Микропрограммное устройство управления

 

Изобретение относится к автоматике и ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ технике и может быть использовано при разработке микропрограммных устройств управления и средств диагностирования отказоустойчивых вычислительных систем. Цель изобретенияраспшрение области применения за счет обеспечения возможности управления группой объектов при наличии в них отказов. Устройство содержит блок памяти микрокоманд , регистры кода команды, адреса , микроопераций, первый и второй триггеры управления., триггер пуска, блок памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования, генератор тактовых импульсов, дешифратор, счетчик , мультиплексор логических условий , мультиплексор адреса, группу коммутаторов данных, первую и вторую группы шинных формирователей, четыре элемента И, элемент ИЛИ. 5 ил. i (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1

ПИ 4 G 06 F 9 22 ii 00

ОПИСАКИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М

«МЪ44Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4106011/24-24 (22) 07.08.86 (46) i5.03.88.Бюл. М 10 (72) Г.Н.Тимонькин, В.С.Харченко, С. Н. Ткаченко, С, Б. Никольский, В.Л. Кукуруз а, Г. К. Подз олов, Ю.M.Ãíåäîâñêèé и H.È.Õëåáíèêîâ (53) 681.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

1(955060 кл. G Ob F 9/22, 1980.

Авторское свидетельство СССР

1(.- 1142833, кл. G Oe F 9/22, G 06 1 ll/00, 1983. (54) 1"(ИКРОПРОГРА1Ф1НОЕ УСТРОИСТВО УПР АВЛ ЕНИЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке микропрограммных устройств управления и средств диагностирования отказоустойчивых вычислительных систем.

Цель изобретения.. — расширение области применения за счет обеспечения возможности управления группой объектов при наличии в них отказов. Устройство содержит блок памяти микрокоманд, регистры кода команды, адреса, микроопераций, первый и второй триггеры управления., триггер пуска, блок памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования, генератор тактовых импульсов, дешифратор, счетчик, мультиплексор логических условий, мультиплексор адреса, rpynny коммутаторов данных, первую и вторую группы шинных формирователей, четыре элемента И, элемент ИЛИ. 5 ил.

1 1381506 2

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке микропрограммных устройств управления и средств диагностирования отказоустойчивых вычислительных систем.

Целью изобретения является расширение области применения эа счет обеспечения воэможности управления группой объектов при наличии в,них отказов.

На фиг. l показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — функциональная схема мульти- 15 плексора; на фиг. 3 — функциональная схема коммутатора данных; на фиг. 4 функциональная схема блока начальных адресов микропрограмм диагностирования на основе программируемой логи- 20 ческой матрицы; -на фиг. 5 — временная диаграмма работы устройства в различных режимах функционирования.

Микропрограммное устройство управления (фиг.1) содержит блок 1 памяти 2э

MHKpoKoMBHjI, регистр 2 адреса, регистр 3 кода команды, регистр 4 микроопераций, второй регистр 5 управления, первый триггер 6 управления, триггер 7 пуска, блок 8 памяти на- 30 чальных адресов микропрограмм диагностирования, генератор 9 тактовых импульсов, дешифратор 10, счетчик 11, мультиплексор 12 логических условий, мультиплексор 13 адреса, группу объектов управления (0У) 14. 1 — 14.N группу коммутаторов 15. I — 15.N данных, первую lb. I — 16.N и вторую !7.1-17.N группы шинныхформирователей, первый !8, второй 19, 40 четвертый 20, третий 21 элементы И, элемент И IИ 22, шину 23 микрооперации, шину 24 логических условий, шин> 25 данных, вход 26 кода операций устройства, вход 27 остано- 45 ва устройства, вход 28 пуска устройства а, единичный выход 29 триггера 6 управления, единичный выход 30 триггера 5 управления, выходы конца восстановления 3 1, конца работы 32, кон50 ца команды 33 регистра 4 микроопераций, выход 34 мультиплексора 12, выход 35 модифицируемого разряда адреса выхода постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 1, выходы 36.1-36.N дешифратора 10, выход 37 регистра 4 микроопераций, выход 38 разряда упГ равления шины 23 микроопераций,выход

39 конца микроопераций ПЗУ 1, второй

40,1 и первый 40.2 выходы генератора 9, выхоДы 41 и 42 соответственно

l второго 19 и первого 18 элементов

И, входы-выходы 43. 1-43.N устройства, информационные выходы 44. 1-44 ° N устройства, выход 45 блока 8 памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования, выход 46 разряда признака ошибки шины 24 логических усло— вий, информационные входы 47.1-47.N устройства, выход 48 кода логических условий ПЗУ l, выход 49 признака ошибки диагностирования и восстановления ПЗУ !.

