Микропрограммное устройство управления

 

МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее генератор тактовых импульсов, вход запуска которого является управлякяцим входом устройства , блок памяти, -счетчик микрокоманд , m дешифраторов, регистр, счатчик тактов, узел свертки, схему сравнения, первый элемент НЕ и элемент 2И-Ш1И, выход которого соединен со счетным входом счетчика микрокоманд , первый, второй и третий входы записи которого соединены соответственно с первым выходомm-го дешифратора , первым выходом (m-l)-ro дешифратора и первым выходом первого дешифратора, первая и вторая группы информационных,входов счетчика микрокоманд соединены соответственно с первой группой входов внешнего адреса микрокоманд устройства и группой информационных выходов регистра, третья группа информационных входов счетчика микрокоманд соединена с группой информационных выходов устройства , группой выходов блока памяти , группами информационных входов дешифратбров, группой информационных входов счетчика тактов и первой группой информационных входов регистра , вторая и третья группы информационных входов которого соединены соответственно с группой информационных выходов счетчика микрокоманд и первой группой информационных входов устройства, первый, второй и третий входы записи регистра соединены соответственно с вторым выходом первого дешифратора, первым выходом второго дешифратора ипервым выходом третьего дешифратора, счетный вход счетчика тактов соединен с первым вьгходом

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (!!) А

4(5!) С 06 F 9/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (2 1) 3557270/24-24 (22) 28,02.83 (46) 15.02 .85. Бюл. № 6 (72) А.В.Ржаницын, A.M.Màmêèí, Л.С.Романчук и В.С.Новокшонов (53) 681.3(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 802963,, кл. G 06 F 9/22, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

N- 89843 1, кл. G 06 F 9/22, 1981 (прототип). (54) (57) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕНИЯ, содержащее генератор тактовых импульсов, вход запуска которого является управлякицим входом устройства, блок памяти, счетчик микрокоманд, и) дешифраторов, регистр, счетчик тактов, узел свертки, схему сравнения, первый элемент HE и элемент 2И-ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика микрокоманд, первый, второй и третий входы записи которого соединены соответственно с первым вьжодом Ю-rо дешифратора, первым выходом (и) — 1) -го дешифратора и первым выходом первого дешифратора, первая и вторая группы информационных входов счетчика микрокоманд соединены соответственно с первой группой входов внешнего адреса микрокоманд устройства и группой информационных выходов регистра, третья группа информационных входов счетчика микрокоманд соединена с группой информационных выходов устройства, группой выходов блока памяти, группами информационных входов дешифратОров, группой информационных входов счетчика тактов и первой

1 группой информационных входов регистра, вторая и третья группы информационных входов которого соединены соответственно с группой информационных выходов счетчика микрокоманд и первой группой информационных входов устройства, первый, второй и третий входы записи регистра соединены соответственно с вторым выходом первого дешифратора, первым выходом второго дешифратора и первым выходом третьего дешифратора, счетный вхоп счетчика тактов соединен с первым выходом («1)-2)-го дешифратора и через первый элемент НЕ с первым входом элемента 2И-ИЛИ, второй вход которо- а го соединен с выходом счетчика тактов, вход записи которого соединен с третьим выходом первого дешифратора, чет-вертый выход которого соединен со стробирующими входами остальных дешифраторов, выходы дешифраторов подключены к соответствующим входам первой группы входов узла свертки, группа выходов i-го (i=1,2,.. ° «m) дешифратора соединена с i-й группой управляющих выходов устройства, выход узла свертки соединен с первым информа ционным входом схемы сравнения, второй информационный вход которой подключен к выходу контрольных разрядов блока памяти, выход схемы сравнения является выходом индикации исправности устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью сокращения оборудования, оно содержит элемент И, второй элемент НЕ, элемент

ИЛИ, коммутатор адреса и элемент задержки, причем выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом элемента И, вьжод которого

1140120

20 соединен со стробирующим входом схемы сравнения, входом чтения блока памяти и третьим входом элемента 2И-ИЛИ, второй вход элемента И соединен через второй элемент НЕ с выходом элемента

ИЛИ, входом записи блока памяти и управляющим входом коммутатора адреса, группа вьмодов. которого соединена с группой адресных входов блока памяти и второй группой входов узла свертки, первая и вторая группы информационных входов коммутатора адреИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах управления цифровых вычислительных машин.

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее генератор тактовых импульсов, блок памяти, счетчик микрокоманд, регистр и m дешифраторов j1j ..

