Микропрограммное устройство управления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) А1 (51) 4 G 06 F 9 ?2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3940985/24-24 22) 08.08.85 (46) 15.01.88. Бюл, ))- 2 (72) В.А.Кривего, И.Н.Чернявская, Е.В.Глонти и В.В.Кривего 53) 681 ° 325(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1159435, кл. С 06 F 1/04, 1984 °

Авторское свидетельство СССР

9 1124299. кл. G 06 & 9/22, 1983, (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОИСТВО YIIРАВЛЕНИЯ !

57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в вычислительных устройствах при проектировании микропрограммных устройств с времяраспределенными функциями. Отличительной особенностью устройства является то, что оно может обеспечивать счет и выдачу коэф фициентов пересчета в любом (двоичном, двоично-десятичном, десятичном, рефлексном и т.д.) коде. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выдачи управляющих команд в различных кодах. Поставленная цель достигается за счет введения блока оперативной памяти и четырех триггеров. 5 табл.

3 ил.

45

1 136

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может ,быть использовано в вычислительных устройствах при проектировании микропрограммных устройств с времяраспределенными функциями, а также в средствах службы единого времени или системах подсчета ресурса работы уст« ройств.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения выдачи управляющих команд в различных кодах, На фиг ° 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг.2 - формат представления микропрограммного слова; на фиг.3 - временная диаграмма реализации управления устройством.

Устройство содержит блок 1 оперативной памяти, блок 2 постоянной памяти, триггер 3, мультивибратор 4, регистры 5 и 6, триггер 7, вход 8 запуска устройства, элемент ИЛИ 9, элемент И 10, группу 11. выходов кода параметра, группу 12 выходов номера параметра, вход 13 начальной установки устройства, триггеры 14, 15 и 16.

Работа устройства заключается в формировании временных кодов; отражающих абсолютное время, выраженное через коэффициенты деления частоты задающего генератора, Например, частота задающего генератора 1,0 кГц, тогда коэффициенты деления для представления абсолютного времени могут быть приняты: !О

10, 10, 10, 6, 10 и т,д. При этом первый коэффициент деления определяет сотни герц, второй — десятки герц, третий - единицы герц, четвертыйединицы секунд, пятый - десятки секунд, шестой -. единицы минут и т,д.

Количество таких коэффициентов, реализуемое устройством, определяется его разрешающей способностью.

Каждый коэффициент преобразования определяет соответствующий параметр, который. отображается текущей величиной кода параметра, регистрируемой на триггере 7 и его (параметра) порядковым номером, регистрируемым на регистре 6, При этом для подсчета ресурс@ времени, а также для дальнейшего описания целесообразно принять номер па раметра для секунд 01,для десятков секунд - 02, для минут - 03<, для

7013 2 десятков минут — 04 для часов - 05

gt 8 и т.д.

Таким .образом, .если на группах 12 и 11 выходов устройства зафиксирован код 05,9, то следует считать, что счетчик ресурса в момент действия микрокоманды У. „ индицирует (выводит на индикацию или другой вид,регистрации) девять часов или 90 ч, если последовательно ввести коды 05, 9 и

06, О.

Устройство работает следующим образом, При поступлении сигнала запуска по входу 8 устройства включается микропрограмма (реализуемая в блоке 2) суммирования единицы к текущему значению младшего параметра.После окончания суммирования управление передается на микропрограмму анализа текущего значения коэффи- циента деления преобразования младшего параметра на равенство с заданным (назначенным) коэффициентом деления.

Функциональным назначением микропрограммы анализа является сравнение текущего и заданного коэффициентов деления соответствующего параметра, а в случае их равенства - обнуление текущего параметра и передача управления на "микропрограмму суммирования единицы к текущему значению более старшего параметра.

После окончания процессов суммирования и анализа управление передается на микропрограмму вывода значения текущих коэффициентов счета на регистрацию, после чего выполняется микропрограммное слово, обеспечивающее сброс триггера 3 °

При поступлении следующего сигнала на вход 8 устройства работа повторяется в указанном порядке.

