Микропрограммное устройство управления с контролем

 

Изобретение относится к области , автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в ЭВМ и вычислительных системах с микропрограммным управлением. Цель изобретения повышение быстродействия устройства. Микропрограммное устройство управления с контролем содержит постоянное запоминающее устройство микрокоманд, регистр адреса, регистр микроопераций , регистр возврата, мультиплексор адреса, мультиплексор логических условий, дешифратор, шифратор, триггер пуска, генератор тактовых импульсов , триггер ошибки, элемент И-НЕ, первый, третий элементы И, первый, второй элементы ИЛИ. Данное техническое решение позволяет повысить быстродействие устройства пуi тем исключения пустых микрокоманд при проверке непрерывно контролируеСЛ мых логических условий. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСИИХ

РЕСПУБЛИК

ВГР:: l 1Р9Р bg

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3884331/24-24 (22) 11.04,85 (46) 30.10.86. Бюл. № 40 (72) В.С.Харченко, Г.Н.Тимонькин, В.А.Малахов и С.Н.Ткаченко (53) 681.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 928356, кл. С 06 F 9/22, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1140121, кл. G 06 Р 9/22, 1983. (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕНИЯ С КОНТРОЛЕМ (57) Изобретение относится к области . автоматики и вычислительной техники и может быть использовано в ЭВМ и вы- числительных системах с микропрограммным управлением. Цель изобретения— (50 4 С 06 Г 9/22, 11/00 повышение быстродействия устройства.

Микропрограммное устройство управления с контролем содержит постоянное запоминающее устройство микрокоманд, регистр адреса, регистр микроопераций, регистр возврата, мультиплексор адреса, мультиплексор логических условий, дешифратор, шифратор, триггер пуска, генератор тактовых импульсов, триггер ошибки, элемент

И-НЕ, первый, третий элементы И, первый, второй элементы ИЛИ. Данное техническое решение позволяет повысить быстродействие устройства путем исключения пустых микрокоманд при проверке непрерывно контролируемых логических условий, 2 ил.. 1267414

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в 3В1" и вычислительных системах с микропрограммным управлением. 5

Целью изобретения является увеличение производительности устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема микропрограммного устройства управления с контролем, на фиг. 2 функциональная схема мультиплексора адреса.

Микропрограммное устройство управления с контролем (фиг ° 1) содержит блок 1 памяти микрокоманд, содержащий выход 1. 1 старших (немодифицируемых) разрядов адреса, выход 1.2 микроопераций; выход 1,3 младшего (модифицируемого) разряда адреса, выход 1.4 признака проверки логических условий," выход 1.5 кода логических условий; регистр 2 адреса, регистр 3 микроопераций, регистр 4 адреса возврата, блок 5 мультиплексирования, мультиплексор 6 логических условий, первый дешифратор 7, шифратор 8, триггер 9, пуска, генератор 10 тактовых импульсов, триггер 11 ошибки, элемент И-НЕ

12, первый 13, второй 14, третий 15 элементы И, первый 16, второй 17 эле- ЗО менты ИЛИ вход 18 кода операции устУ и ройства, вход 19 значений логических условий устройства, вход 20 пуска устройства, выход 21 микроопераций устройства, выходы 21.1-21,3 микроопераций "конца команды", "конца работы" и "конца обработки прерываний" соответственно, выход 22 сигнала ошибки устройства, первый 23 и второй 24 выходы генератора 10 тактовых импульсов, первый 25 и второй

26 выходы мультиплексора соответственно.

На фиг. 2 представлен блок мультиплексирования адреса, содержащий 45 второй дешифратор 27, коммутатор 28, третий элементы ИЛИ 29.

Сущность способа контроля состоит в следующем.

В поле логических условий каждой начальной микрокоманды заносят фиксированный код, который соответствует номеру неиспользуемого логического уровня.

Например, если всего устройством проверяется десять логических услоВии у(у 1 е ° ° у у у которые коди руются четырехразрядными кодами

00011,. 0010, ..., 1010 соответственно, то такими фиксированными кодами могут быть коды 1011 1100, ..., 1111. Предположим, что в качестве такого фиксированного кода выбран код 1100, Тогда код 1100 записывается в поле логических условий всех начальных микрокоманд.

