен с входом установки в ноль триггера пуска, а вход установки в единицу которого является входом пуска устройства, выход триггера пуска соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с прямым входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом третьего и прямым входом четвертого элементов И, выход первого элемента И соединен с входом синхронизации регистра адреса, выход четвертого элемента И соединен с входом синхронизации регистра микрокоманд, группа выходов кода операции которого является группой управляющих выходов устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения

1108448 за счет повью(ения гибкости микропрогрлммного базиса, oH() доно))нительно содержит триггер нл(:тройки, второй коммутатор, бл>ок памяти кодов настройки, дешифратор кодов настройки и пересчетный блок, содержа( щий одновибратор, счетчик и дешифратор, причем вход установки я единицу триггера настройки является входом признака настройки устройства, единичный выход триггера настройки соединен с B Topf>IMH входами второгo и третьего э)тементов И, выходы которых соединены соотнетственно с входом записи блока памяти кодов настройки и со счетным входом счетчика, группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов второго коммутатора и с группой входов дешифратора, выход которого через одновибратор соединен с входами установки в ноль счетчика и триггера настройки, нулевой выход которого сосди— нен с входами чтения блока памяти адресных микроко )<анд и )) блоков памяти операционных микрокоманд, -вход чтения блока памяти кодов на1

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам и системам микропрограммного управления, и может быть использовано при построении ЭВМ, ACY технологическими процессами и контроллеров с микропрограммным управлением.

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее регистр 10 адреса, дешифратор адреса, регистр микрокоманд, тактовый генератор, блок элементов И, блок элементов

ИЛИ (13.

Недостатки устройства — его слож- 15 ность при увеличении объема микропрограммной памяти и малая гибкость при изменении набора микроопераций.

Известно микропрограммное устрой- .2б ство управления, содержащее двл запоминающих блока, регистр логических условий, счетчики, дешифраторы, регистры, логические элементы И, fJI ., стройки соединен с выходом триггера ну(кл, инверсные входы первого и ч е т н е 1) т A г о 3 л <) M P и т О В И с О < . ди и е и ы с упрлвляк)щим входом второго коммутатора, группа выходов которого соединенал с группой адресных входов блока памяти кодов настройки, группа выходов которого через дешифратор Ко дов настройки подключена к группе упрлнляю<цих входов блока коммутации„i -я группа (1=1,2,. ° .,O) информлционных входов которого соединена с группой выходов i -го блока памяти операционной микрокоманды, группа адресных входов к.)торого соединена с 1-й группой выходов адресil зон операционных микрокоманд блока памяти адресных микрокомлнд, группа выходов адреса кода настройки которого соединена с второй группой информационных входов o÷орого КоМ мутатора, i -я группа выходов блока коммутации соединена с 1-й группой информационных входов регистра микрокомлнд, группа информационных входов блока памяти кодов настр<)йки ян— ля ет ся группой входов кода и ас тройки устройства. элементы задержки и генератор тактовых импульсов (2 1.

Недостатком этого устройства является низкая экономичность, которая обусловлена большим объемом памяти запоминающих блоков, вызванным хранением большого числа повторяющихся операционных микрокоманд, большой объем запоминающих блоков приводит к ограничению функциональных возможностей устройства за счет снижения объема реализуемых микропрограмм.

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее регистр адреса, дешифратор адреса микрокоманд, накопитель, регистр микрокоманд, дешифратор микрокоманд, группы элементов И, ИЛИ .(3 1.

Недостаток устройства — слабая гибкость микропрограмм при образовании управляющих слов.

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее генера1108448

Мс

Мд

55 тор импульсов, счетчик адреса микрокоманд; дешифратор адреса микрокоманд, блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, логические элементьr ИH, ИЛИ, коммутатор, счет" чик (43.

Однако в известном -микропрограммном устройстве управления используются блок памяти микрокоманд большого объема и сложная система переадресации микрокоманд с учетом переходов.

Известно устройство управления, в состав которого входят регистр команд, формирователь адреса микрокоманд, регистр микрокоманд и микропрограммный запоминающий

6szoK $57.

В процессе работы с ЭВМ у пользователя часто возникает необходимость ввода в основной набор команд

ЭВМ новых команд, соответствуюпц х работе ЭВМ в конкретных приложениях.