Текущее значение каждого параметра представляется последовательным двоично-десятичным кодом, фиксируемым в блоке 1 оперативной памяти. При этом младшему разряду (2) младшего параметра соответствует бит с нулевым адресом; 2, 2, 2 битам соответст1 вуют ячейки ОЗУ соответственно с первым, вторым, третьим адресами, Четыре бита, представляющие величину следующего параметра, размещаются в ячейках ОЗУ с адресами соответственно 04, 05, 06, 07 и т,д.

3 13

Управление работой устройства производится с помощью микропрограммных слов, зафиксированных в блоке 2 постоянной памяти, Структура микропрограммных слов представлена на фиг.2, где А,„ - группа разрядов, служащих для кодирования адреса следующего (относительно выполняемого) микропрограммного слова;

У -Y — управляющие микрокоманды

1 3.

Э обеспечивающие режимы работы соответствующих функцио нальных элементов;

У. — управляющая микрокоманда, обеспечивающая режим работы блока 5; если Y „ = 0 производится чтение информации из ячейки блока 1 с соответствующим адресом, если Y 1запись в соответствующую ячейку блока

Y — управляющая микрокоманда, обеспечивающая сброс триггера 3 через элемент ИЛИ 9;

Y з — управляющая микрокоманда, обеспечивающая подачу единицы при обработке параметра (суммировании) на информационный вход блока 1 оперативной памяти;

Y — Y — микрокоманда (синхросигналы)

4 ч записи информации в соответствующие разряды регистра параметра;

У. - микрокоманда (синхросигнал) 8 записи кода вида параметра в регистр 6;

Y — микрокоманда, стробирующая элемент И 10;

А - группа разрядов, служащих для кодирования адреса ячеек блока 1 памяти, Динамику выборки микрокоманд, т е, темп (быстродействие) работы устройства, обеспечивает мультивибратор 4 °

Период работы мультивибратора 4, определяет необходимую длительность микрокоманд.

Последним фронтом метки времени с входа 8 триггер 3 устанавливается в единичное состояние. Высоким потенциалом с выхода триггера 3 запускается мультивибратор 4, формирующий серию тактовых импульсов, поступающих на вход управления записи буферного регистра 5 °

67013 4

По переднему фронту тактового им пульса микрокомандные слова из блока

2 памяти фиксируются на регистре 5 °

В каждом зафиксированном микропрограммном слоне в группе разрядов А1 указан адрес следующего микропрограммного слова (фиг.3 строки 5 и 4), т.е, производится передача управления- от одного микропрограммного слова другому. Адрес следующего микропрограммного слова может отличаться от адреса, выполняемого на единицу младшего разряда, тогда адресация выбираемых слов производится в естественном порядке ° Однако в группе разрядов А может быть запрограммиро1 ван адрес любого микропрограммного слова, в этом случае имеет место галопирующая выборка микропрограммных слов.

Исходя из изложенного, рассмотрим работу устройства при выполнении подпрограммы суммирования единицы к текущему значению параметра, Процедура суммирования производится на микропрограммном уровне. При этом в устройстве с целью его упрощения отсутствуют элементы, осуществляющие функцию аппаратного суммирования, имеется лишь один элемент памяти бло ка 1, осуществляющий хранение промежуточных значений всех параметров.

При суммировании из соответствующей ячейки блока 1 íà i-ом шаге счи35 тывается значение младшего разряда соответствующего параметра.

Если значение этого разряда равно единице, адрес блока 2 на (з.+1)-ом шаге вызывает считывание соответству ющего миткропрограммного слова, с помощью которого производится запись нуля в ячейку блока 1 с прежним адресом, а управление передается сле45 дующ™у микропрограммному слову, обеспечивающему считывание из следующего адреса блока 1 следующего разряда обрабатываемого параметра.

Следующий разряд этого параметра

50 обрабатывается аналогичным образом.

Эта последовательность действий сохраняется до тех пор, пока текущий или следующий разряд, считываемый из блока 1, не станет равным нулю.