Недостатком данного устройства яв-10 ляется необходимость значительных затрат оборудования на его реализацию.Когда по ходу выполнения программы не требуется выдавать на выкоды устройства никаких микроопераций в, течение определенного отрезка времени (тактов), необходимо оставлять в памяти микрокоманд зоны нулевых ячеек, число .которых равно количеству режимов "Трата" в программе. Число нулевых ячеек в каждой зоне зависит от количества тактов, в течение которых необходимо произвести режим

"Трата". Все это приводит к значительному увеличению затрат памяти 25 микрокоманд при реализации такого устройства управления..Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигае мому положительному результату явля30 ется микропрограммное устройство управления, содержащее генератор тактовых импульсов, вход запуска которого является управляющим входом устройства, блок памяти, счетчик мик-З5 рокоманд, п1 дешифраторов, регистр,, счетчик тактов, узел свертки, схе«. му сравнения, первый элемент НЕ и са соединены соответственно с второй группой входов внешнего адреса микрокоманд устройства и группой информационньм выходов счетчика.микракоманд, первый вход элемента ИЛИ соединен через элемент задержки с первым выходом -го дешифратора, а второй — с входом записи устройства, группа информационных входов блока памяти является второй группой информационных входов устройства. элемент 2И-ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика микрокоманд, первый, второй и третий входы записи которого соединены соответственно с первым выходом rn-го дешифратора, первым выходом (m-1)ro дешифратора и первым выходом первого дешифратора, первая и вторая группы информационных входов счетчика микрокоманд соединены соответственно с первой группой входов внешнего адреса микрокоманд устройства и группой информационных выходов регистра, третья группа информационных входов счетчика микрокоманд соединена с группой информационных выходов устройства, группой вьмодов блока памяти, группами информационных входов дешифратора, группой информационных входов счетчика тактов и первой группой информационных входов регистра, вторая и третья группы информа"ционнык входов которого соединены соответственно с группой информационньм выходов счетчика микрокоманд и первой группой информационных входов устройства, первый, второй и третий входы записи регистра соединены соответственно с вторым выходом первого дешифратора, первым выходом второго дешифратора и.первым выходом третьего дешифратора, счетный вход счетчика тактов соединен с первым выходом (e-2)-го дешифратора и через первый элемент- HE с первым входом элемента 2И-ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом счетчика тактов, вход записи которого сорди11liO E нен с третьим выходом первого деши- фратора, четвертый выход которого соединен со стробирующими входами остальных дешифраторов, выходы дешифраторов подключены к соответствующим входам первой группы узла свертки, группа выходов i-го (i

1,2,...,m) дешифратора соединена с

1-й группой управляющих выходов устройства, выход узла свертки соеди- 1п нен с первым информационным входом схемы сравнения, второй информационный вход которой подключен к выходу контрольных разрядов блока памяти, выход схемы сравнения является выхо- 15 дом индикации исправности устройства (2) .

Недостатком известного микропрограммного устройства управления является отсутствие возможности опера- 20 тивного изменения содержимого любой ячейки блока памяти, а следовательно, и набора микроопераций в ходе выполнения микропрограммы по результатам работы других устройств ЭВМ,что при- 25 водит к значительному расходу ячеек блока памяти при организации циклических микропрограмм с модификацией констант или наборов микроопераций внутри цикла. Так, например,для под- щ готовки к выдаче в абоненты модифицированных констант в ходе выполнения циклических микропрограмм (значение констант меняется в каждом цикле) в известном микропрограммном устройстве требуется в общем случае (.k ш;) .

1=1 и +3р ячеек (где п — число циклов, р — число групп констант, выдаваемых в одном цикле (под группой подразумеваются подряд записанные константы 4О в блоке памяти); тп „ — число констант в данной группе) .

Кроме того, в указанном микропрограммном устройстве в принципе невозможна выдача модифицированных кон- 45 стант (наборов микроопераций) при выполнении циклических микропрограмм, если значения. выдаваемых констант (наборов микроопераций) в очередном цикле определяются результатами вы- 50 полнения предыдущего (предыдущих) цикла.

Указанный недостаток снижает функциональные возможности, гибкость программирования известного микро- 55 программного устройства управления и приводит к значительному увеличению затрат оборудования (количества яче2О 4 ек блока памяти) при. организации циклических микропрограмм с модификацией констант или наборов микроопераций внутри цикла.

Цель изобретения — сокращение оборудования микропрограммного устройства управления.

Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее генератор тактовых импульсов, вход которого является управляющим входом устройства, блок памяти,:счетчик.микрокоманд, ш дешифраторов, регистр, счетчик тактов, узел свертки, схему сравнения, первый элемент НЕ и элемент

2И-ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика.микрокоманд, первый, второй и третий входы записи которого соединены соответственно с первым входом m-го дешифратора, первым выходом (m-1) -го дешифратора и первым выходом первого дешифратора, первая и вторая группы информационных входов счетчика микрокоманд соединены соответственно с первой груп-. пой входов внешнего адреса микро команд устройства и группой информа ционных выходов регистра, третья группа информационных входов счетчи ка микрокоманд соединена с группой информационных выходов устройства, группой выходов блока- памяти, группами информационных входов дешифраторов, группой информационных -входов счетчика тактов и первой группой информационных входов регистра, вторая и третья группы .информационных входов которого соединены соответственно с группой информационных выходов счетчика микрокоманд и первой группой информационных .входов устройства, первый, второй и третий, входы записи регистра соединены соответственно с вторым выходом первого дешифратора, первым выходом второго дешифратора и первым выходом третьего дешифратора, счетный вход счетчика тактов соединен с первым выходом (m-2) -го дешифратора и через первый элемент НЕ с первым входом элемента 2И-ИЛИ„ второй вход которого соединен с выходам счетчика тактов, вход записи. которого соединен с третьим выходом первого дешифратара,.четвертый выход которого соединен со стробирующими входами остальных дешифраторов, выходы дешифраторов подключены к соответст1140120 вующим. входам первой группы входов узла свертки, группа выходов i-ro (i = 1,2,...,m). дешифратора соединена с i-й группой. управляющих выходов устройства, выход узла свертки сое- 5 динен с первым информационным входом схемы сравнения, второй информационный вход которой подключен к выходу контрольных разрядов блока памяти, выход схемы сравнения является выходом индикации исправности устройства, дополнительно введены элемент И, второй элемент НЕ, элемент ИЛИ, коммутатор адреса и элемент задержки, причем, выход генератора тактовых 15 .импульсов соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен со стробирующим входом схемы сравнения, входом чтения блока. памяти и третьим входом элемента 2И-ИЛИ, вто- 20 рой вход элемента И соединен через второй элемент НЕ с выходом .элемента ИЛИ, входом записи блока памяти и управляющим входом коммутатора адреса, группа выходов которого соединена с группой адресных входов блока памяти и второй группой входов узла свертки, первая и вторая группы информационных входов коммутатора адреса соединены соответственно с вто- 30 рой группой входов внешнего адреса микрокоманд устройства и группой информационных выходов счетчика микрокоманд, первый вход элемента ИЛИ соединен через элемент задержки с первым выходом i-го дешифратора, а второй—

1 с-входом записи устройства, группа информационных входов блока памяти является второй группой информационных входов устройства. 40

На чертеже представлена функциональная схема. устройства.

Микропрограммное устройство управления содержит. генератор -1 тактовых импульсов, блок 2 памяти, счетчик

3 микрокоманд, дешифраторы 4 -4,„,ре- гистр 5, счетчик 6 тактов, узел 7 свертки, схему 8 сравнения, первый элемент НЕ 9, элемент..2И-ИЛИ 10, Элемент И 11, второй элемент НЕ 12, элемент ИЛИ 13, коммутатор 14 адреса и элемент 15 задержки.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально производится загруз-55 ка информации .в блок 2 памяти следующим образом. Команда записи с входа записи устройства через второй вход элемента ИЛИ 13 воздействует на вход записи блока 2 памяти, на управляющий вход коммутатора 14 адреса и через второй элемент 11Е 12 на второй вход элемента И 11, блокируя уровнем "0 прохождение импульсов с выхода генератора 1 на вход чтения блока 2 памяти, и стробирующий вход схемы 8 сравнения, а также прибавление единицы в счетчик 3 микрокоманд.

Уровень ".1" с выхода элемента ИЛИ

13 разрешает прохождение информации с первой группы информационных входов коммутатора 14 адреса, соединенных с второй группой входов внешнего адреса микрокоманд устройства, через коммутатор адреса 14 на группу адресных входов блока 2 памяти и соответствующие входы второй группы входов. узла 7 свертки. По сигналу, поступающему на вход записи блока 2 памяти, информация с группы информационных входов блока 2 памяти сое/ диненных с второй группой инфорформационных входов устройства, записывается в ячейку, адрес которой соответствует информации, поступающей с второй группы входов внешнего адреса микрокоманд устройства.

