Мультимикропрограммное устройство управления с контролем

 

Изобретение относится к облас ти автоматики и цифровой вычислительной техники и может быть использовано при проектировании мультимикропрограммных систем контроля и управления сложными идентичными объектами . Цель изобретения - уменьшение грёмени простоя объектов управления, реализация режима селективных блокировок . Мультимикропрограммное устройство управления с контролем содержит блок памяти микропрограмм, регистров адреса, N регистров кода логических условий, регистр микрокоманд, регистр маски, регистр копии маски, генератор тактовых импульсов, счетчик , первый триггер управления, второй триггер управления, регистр конца работы, мультиплексор кодов логических условий, первый и второй мультиплексоры логических условий, мультиплексор адреса, первый и второй мультиплексоры сигналов блокировок, демультиплексор, дешифратор, N коммутаторов , шесть групп элементов И, (О три группы элементов ИЛИ, пять эле (Л ментов И, третий триггер управления, три элемента ИЛИ, элемент И-НЕ, коммутатор маски. Цель достигается с помощью указанной совокупности признаков . 2 ил. го IsD СО СО

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3904234/24-24 (22) 03. 06. 85 (46) 23. 11. 86. Бюл. 1Ф 43 (72) Г.Н. Тимонькин, Н.П. Благодарный, В.A. Малахов, В.С. Харченко и С.Н. Ткаченко (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1161942, кл. G 06 F 9/22, 1983. (54) МУЛЬТИМИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ С КОНТРОЛЕМ (57) Изобретение относится к облас ти автоматики и цифровой вычислительной техники и может быть использовано при проектировании мультимикропрограммных систем контроля и управления сложными идентичными объектами. Цель изобретения — уменьшение гремени простоя объектов управления, реализация режима селективных блоки„„Я0„„127 333 А1 (su 4 G 06 F 9/22 11/00 ровок. Мультимикропрограммное устройство управления с контролем содержит блок памяти микропрограмм,H регистров адреса, N регистров кода логических условий, регистр микрокоманд, регистр маски, регистр копии маски, генератор тактовых импульсов, счетчик, первый триггер управления, второй триггер управления, регистр конца работы, мультиплексор кодов логических условий, первый и второй мультиплексоры логических условий, муль.— типлексор адреса, первый и второй мультиплексоры сигналов блокировок, демультиплексор, дешифратор, N коммутаторов, шесть групп элементов И, три группы элементов ИЛИ, пять элементов И, третий триггер управления, три элемента ИЛИ, элемент И-HE коммутатор маски. Цель достигается с помощью указанной совокупности признаков. 2 ил.

333 2

Предлагаемое мультимикропрограммное устройство управления функционирует в следующих режимах: реализация управления И объектами при отсутствии сигналов занятости от объектов управления (режим 1); реализация управления N объектами при наличии сигналов занятости объектов управления (режим 2); селективных блокировок (режим 3), В исходном состоянии регистры 5, 6, 11, триггеры 9, 10, 35 и счетчик

8 устройства находятся в нулевом состоянии. В поле 4.1 регистра 4 записана единица (цепи установки в исходное состояние не показаны).

Работа устройства начинается с подачей сигнала "Пуск" на вход 41. На соответствующие входы 40.1-40.N устройства поступают ненулевые коды команд. При этом сигналы с выходов элементов ИЛИ группы 28, соответствующих работающим объектам, проходят

1 через группу элементов И 26 и устанавливают соответствующие триггеры регистра 11 в единичное состояние.

При этом на выходе элемента И-НГ 39 появляется единичный сигнал, включающий генератор 7 тактовых импульсов.

Сигнал с входа 41 устройства поступает через элементы ИЛИ 52 первой группы на входы синхронизации регистров 2.1-2.N адреса и записывает в эти регистры коды команд (начальные адреса микропрограмм), поступающие с выходов коммутаторов 20.1-20.N.