Если значение считываемого из блока 5 памяти разряда равно нулю, то с помощью соответствующего исполняемого микропрограммного слова производится запись единицы в ячейку блока 1 паграммы при анализе соответствия зна чения младшего параметра заданному коэффициенту деления. Пусть п = 40 (табл.2, шаги 3 и 4).

Назначенный заданный) коэффициент деления (преобразования) соответствующего параметра задается в неявном виде с помощью микрокоманд условного перехода, При этом переход на микропрограммное слово, осуществляющее оценку равенства или разницы текущего и заданного значений соответствующего бита, производится сигналом с выхода блока 1, подаваемым на и-й вход блока 2 через элемент .И !О, т.е. ветвление микропрограмм производится собственным состоянием соответствующего информационного бита текуцего параметра.

На основании приведенного примера установившееся текущее значение на предыдущем цикле равняется десяти, заданный коэффициент пересчета такта равен десяти, следовательно, при сравнении этих величин, текущее значение параметра должно быть обнулено, а в старший разряд должна прибавить ся единица переноса, Проследим это на примере реализации конкретной микропрограммы.

Микропрограмма анализа состоит из четырех шагов. Пример реализации микропрограммы приведен в табл. 3 °

Б случаях, не оговоренных в разделе таблицы "Комментарий", управление передается на подпрограмму вывода информации с начальным адресом А „=70 где к - начальный адрес подпрограммы обнуления младшего параметра, т.е. обнуление ячеек ОЗУ. с адресами соот» ветственно О, 1, 2, 3 °

5- 13670 мяти с тем же адресом т.е ° единицы вместо нуля), а управление передается в ячейку блока 2 постоянной памяти, определяющую начало микропрограммы

5 анализа соответствия значения младшего параметра заданному коэффициенту деления, Например, пусть значение младшего параметра, зафиксированное в блоке 1, !О равно 9, а следующего за ним - 01 тогда исходя из последовательного двоична десятичного представления параметров информация распределяется в соответствующих ячейках блока l памя» }5 ти согласно табл. 1, в которой представлено распределение информации в блоке 1 памяти принятого значения параметров.

В табл, 2 приведен пример реализа- 20 ции микропрограммы суммирования единицы к текущему значению младшего параметра.

На первом шаге из нулевой ячейки блока 1 памяти нулевым значением ко- 25 дЫ, представленного группой разрядов .Ад, а также с помощью микрокоманды

Y = l стробирующей элемент И lO)

3 считывается единица, Так как значение следующего микропрограммного слова, задаваемое группой разрядов А, равно 02 то модифицированный адрес сле" вУ дующего микропрограммного слова (2)

Равен 102

Микропрограммное слово по адресу

102 содержит А =, 03, А = 00, Y =1, Y = О, следовательйо, на втором шаге в нулевую ячейку блока занесен нуль (табл,l, строка 1), а управление передано микропрограммному слову бло- 40 ка 2 с адресом А = 03 (табл.2, ша1 Я. ги !и 2).

При считывании микропрограммного слова по третьему адресу блока 2 содержимое адресных и управляющих полей 45 фиксируемое в регистре 5, принимает значение А = 048; А = О1 Y = 1, Y =О.

Таким образом, из первой ячейки блока на базовый разряд блока 2 по»,-, дается нулевой сигнал, а управление передается следующему микропрограммному слову с адресом 04, в котором

89 адресные поля принимают значения

А„=п; А = 01; Y = 1; Y)= 1.

Т,е. производится запись единицы в первую ячейку блока 1, а управление передается в и-й адрес, где ив значение начального адреса подпро-

Начальный адрес этой микропрограм» мы А = 408, тогда при считывании микропрограммного слова с ячейки ПЗУ с одноименным адресом имеем: А„=41, А = ОО; Y„ =0;. У. =1. Это значит, что на первом шаге считывается со держимое нулевой ячейки ОЗУ, которое в данном случае равно нулю, поступает на вход базового адреса ПЗУ и тогда значение адреса следующего микропрограммного слова равно 041 . Микропрограммное слово в ячейке ПЗУ с адресом 041 содержит (табл. 3); А — 42; A =01 ; Y =O; Y =!, 2 89 1 тогда на втором шаге микропрограммы, т.е. из ячейки ОЗУ с адресом 01, 7

1367 считывается единица (см. табл. 1) и полный адрес следующего микропрограмм ного слова принимает значение А =

142 .