Генератор 1 тактовых импульсов вырабатывает сигналы, по которым при наличии .уровня "1" на втором входе элемента И 11 производится считывание информации из блока 2 памяти и состояние счетчика 3 микрокоманд изменяется на единицу после каждого опроса памяти 2 блока. Сигнал с выхода генератора 1 тактовых импульсов поступает при наличии уровня "1" на втором входе элемента И 11 на счетный вход счетчика микрокоманд 3 через элемент 2И-ИЛИ 10 при условии, что на первый вход элемента 2И-ИЛИ

10 поступает разрешающий сигнал уровня "1" с выхода первого элемента НЕ 9.

Уровень."1" на выходе первого элемента НЕ 9- соответствует уровню "0" первого выхода дешифратора 4„ . Микрокоманда, считанная из блока памяти 2, по адресу, указанному в счетчике 3 микрокоманд, поступает на группы информационных входов дешифраторов

41, 4Р 4я 44, " 4„. и в соответствии с кодом, записанным в каждой группе, на выходах этих дешифраторов.вырабатываются микрооперации, 7 11401 которые подаются к устройствам цифровой вычислительной машины (не показана) для выполнения соответствую— щих действий.

Значение счетчика микрокоманд увеличивается на единицу,. производится считывание микрокоманды из следующей ячейки блока памяти 2 и ее расшифровка, цикл работы устройства повторяется. о

Чтение констант из блока 2 памяти и передача их в абоненты устройства управления происходит следую— щим образом.

l5

Каждому выходу дешифратора 41 соответствует абонент устройства управления, которому записывается константа из блока 2 памяти, При возбуждении хотя бы одного из выходов дешифратора 41, на его четвертом выходе, связанном со стробирующими входами остальных дешифраторов, появляется сигнал, запрещающий выработку микроопераций на выходах дешифраторов 42 4ÿ 41., 4., Поэтому при считывании константы из блока 2 памяти и передачи ее абоненту дешиф— ратора 4 дешифраторы 4, 4,, 4„,..., 4 не работают и ложные микроопераЩ ции не вырабатываются.

Изменение содержимого любой ячейки блока 2 памяти происходит следующим образом.

При расшифровке соответствующей микрокоманды возбуждается первый выход i-ro дешифратора, соединенный с входом элемента 15 задержки. Элемент задержки 15 осуществляет задерж-4О ку входного сигнала на время, равное периоду следования импульсов генератора 1.

Сигнал с выхода. элемента 15 за45 . держки, проходя .через первый вход элемента ИЛИ 13, воздействует на вход записи блока 2 памяти, на управляющий вход коммутатора 14 адреса и через второй элемент НЕ 12 на второй. вход элемента И 11, блокируя уровнем "0" с выхода второго элемента НЕ 12 прохождение импульсов с выхода генератора 1 на вход чтения блока 2 памяти и стробирующий вход схе мы сравнения, а также прибавление единицы в счетчик 3 микрокоманд.

Уровень "1" с выхода элемента ИЛИ

13 разрешает прохождение информации .

20 8 с первой группы информационных входов коммутатора 14 адреса, соединенных с второй группой входов внешнего адреса микрокоманд.устройства> на группу выходов коммутатора 14 адреса и, следовательно, на группу адресных входов блока 2 памяти. Таким образом, по сигналу, поступающему на вход записи блока 2 памяти, информация с группы информационных входов блока 2 памяти записывается в ячейку, адрес которой соответствует информации, поступающей с второй группы входов внешнего адреса микрокоманд устройства.

Режим Трата в микропрограмме производится следующим образом.

На счетчик тактов 6 по группе информационных входов производится запись константы из блока памяти

2 по микрооперации, вырабатываемой третьим выходом дешифратора 4 и появляющейся на входе записи. счетчика

6 тактов. Значение константы, записываемой на счетчик 6 тактов, должно

П быть равно 2 -К (где и — число разрядов счетчика тактов 6; К вЂ” число тактов, в течение которых осуществляется режим Трата" ) . Затем производится обращение за следующей микрокомандой, и на первом выходе дешифратора 4„, появляется микрооперация, которая воздействует на счетный вход счетчика тактов 6 и через первый элемент НЕ 9 блокирует прохождение сигналов с выхода генератора

1 тактовых импульсов через элемент

2И-ИЛИ 10 на счетный вход счетчика

3 микрокоманд. При этом с выхода генератора 1 тактовых импульсов на вход чтения блока 2 памяти продолжают поступать сигналы считывания информации, и на первом выходе дешифратора 4 „, каждый раз вырабатывается микрооперация, воздействующая на счетный вход счетчика 6 тактов и блокирующая изменение значения счетчика 3 микрокоманд.

