Многоканальная микропрограммная управляющая система

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при проектировании распределенных вычислительных систем, в которых заложена возможность программного формирования и модификации структур, наиболее адекватных решаемым задачам. Цель изобретения состо - ит в расширении области применения системы путем реализации динамичес-. ких приоритетных отношений между всеми микропрограммами системь. Многоканальная микропрограммная управляющая содержит каналы микропрограммного управления, генератор тактовых импульсов, счетчик каналов, счетчик приоритета, триггер пуска, триггер управления, дешифратор , два элемента ИЛИ-НЕ, шесть элементов ИЛИ и злементы И. Каждый канал микропрограммного управления содержит блок памяти микропрограмм, регистр кода операции, регистр адреса , регистр микрокоманд, триггер заявок, триггер приоритета, формирователь адреса, схему сравнения, два коммутатора, четыре элемента И, два элемента ИЛИ и одновибратор. Введение счетчиков каналов и приоритета, дешифратора, триггеров пуска и управления , генератора тактовых импульсо в, с первого по шестой элементов ИЛИ, с первого по третий элементов И, первого и второго элементов ИЛИ- НЕ, а в каждом канале - регистра кода операции, схемы сравнения, триггера приоритета, второго коммутатора , одновибратора, второго элемента ИЛИ, с первого по четвертый элементов И обеспечивает достижение поставленной цели. 6 ил. §

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (II) (SI) 4 С 06 F 9/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Г Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3914164/24-24 (22) 18.06.85 (46) 30. 12.86. Бюл. N - 48 (72) Б.M.Êîíîðåâ, M.A.×åðíûøoâ, В.С.Харченко, Г.Н.Тимонькин, С.Н.Ткаченко, С.Б.Никольский и С.Б.Кальченко (53) 681.32(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 634874, кл. G 06 F 9/22, 1976.

Авторское свидетельство СССР

У 955055, кл. G 06 F 9/22, 1982. (54) МНОГОКАНАЛЬНАЯ МИКРОПРОГРАММНАЯ

УПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано при проектировании рас пределенных вычислительных систем, в которых заложена возможность программного формирования и модификации структур, наиболее адекватных решаемым задачам. Целв изобретения состоит в расширении области применения системы путем реализации динамических приоритетных отношений между всеми микропрограммами системы. Многоканальная микропрограммная управляющая система содержит каналы микропрограммного управления, генератор тактовых импульсов, счетчик каналов,-счетчик приоритета, триггер пуска, триггер управления, дешифратор, два элемента ИЛИ-НЕ, шесть элементов ИЛИ и элементы И. Каждый канал микропрограммного управления содержит блок памяти микропрограмм, регистр кода операции, регистр адреса, регистр микрокоманд, триггер заявок, триггер приоритета, формирователь адреса, схему сравнения, два коммутатора, четыре элемента И, два элемента ИЛИ и одновибратор. Введение счетчиков каналов и приоритета, дешифратора, триггеров пуска и управления, генератора тактовых импульсов, с первого по шестой элементов

ИЛИ, с первого по третий элементов

И, первого и второго элементов ИЛИНЕ, а в каждом канале — регистра кода операции, схемы сравнения, триггера приоритета, второго коммутатора, одновибратора, второго элемента

ИЛИ, с первого по четвертый элементов И обеспечивает достижение поставленной цели. 6 ил.

1280628

10

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано прн проектировании распределенных вычислительных систем, в которых заложена возможность программного cpopMHpoEQHHR (настройки) и модификации (перенастройки) структур,, наиболее адекватных решаемым задачам.

Целью изобретения является расширение области применения за счет реализации режима изменения приоритетности выполняемых в каналах микропрограмм.