Однако возможность расширения основного набора команд отсутствует.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является микропрограммное устройство управления, содержащее первое — (n+I)-е запоминающие устройства, генератор тактовых импульсов, буферный регистр, регистр адреса, дешифратор, элементы И передачи адреса, элементы И изменения адреса, линию задержки,,логические элементы ИЛИ, регистр команд, причем входы первого запоминающего устройства подключены к адресным шинам дешифратора, к потенциальным входам которого подключены соответственно выходы регистра адреса, а к импульсному входу через линию задержки — выход генератора тактовых импульсов, причем к единичному и нулевому входам каждого разряда регистра адреса подключень1 соответственно выходы каждой пары элементов И передачи адреса, первые из входов которых объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а вторые — к выходам разрядов буферного регистра, к входам которого подключены через элементы И изменения адреса выходы регистра команд, группа выходов первого запоминающего устройства, адресные шины дешифратора подсоединены через логические элементы

ИЛИ к соответствующим входам второго запоминающего устройства, а выход одного разряда первого запоминающего устройства подключен к.первым входам элементов И изменения адреса, к двум другим входам которых подключены. выходы разрядов кода операций регистра команд, п групп элементов ИЛИ и и операционных запоминающих блоков, причем выходы элементов ИЛИ первой группы соединены с первыми группами входов операционных запоминающих блоков со второго по (n+1)-й, вы" ходы элементов ИЛИ с второго по (n+1)-ю группу соединены соответственно с вторыми группами входов операционных запоминающих блоков с второго по (и+1)-й, выходы которых явля ются выходами устройства (6 1.

Недостатком известного устройства является низкая гибкость (коэффициент использов ания) формируемого этим устройством микрокомандного базиса. Низкая гибкость устройства обусловлена тем, что структура устройства не обеспечивает многократную интерпретацию множества хранимых микрокоманд (микрокомандного базиса), т. е. коды микрокоманд, хранимых в блоке памяти, не могут быть использованы для формирования других микрокоманд, которые необходимо ввести, например, при увеличении списка команд, реализуемых системой в целом.

Это существенно сужает область применения устройства, поскольку именно способность к модификации набора выполняемых Команд и соответствующих микрокоманд является одним из основнЫх достоинств микропрограммного управления.

Гибкость микрокомандного базиса, формируемого устройством, может быть оценена формулой где М - множество микрокоманд, формируемых устройством;

М 6 — мощность микрокомандиого базиса.

В известном устройстве М Мк,.поэтому и =1. При изменении макрофункций, выполняемых системой, а следовательно, при расширении числа требу" емых микрокоманд необходимо изменять микропрограммы, содержащие дополнительно введенные микрокоманды.

Увеличение гибкости микрокомандного базиса при расширении набора мак-, 1108448

35 рофункций может быть обеспечено беэ увеличения его мощности. Однако эта воэможность в известном устройстве не реализуется.

Таким образом, вследствие низкой гибкости микрокомандного базиса устройство имеет существенно более узкую область применения.

Цель изобретения — расширение области применения за счет повыше- !0 ния гибкости микропрограммного базиса.

Указанная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти 15 адресных микрокоманд, группу из п блоков памяти операционных микрокоманд, блок коммутации, регистр микрокоманд, регистр адреса, первый коммутатор, мультиплексор логических 20 условий, триггер пуска, генератор тактовых импульсов и четыре элемента И, причем группа m-1 информационных входов мультиплексора логических условий (tn = 2,3...) явля- 25 ется группой m-1 входов логических условий устройства, группа управляющих входов мультиплексора логических условий соединена с группой выходов кода логических условий блока памяти адресных йикрокоманд, группа 1 †выходов (i =2,3...) немодифицируемых разрядов адреса которого соединена с первой группой 1-1 информационных входов первого коммутаторà, i — и информационный вход первой группы которого соединен с выходом мультиплексора логических условий, m-й информационный вход группы мультиплексо40 ра логических условий соединен с выходом модифицируемого разряда адреса блока памяти адресных микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой выходов регистра

45 адреса, группа информационных входов которого соединена с группой выходов первого коммутатора, вторая груцпа информационных входов которого является группой входов кода команд устройства, управляющий вход первого коммутатора соединен с выходом конца команды регистра микрокоманд, выход конца работы которого соединен с входом установки в ноль триггера пуска, вход установки в еди.ницу которого является входом пуска устройства, выход триггера пуска соединен с входом запуска генера"