Мультиплексор !2 (фиг. 2) содержит коммутатор 50, элемент ИЛИ 51, дешифратор 52, группу 52.1 — 52.п выходов дешифратора 52, группу 53.1

53.r.+1 выходов шины 24 логических условий.

Коммутатор 15.i данных (фиг.З) содержит первый 54, второй 55 блок магистральных элементов, элементы

И 56, 57.

Блок 8 памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования (фиг.4) содержит группу элементов

НЕ 58.1 — 58.5, две. группы резисторов, матрицу элементов И. Блок 8 памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования построен на программируемой логической матрице.

Функционирование устройства можно условно разделить на следующие режимы работы: режим реализации рабочих микропрограмм, режим диагности° рования и восстановления, Режим реализации рабочих микропрограмм.

8 исходном состоянии все триггеры, счетчик и регистры микропрограммного устройства управления и диагностирования находятся в нулевом состоянии. В регистре 4 микроопераций записан код, содержащий единичное значение в разряде, соответствующем микрооперации Конец команды на выходе ЗЗ.

Работа устройства начинается по сигналу "Пуск, поступающему на вход

28 устройства и устанавливающему триггер 7 в единичное состояние. По единичному сигналу с единичного выхода триггера 7 генератор 9 начинает формировать на своих выходах

40,! и 40.2 две сдвинутые друг относительно друга последовательности тактовых импульсов Г, и

1381506

По тактовому импульсу -, код операции (начальный адрес микропрограммы) заносится в регистр 2. С выхода регистра 2 поступает исполни5 тельный адрес первой микрокоманды на вход. ПЗУI, из которого считывается первая микрокоманда. С выхода 39 конца микроопераций ПЗУ1 поступают сигналы микроопераций на вход регист- !О ра 4 и записываются в него по тактовому импульсу . С выхода 47. 1 ОУ через блок 17. 1 шинных формирователей, шину 24 логических условий на вход мультиплексора 12 поступают сиг- 15 налы значений логических условий, так как на выходе ЗЬ.! дешифратора

10,присутствует единичный сигнал. 0 выхода 35 ПЗУ1 на вход мультиплексора 12 поступает модифицируемый разряд адреса кода адреса микрокоманды.

Одновременно с выхода 48 кода логических условий ПЗУ! на вход мультиплексора 12 поступает код логических условий, который осуществля- 25 ет выбор значения логического условия, поступающего с выхода 47, ОУ.

Выбранное значение логического условия с выхода коммутатора 50 поступает одновременно на вход элемента 3р

ИЛИ 51 со значением сигнала модифицируемого разряда адреса на входе

53,n+I информационного входа 24 мультиплексора 12 (см.фиг.2). Если происходит модификация модифицируемого

35 разряда адреса, то последовательный ход микропрограммы нарушается и проФ исходит переход микропрограммы в соответствии со значением модифицируемого разряда адреса. Если модификации модифицируемого адреса нет, то последовательный ход микропрограммы не нарушается ° Таким образом, происходит формирование кода исполнительного адреса очередной микрокоманды, 45 который проходит через мультиплексор

l3 под воздействием нулевых сигналов с выходов 3! и 33 регистра 4, выходor29 и 30 соответственно триггеров Ь и

5 и записывается в регистр 2 по оче50 редному тактовому импульсу г, . В дальнейшем устройство работает аналОгичнО. 11о тактовОму импульсу lg B регистр 2 записывается исполнительный адрес очередной микрокоманды, по

55 тактовому импульсу в регистр 4 записываются сигнально микроопераиий,пос— тупаюшие через шину 23 и блок 1 6. 1 шинньк формирователей на вход объекта.