На фиг. 1 и 2 приведена функциональная схема предлагаемой системы, на фиг. 3 и 4 — временные диаграммы работы систеп» в режиме кольцевого

oIlpc)c.à; на фиг. 5 и 6 — то же, в режиме динамического управления приоритетами, Многоканальная микропрограммная управляющая система (фиг. 1) содержит каналы I.1-1.п микропрограммного управления. Каждый канал 1. микропрограммного управления, где i=1,N, содержит блок 2.i памяти микропрограмм, регистр З.i кода операции с полями 4,i кода операции и полем 5.i кода приоритета, регистр 6.i адреса, регис-.р 7. микрокоманд, триггер 8.i заявок, триггер 9.i приоритета, мультиплексор 10.i ацреса, схему 11.i сравнения, первый коммутатор 12.i четвертый элемент И 13.i, первый элемент И 14., второй элемент И 15.i, третий элемент И 16.i, второй элемент

ИХ1И 1/.ç, первый элемент ИЛИ 18.i, второи. коммутатор 19., одновибратор

20.i., вход 21.i кода операции систеi.Ibi, вход 22.i значений логических условий системы, выход 23.i микроопераций системы, выход 24.i микрооперации конца команды канала микропрограммного управления.

Кроме того, многоканальная микропрограммная управляющая система .содержит генератор 25 тактовых импульсов, счетчик 26 приоритета, счетчик 27 каналов, триггер 28 пуска, триггер 29 управления, дешифратор

30, первый злемент ИЛИ-HE 31, второй элемент ИЛИ-НЕ 32, четвертый .элемент ИЛИ 33, пятый элемент ИЛИ 34, первый элемент ИЛИ 35, третий элемент ИЛИ 36, шестой злемент ИЛИ 37, второй элемент ИЛИ 38, третий элемент И 39, первый элемент И 40, второй элемент И 41, выход 42 дешифратора 30, вход 43 пуска системы, вход

44 останова системы, выходы 45<-45 генератора 25.

Предлагаемое устройство функционирует в режиме кольцевого опроса и в режиме динамического управления приоритетами.

Рассмотрим работу системы в режиме кольцевого опроса.

В исходном состоянии все триггеры и регистры находятся в исходном (нулевом) состоянии. B блоках 2.12.п памяти хранятся микропрограммы, реализуемые соответственно блоками 1.11.п микропрограммного управления.

Работа устройства начинается после поступления на вход 43 сигнала

"Пуск". Триггер 28 устанавливается в единичное состояние и единичным сигналом разрешает формирование импульсов синхронизации генератором

25 (фиг. 2). По синхроимпульсу ñ< с выхода 45 генератора 25 происходит

25 запись кода операции в регистр З.i где i=1,п, с входа 21.i устройства (элемент 13.i открыт, так как на его второй вход поступает единичный разрешающий сигнал с нулевого выхода

30 триггера 8.i).

Сигнал кода операции с поля 4.i регистра З.i обусловливает появление единичного сигнала на выходе элемента ИЛИ 17.1.

35 По переднемУ фронту этого сигнала через одновибратор 20.i, триггер 8.i

> устанавливается в единичное состоя" ние, в связи с этим прекращается поступление сигналов синхронизации на вход регистра З.i. При отсутствии кода приоритета в поле 5.i регистра

З.i на выходе элемента ИЛИ-НЕ 31 формируется единичный потенциал. Этим сигналом запрещается прохождение импульсов синхронизации а с выхода

45< генератора 25 через элемент И

40 на счетный вход счетчика 26 и запрещается прохождение единичного сигнала на вход триггера 9.i через элемент И 16.i. Одновременно с установкой триггеров 8.1-8.п в единичное состояние на выходе элемента

ИЛИ 35 появляется единичный сигнал, который переводит триггер 28 в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 31 через элемент ИЛИ 33 поступает на вход элемента И 41, тем самым разрешая прохождение первого синхроимпульса

1280628 с выхода 45 генератора 25 через открытый элемент И 41 на счетный вход счетчика 27. На инверсный вход элемента И 41 поступает нулевой разрешающий сигнал с выхода элемента