Коды адресов с регистров 2.1-2.N поступают на информационные входы мультиплексора 15. На управляющий вход мультиплексора 15 поступает управляющий сигнал (номер первого объекта управления, счетчик 8 находится в нулевом состоянии), разрешающий прохождение кода операции с регистра 1 адреса через мультиплексор 15 на вход блока t памяти. При этом из блока 1 памяти считывается первая микрокоманда (МК1-1) для первого объекта управления и поступает на информационный вход регистра 4 микрокоманд.

Рассмотрим особенности функционирования устройства по режимам.

Режим 1. При появлении на выходе

43 генератора 7 импульса первой фазы (импульса Ò1) происходит запись в регистр 4 микрокоманды МК1-1. Импульс Tl проходит через элемент И 30 на вход синхронизации регистра 4 и товых импульсов, выходы 47.1-47.N дешифратора 19, выходы 48.1-48.N поля кода маски блока 1 памяти микропрограмм, выход 49 признака окончания блокировки блока 1 памяти микропрограмм, выход 50 признака разрешения блокировки блока 1 памяти микропрограмм, выходы 51.1-51.N микроопераций устройства, первая группа элементов ИЛИ 52, 50

1 1272

Изобретение относится к автоматике и цифровой вычислительной технике и может быть использовано при проектировании мультимикропрограммных систем контроля и управления сложными идентичными объектами.

Целью изобретения является уменьшение времени простоя объектов управления, реализация режима селективных блокировок. 10

На фиг. 1-3 приведены функциональные схемы мультимикропрограммного устройства управления с контролем; на фиг. 2-6 — временные диаграммы работы устройства. 15

Мультимикропрограммное устройство управления с контролем (фиг. 1) содержит блок 1 памяти микропрограмм, N регистров 2.1 — 2.N адреса, У, регистров

3.1-3.N кода логических условий, ре- 20 гистр 4 микрокоманд с выходами 4.1признака конца операции, 4.2 — признака конца работы, 4.3 поля адреса, 4.4 — поля микроопераций, 4.5 — поля логических условий, регистр 5 маски, регистр 6 копии маски, генератор 7 тактовых импульсов, счетчик 8, первый триггер 9 управления, второй г триггер 10 управления, регистр 11 конца работы, мультиплексор 12 кодов логических условий, первый мультиплексор 13 логических условий, второй мультиплексор 14 логических условий, мультиплексор 15 адреса, первый мультиплексор 16 сигналов блокировок, 35 второй мультиплексор 17 сигналов блокировок, демультиплексор 18, дешифратор 19, N коммутаторов 20 â 20 коммутатор 21 маски, группы элементов И 22-27, вторую и третью группы 40 элементов ИЛИ. 28 и 29, элементы И

30-34, третий триггер 35 управления, элементы ИЛИ 36-38, элемент И-HE 39, входы 40.1-40.И кодов команд устройства, вход 41 пуска устройства, вхо- 45 ды 42.1-42.N сигналов логических условий устройства, первый — четвертый выходы 43-46 генератора 7 такз 1272333 по заднему фронту записывает в него р код МК1 1. При этом на выходе 4.1 ре-, р гистра 4 появляется нулевой сигнал, ме разрешающий запись адреса второй мик- 36 рокоманды для первого объекта управ- ше ления МК1 2 с выхода 4.3 регистра 4 в ря регистр 2.1 и кода, проверяемого пос- па ле ее выполнения логического условия, (и с выхода 4.5 регистра 4 в регистр ло

3.1. Сигналы микроопераций для перво- 10 го го объекта управления с выхода 4.4 . пр регистра 4 поступают через демуль- ло типлексор 18 на выходы микроопераций

51.1 (на управляющий вход демультип- ми лексора со счетчика 8 поступает ад- 15 ра рес первого объекта управления) .