Множество всех логических условий может быть условно разбито на два подмножества: периодически контролируемых (проверяемых) логических усг n п„ ловий И = 1Х„ 1,", непрерывно конт1-3 ролируемых логических условий М» (X иГН

Логические условия Хп являются условиями, по которым осуществляются ветвления в микропрограмме в определенных точках, предусмотренных управляющим алгоритмом. Если же необходимо (параллельно с era выполнением) осуществлять дополнительный контроль параметров управляемого объекта с помощью логического условия Хн в течение выполнения всей микропрограммы К или ее фрагмента дК,, то он преобразуется к виду где A.„„,1 — микрокоманды, входящие в а R которые не являются микрокомандами ветвления, 1, к„, R(X," ) — микропрограмма обработки прерьнзания при Хр = 1 (выходе контролируемого параметре за пределы допуска) .

Сущность изобретения состоит в повышении быстродействия устройства путем обеспечения возможности провер-. ки непрерывно контролируемых логических условий без введения пустых микрокоманд, организации возврата в точку основной микропрограммы, в которой был обнаружен выход из допуска непрерывно контролируемого параметра, исключения части "пустых" микрокоманд при выполнении фрагментов микропрограмм, содержащих точки схождения от группы микрокоманд условного перехода; органиэации оперативного контроля появления запрещенных комбинаций, значений меток (конца команды, конца команды прерывания) и единичного значения непрерывно контролируемого логического условия.

Введение признака проверки логических условий (один разряд) в фор1267414 мат микрокоманд позволяет различать обычные микрокоманды ветвления от микрокоманд с непрерывно контролируемыми логическими условиями. Непрерывно контролируемые логические условия 5 будем различать как аварийные и не-. аварийные. Аварийные логические усдовия приводят к останову устройства.

Неаварийные логические условия требуют прерывания и выполнения соответствующей микропрограммы обслуживания прерывания, Предлагаемое микропрограммное устройство управления с контролем работает в следующих режимах:реализация линейных микрокоманд, реализация микрокоманд ветвления; реализация микрокоманд ветвления с непрерывно контролируемыми логическими условиями, организация контроля соответствия первой считанной микрокоманды начальным микрокомандам микропрограмм.

В исходном состоянии все элементы схемы приведены в "0", Только в разряде микрооперации, соответствующем выходу 21.1 регистра 3 записана единица, Цепи приведения схемы в исходное состояние условно не показаны.

Работа устройства начинается пос- 30 ле поступления на вход 20 сигнала Пуск, по которому устанавливается в единичное состояние триггер 9. По первому тактовому импульсу с выхода

23 генератора 10 в регистр 2 заносится код с входа 18. Этот код записывается в регистр 2 через мультиплексор, на первый управляющий вход которого поступает единичный сигнал с выхода 21.1 регистра 3. По коду, 4п считанному из регистра 2, с блока памяти (БП) 1 выбирается микрокоманда, Рассмотрим работу устройства в приведенных выше режимах.

1 — и режим. Пусть реализуемая микрокоманда — линейная микрокоманда. One рационная часть кода линейной микрокоманды по заднему фронту второго тактового импульса с выхода 24 генератора 10 заносится в регистр 3 и на выход 21 устройства. Старшие (немо— дифицируемые) разряды адреса с выхода 1.1 БП 1 поступают на соответствующие входы второго информационного входа мультиплексора 5, а мпадший gg разряд без изменения через второй элемент ИЛИ 17 поступает на вход младшего разряда второго информационного входа блока 5 мультиплексирования адреса. Если на выходах 21,1 и 21.2 присутствуют нулевые сигналы то по очередному тактовому импульсу с выхода 23 генератора 10 текущий адрес очередной микрокоманды заносится в регистр 2. При реализации всех линейных микрокоманд устройство функционирует аналогично описанному выше алгоритму.