Состояние счетчика тактов 6 изменяется на единицу после прихода каждого импульса Hà его счетный вход с первого выхода дешифратора 4, я

Когда состояние. счетчика 6 тактов характеризуется числом (2 -1}, т.е. все л и разрядов счетчика тактов 6 находятся в единичном состоянии, то по приходу очередного импульса,на счетный вход. счетчика б тактов на его

9 >40> выходе вырабатывается. сигнал переполнения, который через схему 2И-ИЛИ

j0 воздействует яа счетный вход счетчика 3 микрокоманд. Счетчик 3 микрокоманд.к .следующему такту изменяет свое состояние, на единицу из следуюУ щей ячейки .блока 2 -памяти производит.ся считывание информации.

Для осуществления безусловных переходов .в микропрограмме.производится10 обращения к блоку 2 памяти за константой и запись считанной констан ты по третьей. группе:информационных: входов на счетчик 3 микрокоманд по микрооперации,.вырабатываемой первым выходом дешифратора 4 и появляющейся на третьем входе записи счетчика З.микрокоманд.

Условные переходы-в микропрограмме осуществляются следующим образом.

Если по ходу программы необходимо проанализировать состояние первой группы входов внешнего адреса мик рокоманд. устройства-, связанных с первой группой информационных входов 25 счетчика 3 микрокоманд, или группы информационных выходов регистра 5, связанных со второй -группой информационных- входов счетчика 3 микрокоманд, то на первый и -второй входы записи счетчика З.микракоманд, связанные с первыми выходами. соответственно

m-го и (m-1)-го дешифраторов, поступают микрооперации,. по которым информация с первой группы входов внеш35 него адреса микрокоманд устройства или с группы информационных выходов регистра 5 записывается.на счетчик

3 микрокоманд.и управление передается той ячейке блока 2 памяти, адрес которой. соответствует состоянию первой группы входов внешнего адреса микрокоманд .устройства, связанных с первой группой информационных входов счетчика -микрокоманд 3, или состоянию группы информационных выходов регистра 5 ° Запись константы на регистр 5 производится из блока 2 памяти по первой .группе информационных входов и микрооперации, вырабатывае50 мой вторым. выходом дешифратора 4 и появляющейся .на.первом входе записи регистра 5.

С целью расширения функциональных возможностей при организации ус- 55 ловных переходов информация.на- регистр, 5 может записываться также с первой группы-информационных входов

20 10 устройства, связанных с третьей группой информационных вхоцов регистра

5, и с группы информационных вьходов счетчика 3 микрокоманд, связанных с второй группой информационных входов регистра 5,.по микрооперациям, вырабатываемым первыми выходами дешифраторов 4 и 4 и поступающим соответственно:: а второй и третий входы записи регистра 5.

Контроль правильности работы микропрограммного устройства управления в ходе выполнения микропрограммы осуществляется следующим образом.

B каждой ячейке блока 2 памяти записаны контрольные разряды по модулю

1 (modl) когда адреса данной ячейки, 1 блока 2 памяти и кода выходов дешифраторов 4 <, 4<, 4>, 4,",..., 4„, соответствующих информации в данной ячейке блока памяти 2. Выход контрольных разрядов блока 2 памяти подключен к второму информационному входу схемы 8 сравнения. Узел 7 свертки осуществляет свертку кода адреса и кода выходов дешифраторов 4>, 4, 4> 44 " 4 по modl Bebop, узла 7 свертки подключен к первому информационному входу схемы 8 сравнения.

В каждом такте работы устройства управления. сравнивается выход контрольных разрядов блока 2 памяти с выходом узла 7 свертки. В случае формирования ложных микроопераций (или невыработки необходимых микроопераций) из-за искажения информации в блоке 2 памяти.или кода. адреса выход.контрольных разрядов блока 2 памяти не совпадает с выходом узла 7 свертки -и схема 8 сравнения вырабатывает сигнал несравнения, сигнализирующий о сбое или неисправности устройства управления.

В предлагаемом микропрограммном устройстве. управления для .подготовки выдачи, например, модифицированных констант в ходе выполнения циклических,микропрограмм (значения констант меняются в каждом цикле) требуется в общем случае (7 тп ) п ячеМ ек блока 2 памяти, т.е. йа 3 р ячеек меньше, чем в известном устройстве, Кроме того, в предлагаемом микропрограммном устройстве в отличие от известного возможна выдача модифициpogGHHblx консгант.(наборов микроопе12

1140120

ВНИИПИ Заказ 265/38 Тирах 710 Поп н ое

Фунай ППП "Патент", г. Ухгород, ул.Проектная,4 раций) при выполнении циклических микропрограмм, если значения выдаваемых констант (наборов микроопераций) в очередном цикле определяются результатами выполнения предыдущего (предыдущих) цикла.