ИЛИ 37. После формирования кода номера первого канала по заднему фронту на первом выходе дешифратора

30 формируется единичный сигнал, который поступает на второй вход ком- 10 мутатора 12.i блока 1.! микропрограммного управления. В рассматриваемом режиме работы, если имеется единичный разрешающий сигнал на третьем входе коммутатора (эта свидетельствует о том, что триггер 8.1 установлен в единичное состояние), то сигнал с первого выхода дешифратора 30 проходит через коммутатор 12.1 на вход элемента ИЛИ 37, единичный сиг- 20 нал с выхода которого закрывает элемент И 41, и очередной импульс синхронизации уже не проходит на счетный вход счетчика 27. Одновременно единичный сигнал с выхода коммутато- 25 ра 12.1 поступает на инверсный вход коммутатора 19.1, что обусловливает снятие единичного сигнала с установочного входа регистра 7.1. Этим же сигналом разрешается прохождение 30 б Ъ очередных синхроимпульсов и з с выходов 45< и 45> генератора 25 саотвественно через элементы И 14.1 и

l5.1 на входы синхронизации регистров 6.1 и 7.1. По очередному заднему фронту синхроимпульса проис2 ходит занесение кода операции в регистр 6.1, на выходе которого формируется начальный адрес микрокоманды.

Па очередному заднему фронту синхро- щ импульса с происходит запись первой микракоманды в регистр 7.1. При этом микрооперации из регистра 7.1 посту- пают на выход 23.1 устройства. Адрес очередной микрокоманды поступает на вход регистра 6.1, а кад логических условий — на вход мультиплексора 10.1 а„",реса, где в соответствии с логическими условиями, поступающими на вход

22.1 устройс.тва, происходит модифи- 50 кация модифицируемого разряда адреса микрокоманды. По очередному синхроимпульсу ь происходит запись адре2 са следующей микрокоманды в регистр

6.1. По синхроимлульсу ь из блока

2.1 записывается микрокоманда в регистр 7.1. Далее цикл повторяется до тех пар, пока не будет выпслнена микропрограмма полностью. Прерывание ее выполнения возможно при записи нового кода операции в один из каналов 1.1-1.п на время анализа.

При записи кода операции в регистр

З.i на выходе элемента ИЛИ 35 формируется управляющий сигнал, который через элементы ИЛИ l8.i и 38.i поступает на установочный вход счетчика

27. В результате на выходе элемента

ИЛИ 37 формируется нулевой разрешающий сигнал для прохождения очередного синхроимпульса ь через элемент И 41 на вход счетчика 27. Таким образом происходит обнуление и формирование кода номера первого блока микропрограммного управления.

После этага продолжается выполнение микропрограммы канала 1.1 микропрограммного управления, так как в рассматриваемом режиме работы его микропрограммам присваивается наибольший приоритет. При появлении метки конца команды на выходе 24.1 происходит обнуление регистров 3.1, 6,1, 7.1 и триггера 8.1. При этом на нулевом выходе триггера 8.1 появляется единичный разрешающий сигнал для прохождения импульсов синхронизации, на вход синхронизации регистра 3.1 через элемент И 13.1. Таким образом, первый канал переходит в режим ожидания до появления очередного кода операции на входе 21.1.

Одновременно на выходе коммутатора

12.1 появляется нулевой потенциал, который обусловливает возникновение на выходе элемента ИЛИ 37 нулевого разрешающего сигнала для прохождения синхроимпульсов на вход счетчика

27.. Кроме того, сигнал конца операции с выхода 24.1 через элемент ИЛИ

18.1 проходит на вход элемента ИЛИ

38. Единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 38 устанавливает счетчик

27 в исходное (нулевое) состояние.

По синхроимпульсам с> с выхода 45< генератора 25 происходит кольцевой опрос каналов 1. 1 †.п микропрограммного управления. В результате выбирается канал 1. микропрограммного управления первый по ходу счета, в котором имеется запрос на выполнение микропрограммы. Если в первом нет, то второй, если и здесь нет, то третий, и т.д. до п-го канала 1.п.