2-й режим. Пусть реализуемая микрокоманда — микрокоманда условного перехода. Старшие разряды адреса с поля БП 1.1 поступают на соответствующие входы второго информационного входа блока 5 мультиплексирования адреса, Операционная часть поступает в регистр 3, Значение поля 1.4 в формате микрокоманды равно О. Младший разряд адреса очередной микрокоманды поступает на первый вход второго элемента ИЛИ 17. По коду логических условий, записанному в -поле 1.5 БП 1, с входа 19 выбирается значение проверяемого логического условия и поступает на первый элемент И 13. Младший разряд адреса модифицируется значением "0" или и поступает на соответствующий вход второго информационного входа блока

5 с выхода элемента ИЛИ 17. Далее устройство работает аналогично описанному выше алгоритму.

3-й режим. Пусть реализуемая микрокоманда — микрокоманда ветвления с непрерывно контролируемым логическим условием. В формате микрокоманды в поле 1,4 присутствует единичный сигнал. По коду логических условий с поля 1.5 БП 1 определяется тип проверяемых непрерывно контролируемых логических условий. При проверке аварийных логических условий сигнал с второй группы выходов дешифратора через первый элемент ИЛИ 16 поступает на 11-вход триггера 9 пуска и устанавливает его в исходное состояние, тем, самым прекращая работу генератора 10 тактовых импульсов и работу устройства в целом. При проверке неаварийных логических условий сигнал с первой группы выходов дешифратора 7 поступает на вход шифратора, который обеспечиваеч запись адреса прерывания че рез мультиплексор 5 адреса в регистр

2. По адресу прерывания обеспечивается выход в точку микропрограммы, с которой начинается отработка сигнала

1267414

II I1

Не норма, По окончании отработки с выхода 21.3 регистра 3 на соответ-ствующий управляющий вход блока 5 поступает единичный сигнал, разрешая считывание адреса возврата (на котором произошло прерывание) с регистра 4. По очередному первому тактовому импульсу с выхода 23 генератора

10 адрес возврата заносится в регистр

2. Далее устройство работает анало— гично описанному выше алгоритму.

4-й режим. Организация контроля соответствия первой считанной микрокоманды начальным микрокомандам микропрограмм. Предлагаемое микропрограммное устройство управления с контролем обеспечивает эффективнык конт— роль однократных, двухкратных и т.д. ошибок в поступившем коде операции либо при его прохождении через блок

5 и регистр 2, если адрес начальных микрокоманд микропрограмм выбран таким образом, что кодовое расстояние между ними равно двум, трем и т.д.

Обеспечить это при программировании

БП 1 не составляет труда„т.е ° в реальных задачах управления число начальных микрокоманд составляет десять и менее процентов от общего числа микрокоманд. В общем случае в поле логических условий каждой начальной микрокоманды заносится фиксированный код, который соответствует номеру неиспользуемого логического условия.

После считывания каждой первой микро- з5 команды проверяется содержимое поля . кода логических условий на элементе

И-НЕ 12. Если оно отлично от =-,Hà÷åния фиксированного кода (на выходе элемента И-НЕ 12 единица), то это оз- 40 начает, что код, поступивший на вход

18 устройства, не является кодом операции вследствие его искажения в результате сбоя или отказа аппаратных (программных) средств верхнего уров- 45 ня. В этом случае устройством формируется сигнал ошибки на выходе 22 и устройство прекращает работу.

В тех случаях, когда одна или несколько микропрограмм начинаются с 50 микрокоманд ветвления, у которых поле логических условий занято, то при программировании этих микропрограмм также как и в прототипе вводятся дополнительно специальные пустые мик- у рокоманды. Способность устройства исключить часть "пустых" микрокоманд при выполнении фрагментов микропрограмм, содержалу х точки схождения от группы микрокоманд условного перехода, позволяет также повысить быстродействие устройства. Суть данного режима заключается в том, что если име— ется операторная вершина с двумя входами, устройство способно формировать альтернативнь.е адреса двумя способами: обычным, что требует дополнительную пустую микрокоманду для развязки таких фрагментов, через шифратор 8.

В данном случае адрес прерывания; запоминается в регистре возврата, но возврат не нужен, так как прерывание произошло 1знутри микропрограммы.