Второй тактовый импульс с выхода ни

44 генератора 7 (импульс T2) прохо- ра дит через открытый по первому и вто- де рому входам сигналами с выхода 4.1 2п оп регистра 4 и с выхода 47.1 дешифратора 19 элемент И 22.1 группы эле- ис ментов И 22 на входы синхронизации си регистров 2.1 и 3.1. По переднему ды фронту импульса Т2 в эти регистры за-45 вь писываются соответственно код адреса н следующей микрокоманды и код логи- хо ческого условия, проверяемого после эл ее выполнения. вх

При появлении на выходе 45 генера- ра тора 7 третьего тактового импульса тр (импульса ТЗ) происходит подготовка ли устройства к обслуживанию следующего (второго) объекта управления: регистр ги

4 устанавливается в нулевое состояние, а содержимое счетчика 8 увели35 со об чивается на единицу (фиг. 2) . ме

Управление работой с второго по . -й объектов управления будет происходить аналогично описанному алгорит- 4О му. В N+1 цикле работы устройства будет осуществляться управление первым объектом управления. При этом счетчик 8 будет находиться в нулевом состоянии. Сброс счетчика 8 в 45 нулевое состояние осуществляется по сигналу переполнения, который является внутренним сигналом счетчика 8.

Поэтому в цикле работы устройства

N+1, 2N+i; 3И+1 и т.д. в регистре 4 будет записана микрокоманда NK1-2, МК1-3, МК1-4 и т.д. (фиг. 2) .

Адреса микрокоманд в устройстве формируются следующим образом. Старшие разряды адреса с выхода мультиплексора 15 непосредственно поступают на вход блока 1 памяти, а младший разряд адреса с выхода мультиплексоа 15 поступает на вход младшего разяда адреса блока 1 памяти через элент ИЛИ 36. С помощью элемента ИЛИ осуществляется модификация младго разряда адреса значением провеемого логического условия, постующего с выхода мультиплексора 13 ри нулевом значении проверяемого гического условия значение младшеразряда адреса сохраняется, а и единичном — заменяется значением гического условия).

При выдаче в регистр 4 последней крокоманды текущей микропрограммы боты i-го объекта управления (i

1, N) на выходе 4.1 появится еди- чное значение сигнала Конец опеции . Этот сигнал разрешит прохожние на регистр 2.i кода очередной ерации с входа 40.i.

Окончание работы устройства проходит следующим образом. При запив регистр 4 последней микрокомандля i-ro объекта управления на ходе 4.2 появляется единичный сигал "Конец работы". Этот сигнал продит через элемент И 25.i группы ементов И 25, открытый по второму оду сигналом с выхода 47.i дешифтора 19 на вход установки в ноль иггера 11.i регистра 11 и устанаввает его в нулевое состояние.

При установке всех триггеров рестра 11 в нулевое состояние (что ответствует окончанию работы всеми ъектами управления) на выходе элента И-НЕ 39 сигнал исчезает. При этом генератор 7 отключается и функционирование устройства прекращается °

Режим 2 ° Функционирование устройства в этом режиме отличается от рассмотренного тем, что при условии занятости i-ro объекта управления (объект не успел закончить работу по предыдущей микрокоманде) запись очередной микрокоманды в регистр 4 микрокоманд, а также адреса очередной микрокоманды в регистр 2.i u кода проверяемого после ее выполнения логического условия в регистр .

З.i происходить не должна. То есть устройство управления должно пропускать циклы управления i-м объектом до тех пор, пока он не выполнит микрокоманду, а после ее выполнения выдать очередную микрокоманду. Таким образом в устройстве произвольное время должна храниться информа5 12 ция об очередной микрокоманде (ee адрес и код проверяемого после ее выполнения логического условия).

Рассмотрим алгоритм функционирования устройства в предположении, что при выдаче очередной микрокоманды второму объекту управления последний оказался занятым (т.е. второй объект еще не выполнил предыдущей микрокоманды). При этом на входе 42.2 сигналов занятости входов логических условий устройства 42. 1-42,Б присутствует единичный сигнал. При переходе устройства к обслуживанию второго объекта управления содержимое счетчика 8 станет равным единице ((ст 81=

1).