Если в процессе выполнения микропрограммы канала l.i появляется,,например, запрос на выполнение микропрограммы канала 1.1 1, то обнуляет12806 ся поле микроопераций регистра 7.i и прекращается подача синхроимпульсов на регистры 6.i и 7.i. Кроме того, обнуляется счетчик 27. Это происходит потому, что при записи нового кода операции: в канал 1.i 1 происходит прохождение импульсного сигнала через одновибратор 20.i-1 канала

1.i-1 на элемент ИЛИ 35, с выхода которого единичный сигнал проходит через элемент ИЛИ 18.i, элемент ИЛИ

38 и обнуляет счетчик 27. Это вызывает появление нулевого потенциала на соответствующем выходе дешифратора 30 и соответственно на выходе ком- 15 мутатора 12.i канала 1.i. Этот сигнал подается на вход коммутатора

t9.i. Таким образом, íà его выходе формируется единичный сигнал установки регистра 7.i в нулевое состояние ° 20

Одновременно нулевые запоминающие сигналы подаются на входы элементов

И 14.i и 15.i что обусловливает прекращение поступления сигналов синхронизации на входы регистров 6.i u

7.i. Канал 1.i переходит в режим ожидания конца выполнения микропрограммы блоком, обладающим более высшим приоритетом. После этого происходит снова анализ приоритетов и если нет заявок в более приоритетных блоках, то завершится выполнение микропрограммы канала 1.i.

При записи в регистр З.i кода операции с ненулевым кодом приоритета 35 устройство переходит во второй режим функционирования.

Рассмотрим работу системы в режиме динамического управления приоритетами. 40

При записи в регистр З.i кода операции, содержащего код приоритета (поле 5. регистра 3. ), как было описано в первом режиме функцио- 45 нирования устройства, счетчик 27 обнуляется и начинается анализ заявок (фиг . 3). Отличие состоит в том, -что теперь на выходе элемента ИЛИ-НЕ

31 появляется нулевои сигнал в соот 50 ветствии с поступившими на его вход кодами приоритета. Пусть коды операции, содержащие код приоритета, записались в 1-й, i-й и п-й каналы устройства, а коды операций в остальных каналах не содержат кода приоритета. Нулевым сигналом с выхода элемента ИЛИ-НЕ 31 разрешается прохождение синхроимпульсов с

?8 6 выхода 45 генератора 25 через элемент И 40 на счетный вход счетчика 26.

Информация с выхода счетчика 26 подается на вторые входы схем сравнения

11.1-11.п. На первые входы схем сравнения поступают коды приоритета своих каналов (т.е. на схему сравнения

11.i поступает код приоритета с поля 5.i регистра З.i). Счетчик 26 при поступлении заднего фронта очередного тактового импульса увеличиг г вает свое содержимое на единицу.Это происходит до тех пор, пока на. выходе одной или одновременно нескольких схем сравнения 11.1-11.п не появится единичный импульс, который свидетельствует, что данному каналу

I или группе присвоены равные приоритеты, которые выше, чем в остальных каналах устройства. Элемент ИЛИ 34 открывается после того, как на выходах счетчика 26 установится ненулевая комбинация, разрешая поступление результата сравнения по синхроимпульсу, на триггеры 9.1-9.п через элементы И 16.1 — 16.п. Причем открыты будут только те элементы И