Поскольку значения первого и второго битов анализируемого параметра соответствуют ожидаемому, то управление передается в 043-ю ячейку ПЗУ, для чего в ячейке с адресом 142 программируется следующее значение полей: А„ = 43 ; А = 02 ; Y,= О;

ЯУ.

У8 = 1, т.е. считывается значение второй ячейки ОЗУ, и если это значение соответствует ожидаемому (в дан- ) ном случае нулю), то управление передается в ячейку ПЗУ с адресом 044, 8» а из нее - в ячейку с адресом К, где К - начальный адрес подпрограммы обнуления преобразованного коэффициента преобразования °

В противном случае, если бы действительное значение какого-либо разря да было отличным от представленного, в табл. 1, то вместо названных сфор- 25 мнровался бы адрес передачи управления соответственно в 1418, 42, 143 ячейки блока 2, В этих ячейках запрограммировано одинаковое содержимое, равное А 4 =70 . ЗO

Все остальные микрокоманды, где А

= 70 начальный адрес микропрограммы вывода информации на выход устройства, обнулены, Программа обнуления соответствующего параметра представлена в табл.4 °

Она имеет начальный адрес К (примем

К = 60 ) и состоит из четырех после8 довательно адресуемых микропрограммных слов,. в которых зафиксированы 4р соответственно А, = 61 ; А, = 62

А < = 638 и А „= 64, в ячейке блока

2 с адресом А „ = 64 группе разрядов

А „присваивается значение m где ш— начальный адрес микропрограммы сум- 4 мирования следующего, более старшего параметра, В остальных полях всех микропрограммных слов микропрограммы обнуления Y„- =1; Y = О, а адрес блока .1- 5О

А последовательно на каждом шаге принимает значения: О, 1, 2, 3 - для самого младшего параметра, или в общем виде - i, (i+1), (i+2) и (i+3), где i — адрес ячейки ОЗУ, в котором хранится младший разряд обрабатываемого параметра.

Микропрограмма вывода информации на выход счетчика ресурса (табл.5) 013 8 осуществляется в 5 и шагов, где и— количество обрабатываемых параметров.

На первых четырех шагах разрядами

А буферного регистра указывается ад2 рес ячейки ОЗУ, содержащий выводимую информацию, при этом одна из микро команд У, У, Х или Х принимает зна6 7 чение единицы, т.е ° выдерживается соответствие выводимой информации и разряда регистра параметра, в который эта информация фиксируется.

На пятом шаге группой разрядов А,, программируется номер выводимого параметра, который микрокомандой Y = 1 фиксируется на регистре 6.

При этом информация на регистр номера параметра и на регистр параметра подается на информационные входы, а на синхровходы подаются соответствующие микрокоманды.

Например, J =. 70, тогда подпрограмма вывода младшего параметра, значение которого зафиксировано в табл.1, принимает вид, приведенный в табл. 3 °

Формула и з обретения

Микропрограммное устройство управления, содержащее первый триггер, элемент И, мультивибратор, элемент