t0pR тактовых импульсон пеpHhIA Вы ход которого соединен с прямым входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом третьего и прямым входом четвертого элементов И, выход первого элемента И сое— динен с входом синхронизации регист— ра адреса, выход четвертого элемента И соединен с входом синхронизации регистра микрокоманд, группа выходов кода операции которого является группой управлякицих выходов устройства, введены тр ггер настройки, второй коммутатор, блок памяти кодов настройки, дешифратор кодов настройки и пересчетный блок, содержащий одновибратор, счетчик и дешифратор, причем вход установки и еди,ницу триггера настройки является ,. âõîäîì признака настройки устройст ва, единичный выход триггера настройки соединен с вторыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены соответственно с входом записи блока памяти кодов настройки и со счетным входом счетчика, группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов второго коммутатора и с группой входов дешифратора, выход которого через одновибратор соединен с входами установки в ноль счетчика и триггера настройки, нулевой выход которого соединен с входами чтения блока памяти адресных микрокоманд и К блоков памяти операционных микрокоманд, вход чте— ния блока памяти кодов настройки соединен с выходом триггера пуска, инверсные входы первого и четвертого элементов И соединены с управляю— щим входом второго коммутатора, группа выходов которого соединена с группой адресных входов блока памяти кодов настройки, группа выходов которого через дешифратор кодов настройки подключена к группе управляющих входов блока коммутации, i-я группа (i=I 2...,n) информационных входов которого соединена с группой выходов i-го блока памяти операционной микрокоманды, группа адресных входов которого соединена с i-й группой выходов адреса эон операционных йикрокоманд блока памяти адресных микрокоманд, группа выходов адреса кода настройки которого соединена с

7, .1108448!

0 второй группой информационных входов второго коммутатора, 1 я группа выходов блока коммутации соединена с

i.-й группой информационных входов регистра микрокоманд, группа инфор- 5 мационных входов блока памяти кодов настройки является группой входов кода настройки устройства.

Сущность изобретения состоит в повышении гибкости микрокомандного базиса путем управления выполнением операции сериализации, т.е. упорядоченного выстраивания отдельных зон операционных микрокоманд в зависимости от кода настрой- !5

Fla фиг. I представлена функциональная схема микропрограммного устройства управления; на фиг. 2 функциональная схема пересчетного 20 блока; на фиг. 3 — функциональная схема блока коммутации.

Микропрограммное устройство управления (фиг.l) содержит блок 1 памяти адресных микрокоманд с поля- 25 ми 1 — 1 5 микрокоманд, группу из блоков 21-2 „памяти операционных микрокоманд, блок 3 памяти кодов настройки, пересчетный блок 4, регистр 5 адреса, регистр 6 микро команд, первый коммутатор 7, блок 8, коммутации, второй коммутатор 9, мультиплексор 10 логических условий, дешифратор 11 кодов настройки, триггер 12 пуска, триггер 13 настройки, генератор 14 тактовых импульсов, первый 15, четвертый 16, второй 17 и третий 18 элементы И, группу 19 входов логических условий, входы 20 пуска и признака настройки, группу входов 21 кода команды, группу вхо40 дов 22 кода настройки, группу управляющих выходов 23, выход 23 конца

» команды, выход 23 конца работы.

Пер есчетный блок 4 (фиг. 2) содержит одновибратор 24, счетчик 25 и де15 шифратор 26.

Блок коммутации (фиг. 3) содержит группу элементов ИЛИ 27, группу блоков элементов И 281-280 и группу блоков элементов ИЛИ 29 -29

Рассмотрим работу предлагаемого микропрограммного устройства управления. Устройство может функционироват.ь в двух режимах. настройки и рабочем. 55

В исходном состоянии блоки памяти устройства находятся в нулевом состоянии за исключением триггера регистра 6, соответствующего выходу 23

В режиме настройки с входа 20 устройства на входы установки в единицу триггеров 12 и 13 поступа" ет импульс, который переводит их в единичное состояние. С группы входов 22 устройства поступает информация, которую необходимо записать в блок 3. Первый тактовый импульс с выхода генератора 14 через элемент

И 17 разрешает запись информации с группы входов 22 в нулевую ячейку блока 3 (адрес, по которому происхо" дит запись информации, поступает с выхода пересчетного блока 4 через коммутатор 9 на вход блока 3). Второй тактовый импульс с выхода генератора 14 через элемент И 18 увеличивает содержимое пересчетного блока 4 на единицу и, тем самым, готовит очередной адрес блоку 3 для записи информации с группы входов 22 устройства. Очередным тактовым импульсом производится запись информации настройки с группы входов. 22 в блок 3 .по адресу, сформированному в пересчетном блоке 4. Далее режим настройки проходит аналогично. Запись информации в блок 3 производится до тех пор, пока с выхода пересчетного блока 4 не выдается импульс окончания процесса записи информации в блок 3. Этот импульс с выхода пересчетного блока 4 поступает на вход установки в ноль триггера 13 настройки, и устройство переходит в рабочий режим функционирования.