При этом сигнал заняности второго объекта с входа 42.2 устройства через мультиплексор 16 поступит на управляющий вход триггера 35. При поступлении тактового импульса четвертой фазы (импульса.Т4, фиг. 2) триггер 35 переходит в единичное состояние и выдает сигнал занятости через элемент ИЛИ 38 на элемент

И 30.

При этом запрещается передача импульса Т1 на вход синхронизации регистра 4, а импульса Т2 — на вход синхронизации регистров 2.2 и 3.2.

При этом будет запрещена запись очередной микрокоманды в регистр 4 и адреса следующей микрокоманды и проверяемого после ее выполнения логического условия в регистры 2.2 и

3.2 соответственно. Таким образом, в текущем цикле на выходе 51.2 устройства сигналы микроопераций не поступают и на второй объект управления не выдаются.

По тактовому импульсу ТЗ содержимое счетчика 8 увеличивается на единицу (ст8) = 2 и устройство перейдет к управлению работой третьего объекта.

После окончания выполнения микрокоманды вторым объектом сигнал занятости на входе 42 ° 2 исчезает, при последующем управлении вторым объектом триггер 35 в единичное состояние не переходит и устройство функционирует аналогично алгоритму работы в режиме 1.

Режим 3. В данном режиме реализуется возможность блокировки несколь1 ких объектов управления одним объектом управления ° Предлагаемое устрой72333 Ь

5 l0

25 О

35 ство начинает функционировать в этом режиме, если при считывании очередной микрокоманды из блока 1 памяти на на выходах 48.1-48.N кода маски блокируемых объектов появится ненулевой код (маска) блокировки (каждый разряд кода соответствует номеру блокируемого объекта управления). Маска блокировки с блока 1 памяти при этом поступит на входы установки в единицу соответствующих триггеров регистра 5, а через блок элементов И 23— на входы установки в единицу триггеров регистра 6.

Предположим, что i-й объект управления будет блокировать j-й и k-й объекты. Тогда при считывании микрокоманды блокировки триггеры 5.j

5,k и б.j, 6.k перейдут в единичное состояние.

Ка отмечено, устройство должно осуществить блокировку j-ro u k-го объектов управления только при выполнении ими участков микропрограмм, где блокировка возможна.

Рассмотрим функционирование устройства в режиме 3 на приведенном примере.

После записи маски в регистры 5 и

6 на выходе коммутатора 21 появляется единичный сигнал. При этом на выходе элемента И 31 присутствует единичный сигнал. При поступлении импульса Т1 триггер 9 переходит в единичное состояние и код очередной микрокоманды для i -ro объекта управления в регистр 4 не записывается, Адрес очередной микрокоманды в регистре 2.i и код проверяемого логического условия в регистре З.i остаются прежними. При поступлении импульса

ТЗ содержимое счетчика 8 увеличивается на единицу и устройство переходит к управлению работой (i+1)-го объекта.

Далее устройство функционирует аналогично функционированию в режиме 2, Если 1-й (1-й) объект управления блокировать нельзя, то при считывании микрокоманды для управления

j-м (k-м) объектом на выходе 50 блока 1 памяти сигнал отсутствует и устройство функционирует аналогично описанному алгоритму. Если блокировка j-го (k-ro) объекта возможна, то на выходе 50 блока 1 памяти появляется единичный сигнал. При этом

7 1272333 8

В цикле 1 осуществляется .управление объектом 1. В цикле 2 осуществляется управление объектом 2. В цикле

3 выдача МК1-2 на объект 1 не проис-55 ходит, так как на вход 42.1 устройства поступает сигнал занятости. В цикле 4 объект 2 выполняет микрокоманреса блока памяти микропрограмм, выэлемент H 24.j (24.k) группы элемен- ду 1К2-2. В цикле 5 выдается микротов И 24 тов И 2, открытыи по второму входу команда блокировки первым объектом сигналом с выхода 47.j (47.k) дешиф- второго объекта. В цикле 6 на объект ратора 19 выдает на вход установки 2 выдается микрокоманда МК2-3. При в ноль триггера 6.j (6.k) единичный 5 этом сигнал разрешения блокировки сигнал и устанавливает его в нулевое на выходе 50 блока 1 памяти отсутстсостояние. вует. В цикле 7 на объект 1 микроЕсли все блокируемые объекты будут команда МК1-2 не выдается В цикле выполнять участки микропрограмм