16.1-16.п, которые принадлежат каналам 1.1-1.п, имеющим заявку на выполнение микропрограммы. Это обусловливается наличием единичных сигналов на выходах триггеров 8.1-8.п. Пусть коды приоритета, записанные в i-м и п-м каналах устройства сравнились одновременно. При этом единичный сигнал совпадает с выхода схемы сравнения 11.i, 1i.п пройдет по очередному синхроимпульсу с через открытый элемент И 16.i 16.п соответственно. Этим сигналом установится в единичное состояние триггер 9.i,9.ï соответственно. Единичные сигналы с выходов этих триггеров поступают на вход элемента ИЛИ 36. В результате единичным сигналом с выхода элемента .ИЛИ 36 запрещается подача синхроимпульсов 7 на счетный вход счетчиг ка 26. Таким образом прекращается анализ кодов приоритета. Этим же сигналом обнуляется счетчик 26 и

РазРешается подача синхросигналов с выхода 45г генератора 25 на вход счетчика 27 через элемент И 41

1 который открывается после появления единичного сигнала на выходе элемента ИЛИ 33. Кроме того, разрешающий единичный потенциал с выхода триггеров 9.i и 9.п появится на первом входе коммутаторов 12.i и 12.п соот1280б28

50 ветственно. Далее начинается выбор канала аналогично первому режиму работы, что необходимо для выбора одного канала из наиболее пркорктетных.

Отличие состоит в том, что коммутаторы 12.1-12.п формируют едкничные сигналы на вь|ходе в зависимости от состояния триггеров 9.1-9.п и счетчика 27 (в первом режиме работы это определяется наличием запроса, т.е. состоянием триггеров 8.1-8.п и состоянием счетчика 27). Таким образом, из i-ro u n-ro каналов выберется

i-й, так как он будет первый опрошен счетчиком 27. Затем работа устройства происходит аналогично первому режиму работы. После завершения выполнения микропрограмм всеми каналами устройства и при отсутствии новых заявок, на выходе элемента ИЛИНЕ 32 появляется единичный потенциал, который поступает на вход элемента И 39, тем самым разрешая прохождение сигнала останова с входа

44 устройства на R-вход триггера

28. Одновременно единичный потенциал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 32 подается на R-вход триггера 29, тем самым обнуляя его. Так устройство переходит в режим ожидания новых заявок или сигнала останова на входе 44 устройства. В случае появления новых заявок триггер 29 устанавливается в единичное состояние сигналом с выхода элемента. ИЛИ 35 и работа устройства повторяется. В случае появления сигнала останова на входе 44 устройства обнуляется триггер 28, нулевой сигнал с выхода которого запрещает генератору 25 формирование сигналов синхронизации. На этом работа устройства заканчивается. формул а и зоб ретения

Многоканальная микропрограммная управляющая система, содержащая с первого по и каналы микропрограммного управления, каждый из которых содержит блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, триггер заявок, мультиплексор адреса, первый коммутатор, первый элемент

ИЛИ, причем i-й вход значений логических условий системы (где 1 — номер канала с 1 по n) соединен с информационным входом мультиплексора адреса, выход которого соединен с пергым информационным входом регкст ра адреса 3-го канала, выход регистра адреса 1--го канала соединен с адресным входом блока памяти микрокоманд i — гс канала, выход которого соединен с информационным входом регистра мккрокоманд х-го канала, выход поля адреса, выход кода логических условий и выход поля микроопераций которого соединены соответственно с вторым информационным входом регистра адреса i-го канала, управляющим входом мультиплексора адреса i-го канала и с -м выходом микрооперапий системы, выход признака конца команды поля микроопераций регистра микрокоманд 1-го канала соединен с первым входом первого элемента 11ЛИ i-го канала к с входами установки в ноль триггера заявки х-го канала и регистра адреса i-ro канала, о т л к ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения области применения за. счет реализации режима изменения приоритетности выполняемых в каналах микропрограмм, она дополнительно содержит счетчик каналов, счетчик приоритета, дешифратор, триггер пуска, триггер управления, генератор тактовых импульсов, с первого по шес. той элементы ИЛИ, с первого по третий элемеHòû И, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, а каждый канал микропрограммного управления дополнительно содержит регистр кода операции, схему сравнения, триггер приоритета, второй коммутатор, второй элемент