ИЛИ, блок постоянной памяти, два регистра, причем вход запуска устройства соединен с единичным входом триггера, выход которого соединен с входом мультивибратора, выход которого соединен с входом разрешения записи первого регистра, группа инФормационных входов которого соединена с группой выходов блока постоянной памяти, выход первого разряда ре" гистра соединен с первым входом элемента И, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства sa счет обеспечения выдачи управляющих команд в различных кодах, в него введен блок оперативной памяти, второй, третий, четвертый и пятый триггеры, причем вход начальной установки устройства соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход которого соединен с входом сброса в "О" первого регистра, первая группа разрядных выходов которого соединена с группой информационных вхо дов второго регистра и с группой ад9 53670! 3 10 ресных входов блока оперативной па- входом разрешения записи блока опемяти, информационный вход которого ративной памяти, шестой, седьмой, соединен с вторым разрядным выходом восьмой и .девятый разрядные выходы первого регистра, третий разрядный первого регистра соединены с синхро5 выход которого соединен с входом раз- входами соответственно второго, тререшения записи второго регистра, груп- тьего, четвертого и пятого триггеров, па разрядных выходов которого являет- информационные входы которых соедися группой выходов номера параметра иены с выходом блока оперативной паустройства, вторая группа разрядных 10 мяти и с вторым входом элемента И, выходов первого регистра соединена с выход которого соединен с и-м входом входами с первого по (n-5)-й группы группы адресных входов блока постоян- адресных входов блока постоянной па- ной памяти, выходы второго, третьего, мяти, четвертый разрядный выход пер- четвертого и пятого .триггеров являютвого регистра соединен с вторым вхо- 1д ся соответственно первым, вторым, дом элемента ИЛИ, пятый разрядный третьим и четвертым выходами группы выход первого регистра соединен с выходов кода параметра устройства.

Т а б л и ц а 5

М п/п

Зна чение разрядов параметр после су мировани

ЗначеАдре блок

5 ес раэяда ние ра рядов параме ра до суммировани

5 00 5

2 05 О

3 О2 О

4 ОЗ.г

5 04

6 05 0

7 06 0

8 07 О. 2

О

Таблица 2 держание микропрограимных слов (ячеек ПЗУ) Номер нага про- I

Адрес испол» няемого инкрО программ ного слова (восъм) Коьачентарий ку" и рес ,пзу (восъм)

I рес ,озу освищи

6 граммы

00 Î И Î Î О

Вход в микропрограииу сумин рования о1

Считывание содержимого нулевой ячейки ОЗУ. Уход а l028 адрес. если содержимое ОЗУ равйо 1, или - на 02 а адрес, если содер жимое ОЗУ равно О

00 0 0 О О 0

1 Ol

l2

3367013

ПРодолжение табл.2

Комментарий ияемага еку» рес микро и оОЗУ j Х (васьк,) Х

2 02

40 ОO

О О Запись единицы в нулевую ячейку

ОЗУ и уход на 4(! адрес ПЗУ

1 О

1 0 О О

1 О О О О О

О О Запись нуля в нулевую ячейку ОЗУ и уход на ОЗ адрес ПЗУ!

03 00

О 0 О О О.

3 03

04 01

Считывание содерзнмого первой ячейки 03) . Ухоц ка 104Е адрес

ПЗУ, если А !, или на 04 сыч ацрес ЛЗ), если A «О

О1О )Ч

О О Запись единицы в первую ячейку

ОЗУ н уход на 40 адрес ПЗУ

4 04

40 01

1 О 1 О О

104

05 01

О О Запись нуля в первую ячейку ОЗ) и уход на 05 адрес ПЗУ

1 О О О 0

О О О 0 О

Считывание содервнмого второй ячейки ОЗУ. Уход на !ОЬя адрес

ПЗУ, если А „ «!, или на ОЬ адрес ПЗУ, если Л «0 .з !озз

3 05

06, 02

6 06

40 02

О О Запись единицы во вторую ячейку

ОЗУ н уход на 40 адрес ПЗУ

8! О l О 0

О О Запись нуля во вторую ячейку ОЗУ и уход на 07 ядр с ПЗУ

106

07 02

О О О О

О О О 0 О О

7 07!