У 8 на объект 2 выдается микрокоманда где блокировка возможна, то триг- 1О МК2-4 и разрешается блокировка объекгеры 6.1 и 6.k регистра 6 устата 2. В цикле 9 на объект 1 микроновятся в нулевое состояние. При пов- команда МК1-2. В цикле 10 на объект торном считывании микрокоманды упмикрокоманда МК -5 не выдается, так равления j -M объектом на выходе элекак объект блокирован. В цикле 11 мента ИЛИ 37 появляется единичный

15 на объект 1 выдается микрокоманда сигнал. Так как на выходе коммутато- МК1-3 и снимается блокировка обьекта ра 21 сигнал отсутствует (регистр 6

2. В цикле 12 на объект выдается микнаходится в нулевом состоянии), то рокоманда МК -з. на выходе элемента И 3 1 будет нуле— вой сигнал. При поступлении импуль20 формула изобретения са Т1 в регистр 4 будет записана микрокоманда для управления j -м Мультимикропрограммное устройство объектом и триггер 10 установится управления с контролем, содеражщее в единичное состояние. блок памяти микропрограмм, И регистПри поступлении импульсов Т2 и 25 ров адреса, регистр микрокоманд, N

ТЗ устройство будет функционировать коммутаторов адреса, N регистров коаналогично описанному алгоритму. да логических условий, мультиплексор

Блокировка работы j-ro (k-го) адреса, два мультиплексора значений объектов происходит следующим обра- логических условий, мультиплексор зом. При переходе к управлению уст30 кода логических условий первый мульУ ройства j ì (k ì) объектом единич- типлексор сигналов блокировок, деный сигнал с выхода триггера 5,j мультиплексор,три триггера управле(5.k) через мультиплексор 17 и эле- ния, счетчик, регистр конца работы, мент И 34 поступает на элемент ИЛИ состоящий из N триггеров, генератор

38 и запрещает выдачу очередной мик- тактовых импульсов, дешифратор, перрокоманды для j-ro (k-го) объек- вую группу элементов ИЛИ, первый элета в регистр 4. мент ИЛИ, пять элементов И, элемент

После выполнения i — м объектом уп- И-НЕ, причем вход пуска устройства рзвления участка микропрограммы в соединен с первыми входами элементов режиме блокировки работы j-го и k-го ИЛИ первой группы, выход признака

40 объектов управления режим 3 функцио- конца операции регистра микрокоманд нирования устройства заканчивается. соединен с управляющими входами

Окончание режима 3 происходит следу- с первого по N-й коммутаторов адреющим образом. При формировании оче- са, выходы которых соединены с инредной микрокоманды i-му объекту уп- Формационными входами с первого по равления на выходе 49 блока 1 памяти N-й регистров адреса соответственно, 45 появляется единичный сигнал. При выходы с первого по И-й регистров этом регистр 6, триггеры 9 и 10 уста- адреса соединены с первым по И-й иннавливаются в нулевое состояние. Вре- формационными входами мультиплексора менная диаграмма работы устройства адреса, выход младшего разряда адрепри N=2 приведена на фиг. 2. са мультиплексора адреса соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом младшего разряда адреса блока памяти микропрограмм, выход старших разрядов адреса мультиплексора адреса соединен с информационным входом поля старших разрядов ад9 12723 ход поля микрокоманд которого соединен с информационным входом регистра микрокоманд, выход поля микроопераций которого соединен с информационным входом демультиплексора, входы кодов команд устройства соединены с вторыми информационными входами с первого по N-й коммутаторов адреса, выход поля логических условий регистра микроопераций соединен с ин-. формационными входами с первого по