Режим диагностирования и восстановления, В данном режиме при реализации рабочих микропрограмм с выхода 46 разряда LIHHbl 24 логических условий поступает единичный сигнал, который по тактовому импульсу осуществляет установку триггера 6 управления в единичное состояние. По единичному сигналу с единичного выхода 29 триггера Ь с мультиплексора !3 адреса поступает на вход регистра 2 начальный адрес микропрограммы диагностирования с выхода 45 блока 8, и по тактовому импульсу l код адреса эапи1 сывается в регистр 2. По начальному адресу микропрограммы диагностирования с выхода регистра 2 на вход ПЗУ I поступает исполнительный адрес микрокоманды микропрограммы диагностирования. С выхода 39 ПЗУ! поступают сигналы микроопераций на вход регистра 4 и записываются в него по тактовому импульсу г . Сигналы микроопераций с выхода регистр а 4 поступают через шину 23 и коммутатор 15.! на

Объект 14. 1. От объекта с выхода

47. 1 через шину 24 на вход мультиплексора 12 псступают сигналы логических условий, -Б поле кода логических условий ПЗУI задается код этого условия, а код адреса модифицируется значением проверяемого логического

УСЛОВИЯ, lIo последней микрокоманде микропрограммы диагностирования, если

ОУ 14,! исправен, с выхода 31 регистра 4 формируется единичный сигнал

Конец восстановления и с выхода

33 — нулевой сигнал "Конец команды .

Единичный сигнал "Конец восстановления поступает на вход элемента

И !9 и разрешает прохождение очередного тактового импульса г, по,которому триггер Ь сбрасывается в нулевое состояние, По единичному сигналу "Конец восстановления" с выхода

31, нулевому сигналу "Конец команды" с выхода 33 регистра 4, единичному сигналу с выходов 29 и Я соответственно триггеров Ь и 5 мультиплексор ! 3 разрешает прохождение кода операций с выхода регистра 3 на вход регистра 2. ПО очередному тактовому импу- ьсу . в регистр 2 записывается код начального адреса рабочей микропрограммы, который поступает на вход 113>1. Iio коду адреса считывает5 138!Я)Ь 6 ся первая микрокоманда рабочей микропрограммы. Сигналы микроопераций поступают на первый объект.

Формирование кода адреса микрокоманды микропрограммы диагностиро5 вания осуществляется аналогично коду адреса микропрограммы рабочей микропрограммы.

При функционировании предлагаемого устройства в режимах реализации рабочих микропрограмм диагностирования и восстановления используются общие области памяти ц ПЗУ1. При поступлении нулевого сигнала с выхода

29 триггера Ь на вход мультиплексора !2 в устройстве осуществляется режим реализации рабочих микропрограмм. В данном режиме при поступлении сигнала признак ошибки ОУ 14.1 проверяется на работоспособность. В случае отказа объекта 14.1 при реализации микропрограмм диагностирования и восстановления с выхода 49 ПЗУ1 поступает единичный сигнал Не норll ма диагностирования и восстановления на вход элемента И 20 и разрешает прохождение тактового импульса на вход счетчика 11, увеличивая содержимое последнего на единицу. На выходе счетчика 11 формируется код, который поступает на вход дешифратора 10. На выходах 36.1 и 36.2 дешифратора 10 формируются управляющие сигналы, отключающие ОУ 14.1 и подключающие ОУ !4.2. Объект 14.2 начи35 нает функционировать с данным устройством в режиме реализации рабочих микропрограмм, 40

В случае отказа ОУ 14. 2 подключа-. ется следующий объект. При последующих отказах объектов происходят аналогичные подключения. Если при реализации рабочих микропрограмм происхо- 45 дит отказ объекта 14.11, то с выхода счетчика 11 по сигналу "Признак ошибки диагностирования и восстановления, поступающему с выхода 49ПЗУ, формируется сигнал, который сбрасывает триг50 гер 7 в нулевое состояние, и генератор 9 прекращает выдавать с выходов

40.2 и 40. 1 тактовые импульсы 1, и

"2

Формирование тактовых импульсов

О и прекращается также при пос-., туплении единичного сигнала Конец работы" с выхода 32 регистра 4, который формируется после реализации всех рабочих микропрограмм.