ИЛИ, одновибратор, с первого по четвертый элементы И, причем Каждый 1-й вход кода операции системы соединен с информационным входом регистра кода операции i-го канала, выход поля операции которого соединен с входом второго элемента ИЛИ и с третьим кнформационным входом регистра адреса i го канала, выход поля приоритета регистра кода операции i-го канала соединен с первым входом схемы сравнения i — го канала и i-м входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход второго элемента ИЛИ i-го канала соединен с входом одновибратора i-го канала, выход которого соединен с входом установки в единицу триггера заявок 1-го канала и с -м входом перво"о элемента ИЛИ, прямой выход триггера заявок i-го канала соединен с первыми вхопамк первого, второго, 9 12806 третьего элементов И, с управляющим входом первого коммутатора i-ro канала и с i-м входом второго элемента

ИЛИ-НЕ, инверсный выход триггера заявок >-го канала соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом синхронизации регистра кода операции 1-го канала, выход признака конца команды поля микроопераций регистра микро- 10 команд i-ro канала соединен, с входом установки в ноль регистра кода операции i-го канала и с информационным входом второго. коммутатора i"го канала, выход которого соединен с входом установки в ноль регистра микрокоманд i-го канала, первый выход генератора тактовых импульсов соединен ..с вторыми входами третьего и четвертого элементов И и с управляющим вхо- 20 дом второго коммутатора i-ro канала, второй вход генератора тактовых импульсов соединен с первыми прямыми входами первого и второго элементов

И и вторым входом первого элемента

И i-го канала, выход которого соединен с входом синхронизации регистра адреса i-ro канала, третий выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом второго элемента И i-ro канала, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки в единицу триггера управления

1-ro канала и вторым входом первого элемента ИЛИ i-го канала, выход кото- 35 рого соединен с i-м входом второго элемента ИЛИ и с входом установки в ноль триггера приоритета i-го канала, прямой выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора i-го канала и с i-м входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в ноль счетчика приоритета, с первым инверсным входом первого элемента И и с первым входом четвертого элемента

ИЛИ, выход счетчика приоритета соединен с входами пятого элемента ИЛИ

28 1О и вторым входом схемы сравнения i-го канала, вход которой соединен с третьим прямым входом третьего элемента И i-го канала, выход пятого элемента ИЛИ соединен с четвертым прямым входом третьего элемента И i-ro канала, выход которого соединен со счетным входом триггера приоритета

i-го канала, выход первого элемента

ИЛИ-НЕ соединен с первым инверсным входом третьего элемента И, с управляющим входом первого ком- мутатора 1 го канала, с вторым,инверсным входом первого элемента И и с вторым входом четвертого элемента

ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход первого коммутатора i-го канала соединен с инверсным информационным входом второго коммутатора i-го канала, с третьими входами первого, второго элементов И i-ro канала, и с

i-м входом шестого элемента ИЛИ, вйход которого соединен с первым инверсным входом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика каналов, выход которого соединен с входом дешифратора i-й выход

У которого соединен с информационными входами первого коммутатора i-го канала, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом установки в ноль счетчика каналов, вход пуска системы соединен с единичным входом триггера пуска, прямой выход которого соединен с входом пуска генератора импульсов, вход останова системы соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом установки в ноль триггера пуска, выход вто" рого элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом третьего элемента И и с входом установки в ноль триггера управления, прямой выход которого соединен с вторым прямым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика приоритета.

1280628

22

21.!

1280628

1280628 ха к„

Му

У2 х

12

37

Фаад

«р

« х х я

1280628

2й1

25.2

tZ.!

27

8.2

8.3

И

6.Z

12.

24.2

6.3

12.3

293

3l

Фиг.5

1280628

1камил

ФОИИ

Хзч

Юиз.6

Составитель В.Вертлиб

Техред Л.Сердюкова. Корректор В.Бутяга

Редактор А.Лежнина

Заказ 7068/55 Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4