О 03

Считывание содервимого третьей ячейки ОЗУ к уход на 110 айрес

ПЗУ, если А ОЗУ 1, или на 1Ок адрес ПЗ> если АОЗ,ЗУ О

40 03

8 10

1 0 1 О О

О О Запись ецкницы в третью ячейку

ОЗУ и уход ка 40в адрес ПЗУ

110

ll 03

1 О О О О

О О Запись нуля в третью ячейку ОЭУ н уход на 11 адрес ПЗУ

П р и м е ч а и и е: В случае, если значение всех разрядов параметра едикичнае, управление передается в одиннадцатый адрес ПЗУ, с которого качннается суммирование единицы к следующему параметру.

Таеянца 3

1 (ячеек ПЗУ)

Номер вага иикро програмзв1 дерхимое микропрограммных слов

Комментарий ес Теку

Е ОЗУ нй

1(васьк) адрес

А ПЗУ (васьк! 2

1 40

00 4! О 0 О 0 а О . 0

41 0! 42. О 0 а 0 0 0 0

2 !4! 00 70 0 а а 0

О 0 0

0 0 .0

0 0 0. !42

00 70 О

02 43 0

0 а 0

О а 0

3 142

03 К 0 О U О 0 U 0 з

Анализ содерзнмого 2 разряда, Если 2 О, то переход ва 43 а ад-! рес ПЗУ, тах кзк следующий ео весу разряд назначенного К а

00 7U 0 0

0 О 0

4 143

Номер нага .1=1 .» (1

Адрес Содерканне микропрограммных слав (ячеек ПЗУ) испол

3 5 з 6!!poу .адрес грамм» !А ПЗУ ного (васьк) слова ! васьк.) Адрес испол няемого инкропрогра!ее" кого слова (восьм) ч

Анализ содерзнмого 2 разряда нладвего параметра. Если 2ч 1, то переход на 4!а адрес ПЗУ, так как мяадвий разряд назначенного

К «О

Э

Анализ соцеркимого 2 разряда.

Ф

Если 2 1, то переход на !42 ад8 рес ПЗУ> так как следукщнй по весу разряд назначенного К !

13Ь70) 3

Т ° бледа

Содеряимое апропрограммяык слоя (ячеек ПЭУ) Адре испо яяемо

HNK P программ кого слов (вос

Номер . нега .!

I

Комментарий

Адрес

ЛТ ФЭ (кось

В Ъ

Т

О Зались нуля в нулевую ячейку ОЭУ

О Зались яуля з первую ячейку ОЭУ

О . Запись нуля во вторую ячейку ОЭУ

00 62

0 l 63

О О О

1 О О О

1 О . 0 О 0 О 0

О О О

О V О

02, 64 1 О О 0

ЬЭ.

О . Эапнсь муля в третью ячейку ОЗУ я передача управления в ячейку с адресом

1 О 0 О

64.Таблица 5

Значение микропрограммных слов (ячеек ПЗУ) Канментарий

Т Y Т ь т

Тек уний адрес Л 1 (восьмернчяая) Алрес

А ВОЗУ (восюмеричиая) Т! Т Т ! !

Вывод 2 разряда ОЗУ

0 0 l 0 0 О

71!

Вывод 2 разряда ОЗУ

01 72

О О О

Вывод 2 разряда ОЗУ

72

83 74

О О О О

Вывод 2 разряда ОЗУ

Вывод вице параметра

О 1 О О О Ь О О

Адрес ислолияеиого микропрограммного слова (восьме ричиая) й

73 . 0 О О О

75 . О О U О

О О

1 U

0 0

О О

О О

О О

О О

1 0

Вывод другик параметров, Произ водятся аналогично

Инкрокомаидиое слово обвулеюза триггара 3

А/ Ч К2 УЯ У4 УЮ ЧБ У7 У8 А2 УУ

0 П 7+J П+Я

1367013

eua2

1+7 К К+1

1 367 013 шина 8

Устройсваа (иетка 5реиени

)blJf086 р йеФ"4 ю

Ф 5: ó» 44)

8bN00 "1 муяотиЬаГра вора 4

ВЫХОд

ПЯУ2

ВыхОд

Юурерного регистра

Редактор Н Р1выдкая Техред А Кравчук Корректор 0 Кравцова

Заказ 6840/48 Тираж 704 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