Если будет необходим выход на мик— ропрограмму., то очередной адрес прерывания (возвратa) запрет содержимое регистра 4 адреса возврата. Организация оператизного контроля появления запрещенных комбинапий значений меток конца команды, конца команды прерывании л единичного значения непрерывно контролируемого логического условия о=уществляется на элементе ИЛИ 29. При наличии запрещенных кодовых коь;бинаций на управляющих входах мул-типлексора 5 сигнал на выходе 26 :ерез первый =-лемент

И 16 поступает на P. — âxoä триггера пуска, тем самым зстапаиливая работу устройства„

Формул а изобретения

К кропрограммн1зе устройство управления с контролем, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, pe".èñòð микрооперац. й, коммутаторы, мультиплексор логи-веских условий, триггер пуска генератор тактовых им.пульсов, триггер ошибок, элемент

И-НЕ, первый элемент ИЛИ, причем вход кода операции устройства соеди-; нен с первым информационным входоМ коммутатора, выход которого соединен с информационным входом регистра адреса, выход которого соединен с адресным входом блока памяти микрокоманд, выходы поп1я старших разрядов адреса и поля микроопераций которого соединены соответс.твенно со старшими разрядами второго информационного входа коммутатора и с информационным входом регистра ьп."кроопераций, выход поля логических условий блока памяти микрокоманд соединен с управляющим

7 12 входом мультиплексора логических условий и с входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с информационным входом триггера ошибки, вход логических условий устройства соединен с информационным входом мультиплексора логических условий, вход пуска устройства соединен с входом установки в единицу триггера пуска, выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов, первый и второй выходы которого соединены с входами синхронизации регистра адреса и регистра микроопераций соответственно, выход признака конца команды регистра микроопераций соединен с входом синхронизации триггера ошибки, выход которого соединен с выходом ошибки устройства и с первым входом первого элемента ИЛИ, выход признака конца работы регистра микрооперации соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в "О" триггера пуска, выход регистра микроопераций соединен с управляющим выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я reM что, .с целью повышения быстродействия, в него введен регистр адреса возврата, первый и второй дешифраторы, шифратор, с первого по третий элементы И, второй и третий элемент

ИЛИ, причем выход регистра адреса соединен с информационным входом регистра адреса возврата, выход которого соединен с третьим информационным входом коммутатора, выход поля младшего разряда адреса блока памяти микрокоманд соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с младшим разрядом второго б7414 8 информационного входа коммутатора, выход признака проверки непрерывно контролируемых логических условий блока памяти микрокоманд соединей с инверсным входом первого элемента

И и первым входом второго элемента

И, выход мультиплексора логических условий соединен с прямым входом первого элемента И и вторым входом

i0 IIToIIoI o eMeHT, BbIxop,которого соединен с первым входом третьего элемента И, стробирующим входом первого дешифратора и с первым входом второго дешифратора, первая группа выхо15 дов которого соединена с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьим входом первого элемента ИЛИ, выход первого элемента И соединен с вторым входом вто20 рого элемента ИЛИ, выход признака конца обработки прерывания регистра микроопераций соединен с вторым входом второго дешифратора, первый выход генератора импульсов соединен с вто25 рым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом синхронизации регистра адреса возврата, выход поля логических условий блока памяти микрокоманд соединен с инфор30 мационным входом первого дешифратора, первая и вторая группа выходов которого соединены с входами первого элемента ИЛИ и с входами шифратора соответственно, выход которого соединен с четвертым информационным входом коммутатора, вторая группа выходов второго дешифратора подключена к соответствующим управляющим входам коммутатора, выход признака конца ко40 манды регистра микроопераций соединен с третьим входом второго дешифратора.

12б7414

Que i mau g;

on rod 18 кли -, 71 1 Z1 3 цд 1

Составитель А, Афанасьев

Редактор Н.Слободяник Техред И.Ходанич

Корректор И.Демчик

Заказ 5775/47 Тираж 671

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1l3035, Иосква, Ж-35, Раушская наб, д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, /