При функционировании устройства в рабочем режиме с группы входов 2 1 через коммутатор 7 в регистр 5 адреса. заносится код операции, определяющий начальный адрес выполняемой микропрограмма. Очередной тактовый импульс с выхода генератора 14 через элемент И 15 поступает на синхрони" зирующий вход регистра 5 адреса и, тем самым, производит выборку информации из блока 1 памяти адресных микрокоманд. С блока выдается адресная микрокоманда, определяющая, вопервых, адрес очередной адресной микрокоманды, во-вторых, адреса зон операционных микрокоманд и, в-третьий, адрес линейки с требуемыми кодом настройки микрокоманды. Информация об адресе очередной адресной микрокоманды выдается с полей 1 и 1 блока l. . Если очередная,,адресная жк10.

Данная метка поступает на управляющий вход коммутатора 7 и разрешает запись нового кода операции с группы входов 21 устройства в регистр

5 адреса. Выполнение очередной микропрограммы осуществляется аналогично. При выдаче последней микрокоманды программы с выхода 232 выдается метка конца работы, ко10 торая поступает на вход установки в ноль триггера l2. Устройство переходит в исходное состояние и готово к дальнейшей работе.

Если после выполнения очередной

15 микропрограммы необходимо осуществить перенастройку операционных частей микрокоманд, на вход 20 поступает единичный сигнал, переводящий устройство в режим настрой20 ки °

Таким образом, в предлагаемом устройстве код микрокоманды M представляется в виде композиции (m1 m2 ь»

25 где m,(ill,n) — части кодов (зон ) операционных микрокоманд, которые хранятся в отдельных БИС памяти.

Например, для микрокоманды, состоящей из трех зон операционных микрокоманд, имеем

2 3 где знак "+" означает операцию сериализации составляющих зон, т.е. последовательного их составления в завйсимости от кода настройки. Для рас-сматриваемого примера путем настройки (перестроения зон) можем получить следующий набор операционных микрокоманд.

2 3

2 3

3 1 ш + ш + шг, 2 1 я ш1 шЗ шг.

М1 °

М1

М4 м *

М6

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить гибкость микрокомандного базиса эа счет операции сериапизации Я выстраивания в требуемом порядке, определяемом кодом настройки) отдельных зон опера-.

55 ционных юйрокоманд, что расширяет

его область применения.

9 .!108448 рокоманда является микрокомандой линейной последовательности, адрес очередной адресной микрокоманды с поля 1„.блока ) через коммутатор 7 заносится в регистр 5 адреса. Если очередная адресная микрокоманда является микрокомандой ветвления, адрес очередной адресной микрокоманды на выходе поля 1„, блока содержит постоянную часть и один модифицируемый разряд. Постоянная часть кбда поступает непосредственно на информационный вход коммутатора 7, а модифицируемый разряд поступает на вход мультиплексора 10 логических условий. Если проверяемое логическое условие выполняется (XI=I), младший разряд адреса очередной микрокоманды принимает единичное значение и сформированный адрес очередной микрокоманды при отсутствии признака конца команды (микропрограммы) через коммутатор 7 записывается в регистр 5 адреса. При поступлении адресов зон операционной микрокоманды с выходов полей 1з -1 „+ на выходах блоков 21 -2 „ формируются оны операционных микрокоманд, коорые поступают на входы блока 8 оммутации (фиг.3). Одновременно ° с

ыдачей адресов зон операционных микрокоманд с поля I>+> блока I выдается адрес настройки. Этот адрес через коммутатор 9 поступает на вход блока 3.

По адресу с поля I +3 блока I сосчитывается код настройки эон операционных микрокоманд иэ блока 3.

На одном из выходов дешифратора l I кодов настройки появляется сигнал, которьпt поступает на вход блока коммутации и определяет расположение отдельных зон операционной микрокоманды. Сформированная иэ отдельйых зон операционная микрокоманда с выходов блока 8 коммутации заносится в регистр 6 микрокоманд и по тактовому импульсу, поступающему с выхода генератора 14 через элемент И !6, выдается на группу выходов 23 устройства. Аналогичным образом устройство функционирует. до выдачи последней микрокоманды микропрограммы.

С выдачей последней микрокоманды на выход 23: выдается метка1 признак окончания микропрограммы.

1108448,!108448

Составитель Ю.Ланцов

Техред Т.Дубинчак

Редактор Л.Алексеенко

Корректор О.Тигор

Подписное

Филиап ППП "Патент", r.Ó êrîðoä, ул .Проектная, 4

Заказ 5866/35 Тираж 699

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I)3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5