N é регистров логических условий, выходы которых соединены с первого по И-й информационными входами мультиплексора кода логических условий, выход которого соединен с управляющим входом первого мультиплексора лологических условий, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом первого элемента И, выход счетчика соединен с входом дешифратора, управляющим входом первого мультиплексора сигналов блокировки, управляющим входом мультиплексора кода логических условий, управляющим входом второго мультиплексора логических условий и управляющим входом демультиплексора, выходы которого является выходами микрооперации устройства для первого по

И-й объектов управления, входы сигналов логических условий устройства и входы сигналов блокировки устрой35 ства соединены соответственно с информационными входами второго мультиплексора логических условий и с информационными входами первого мультиплексора блокировок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени простоя объектов управления, реализации режима селективных блокировок, в него введены регистр маски и регистр копии маски, состоя45 щие из И триггеров каждый, второй мультиплексор сигналов блокировок, коммутатор маски, шесть групп элементов И, вторая и третья группы элементов ИЛИ,второй и третий элементы

ИЛИ, причем выходы поля маски блока памяти микропрограмм соединены с первыми входами элементов И второй группы, с входами установки в "1" с первого по N — и триггеров регистра маски и входами второго элемента

ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И, выход призна33 10 ка разрешения блокировки блока памяти микропрограмм соединен с первыми входами элементов И третьей группы, выходы которых соединены с входами установки в "0" с первого по Г1-й триггеров регистра копии маски, выходы которых соединены с управляющими входами коммутатора маски, выходы регистра маски соединены с информационными входами коммутатора маски, выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего элементов

И, выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента

ИЛИ, выход которого соединен с третьими входами элементов И первой группы и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом синхронизации регистра микрокоманд, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с третьим входом третьего элемента И и с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом установки в "1" первого триггера управления, инверсный выход которого соединен с вторыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входами установки в "1" с первого по

N é триггеров регистра копии маски, выходы регистра маски соединены с информационными входами второго мультиплексора сигналов блокировок, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, выход третьего элемента И соединен с входом установки в " 1" второго триггера управления, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход признака окончания блокировки блока памяти микропрограмм соединен с входами установки в "0" триггеров регистра маски, с входом установки в ноль второго триггера управления, выход признака конца работы регистра микрокоманд соединен с первыми входами элементов И четвертой группы, выходы которых соединены с входами

I установки в "0 с первого по И-й триггеров регистра конца работы, инверсные выходы которых соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом генератара тактовых импульсов, третий вход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого сое11 1272 динен с управляющим входом второго мультиплексора сигналов блокировок, каждый из входов кодов команд устройства соединены с входами соответствующих элементов ИЛИ второй груп5 пы, выходы которых соединены с первыми входами элементов И пятой группы, выходы которых соединены с входами установки в "1" триггеров регистра конца работы, выход призна- 1р ка конца операции регистра микрокоманд соединен с вторыми входами элементов И шестой группы, выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ третьей группы, выходы 15 которых соединены с вторыми входами элементов И,йятой группы, выходы дешифратора соединены с вторыми вхоцами элементов И первой группы, с вторыми входами элементов И третьей и четвертой групп, с первыми входами

333 12 элементов И шестой группы, выходы элементов И первой группы соединены с вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ третьей группы и с входами синхронизации с первого по М-й регистров кода логических условий, выход первого мультиплексора сигналов блокировок соединен с информационным входом третьего триггера управления, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента

ИЛИ, четвертый выход генератора тактовых импульсов соединен с входом синхронизации третьего триггера управления, второй вьгход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами элементов И первой группы, третий выход. генератора тактовых импульсов соединен с входом установки в "О" регистра микрокоманды.

1272333

Фиг 2 н

1272333

57

@AS

1272333

Составитель А. Михайлов

Редактор С . Патрушева Техред М.Ходанич Корректор А. Обручар

Заказ 6339/48 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4