Формул а и з о б р е т ения

Микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр кода команды, регистр микроопераций,мультиплексор адреса, мультиплексор логических условий, первый триггер управления, триггер пуска, генератор тактовых импульсов, первый и второй элементы И,причем вход кода команды устройства соединен с первым информационным входом мультиплексора адреса, выход немодифицируемых разрядов адреса поля адреса блока памяти микрокоманд соединен с вторым информационным входом мультиплексора адреса, выход которого соединен с информационнымвходом регистра адреса, выход которого соединен с адресным входом блока памяти микрокоманд, выход модифицируемого разряда адреса поля адреса которого соединен с информационным входом мультиплексора логических условий, выход которого соединен с вторым информационным входом мультиплексора адреса, выходы поля логических условий и поля микроопераций блока памяти микрокоманд соединены соответственно с управлявшим входом мультиплексора логических условий и с информационным входом регистра микроопераций, вход логических условий устройства через шину логических условий соединен с информационным входом мультиплексора логических условий, вход пуска устройства соединен

° с входом установки в "1" триггера пуска, выход которого соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом синхронизации регистра микроопераций и первым входом первого элемента И, выход которого сое-. динен с входом установки в "0" первого триггера управления, выход вто рого элемента И соединен с входом синхронизации первого триггера управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения устройства эа счет обеспечения возможности управления группой объектов при наличии в них отказов, оно содержит второй триггер управления, счетчик, дешифратор, блок памя-

7 138 150Ь 8 ти начальных адресов микропрограмм диагностирования, группу коммутаторов данных, первую и вторую группы шинных формирователей, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ,причем вход кода команды устройства сое— динен с информационным входом регистра кода команды, выход которого соединен с третьим информационным 1ð входом мультиплексора адреса и адресным входом блока памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования, выход которого соединен с четвертым информационным входом мульти15 плексора адреса, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом второго элемента И и с первым входом третьего элемента

И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, i-й выход которого (i = 1, N, где N количество управляю1цих выходов устройства) соединен с входом разреше- 25 ния передачи i-ro шинного формирователя первой группы, выход которого соединен с i-м управляющим выходом устройства, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с входами синхронизации второго триггера управления, регистра адреса и первым входом четвертого элемента И,выход которого соединен с входом синхронизации регистра кода команды, выход признака конца команды регистра микроопераций соединен с первым управляющим входом мультиплексора адреса и вторым входом четвертого элемента

И, выход признака конца восстановле40 ния регистра микроопераций соединен с вторым управляющим входом мультипл е ксор а адреса и вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом установки в "011 вто45 рого триггера управления, прямой выход которого соединен с третьим управляющим входом мультиплексора адреса, прямой выход первого триггера управления соединен с входом синхронизируемой установки в "1" второго триггера управления, с информационным входом мультиплексора логических условий и с четвертым управляющим входом мультиплексора адреса, вход признака ошибки устройства через шину логических условий соединен с входом синхронизируемой установки в

11 1!

1 первого триггера управления,инверсный выход которого соединен с вторым входом второго элемента И,выход йризнака конца работы регистра микроопераций соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход поля кода диагностирования и восстановления блока памяти микрокоманд соединен с вторым входом третьего элемента И, выход переполнения счетчика соединен с вторым входом элемента ИЛИ,вход останова устройства соединен с третьим входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в "0" триггера пуска, i-й выход де— шифратора соединен с входом подключения информационного входа i-го шинного формирователя второй группы к нине логических условий и с первым управляющим входом i-го коммутатора данных групйы, выход регистра микроопераций соединен через шину микроопераций с i-ми информационными выходами устройства, i-й информационный вход устройства соединен с информационным входом i-го шинного формирователя второй группы, выход которог соединен через шину логических условий с информационным входом мультиплексора логических условий, i-й вход-выход устройства соединен с первым входом-выходом i-ro коммутатора данных, второй вход-выход которого соединен с шиной данных, выход разряда управления регистра микроопераций через шину микроопераций соединен с вторым управляющим входом i-го коммутатора данных.

138 ) 506

138 l506

„„„Ксор лоааСНих УС ь"

l38I506

1381506

Редактор И.Рыбченко

Заказ 1185/45

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

Ъ Ч

Составитель A. Михайлов

Техред Л. Олийнык Корректор И.Муска

Тираж 704 Подпи с н ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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