Микропрограммное устройство управления с контролем переходов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения микропрограммируемых микропроцессорных систем . Целью изобретения является повышение достоверности функционирования за счет контроля не только линейных, но и ветвящихся участков микропрограмм , Микропрограммное устройство управления содержит блок.формирования адресов, память микропрограмм, регистр микрокоманд, схему сравнения, регистр начального адреса, сигнатурный анализатор условий, сигнатурный анализатор адресов микрокоманд и преобразователь эталонных сигнатур. Устройство обеспечивает контроль трасс выполнения микропрограмм. Введение сигнатурного анализатрра условий,- сигнатурного анализатора адресов,.преобразователя эталонных сигнатур обес- g печивает достижение поставленной цели. 4 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН др 4 G 06 F 9/22, ll/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21)4184586/24-24 (22) 19.01.87 (46) 23.07.88. Бюл. У 27 (72) А.Ю. Кряжев, А.С. Календарев и В.В. Новоселов (53) 681.325(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 711573, кл. G 06 F 9/22, l978.

Авторское свидетельство СССР

В 966694, кл. G 06 F 9/22, 1980. ! (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ С КОНТРОЛЕМ ПЕРЕХОДОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может .быть использовано для построения микропро" граммируемых микропроцессорных систем. Целью изобретения является повы„„Я11„„1411743 А 1 и!ение достоверности функционирования за счет контроля не только линейных, но и ветвящихся участков микропрограмм. Микропрограммное устройство управления содержит блок .формирования адресов, память микропрограмм, регистр микрокоманд, схему сравнения, регистр начального адреса, сигнатурный анализатор условий, сигнатурный анализатор адресов микрокоманд и преобразователь эталонных сигнатур. Устройство обеспечивает контроль ерасс

4 выполнения микропрограмм. Введение сигнатурного анализатора условий, сигнатурного анализатора адресов,.пре образователя эталонных сигнатур обеспечивает достижение поставленной цели. 4 ил.

1411743

Изобретение относится к вычисли- тельной технике и может быть использовано для построения микропрограммных микропроцессорных систем.

Цель изобретения — повышение дос5 тов ерности функционирования, устройства эа счет контроля линейных и ветвящихся участков микропрограмм.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 . пример неконтролируемого участка микропрограммы в известном устройстве; на фиг. 3 — пример участка микропрограммы предлагаемого устройства; на фиг. 4 — временные диаграммы работы устройства.

Микропрограммное устройство управления содержит блок l формирования адреса, сигнатурный анализатор 2 20 условий, регистр 3 начального адреса, сигнатурный анализатор 4 адресов, память 5 микропрограмм, преобразователь 6 эталонных сигнатур, регистр 7 микрокоманд, схему 8 сравнения, вход 25

9 условий, информационный выход 10, выход 11 признака ошибки и вход 12 синхронизации.

На фиг. 2 и 3 символами X,Х „X9 обозначены микрокоманды, в которых 30 осуществляются условные переходы,. символами О„,О,О,...,О и О,„ микрокоманды при корректной реализации микропрограммы, символами 0 1

ОС1,..., О 1 — микрокоманды, реалиэуе- 35

h мые в дефектной микропрограмме. Блок

1 формирования адреса выполняет функцию формирователя адресов микрокоманд по информационным сигналам условий, поступающим на вход 9 устройства40 из операционной части микропроцессорной системы. В качестве блока 1 формирования адреса может быть использована, например, БИС К 1804 ВУ 4, вход СС которой является внешним вхо-45 дом устройства, а выход У соединен с адресными входами памяти 5 микропрограмм. Обработка условий осуществляется в зависимости от сигналов управления на входах инструкций БИС

К 1804 ВУ 4. Сигнатурный анализатор 2

50 условий может быть реализован на сумматорах по модулю два и последова. тельном регистре и предназначен для фомирования сигнатуры по сигналам

: условий, поступающим на вход 9 устройства.

Регистр 3 начального адреса и ре.гистр 7 микрокоманд могут быть реализованы, например, на 8-разрядных регистрах К 1804 ИР2 и предназначены соответственно для фиксации начального адреса контролируемого участка микропрограммы и слова микрокоманды, формируемого на выходе 10 устройства.

Сигнатурный анализатор 4 адресов работает по паралельному принципу действия и предназначен для получения сигнатуры адресов микрокоманд, формируемых в блоке 1.

Память 5 микропрограмм реализуется ка основе любых БИС постоянной памяти, например К556 РТ6, К556 РТ7 и др. Преобразователь 6 эталонных сигнатур реализуется на программируемых логических матрицах (IUIM ) типа К556

PTl, K556 РТ2.

Схема 8 сравнения реализуется на основе серийных компараторов К555

СП1 u D-триггера, включенного на выходе схемы сравнения. При наличии сигнала разрешения по срезу синхроимпульса на С-вход D-триггера поступает импульс, по которому сигнал о совпадении или несовпадении кодов фиксируется в D-триггере и поступает на выход 11 устройства.

Устройство работает следующим образом, По последней микрокоманде (MK) предыдущего участка микропрограммы в регистре 7 микрокоманд (РгМК) ус-, танавливается признак начальной установки. В блоке 1 вырабатьвается адрес первой микрокоманды контролируемого участка. По фронту первого синхроимпульса участка при наличии признака начальной установки адрес записьвается в регистр 3 начального адреса (PrHA), сигнатурный анализатор 4 адресов (САА) и сигнатурный анализатор 2 условий (САУ), формируя их начальную установку. Признак начальной установки сбрасывается.

На каждом такте контролируемого участка на информационном входе блока

1 формирования адреса устанавливаются условия, которые обрабатываются в соответствии с инструкциями, установленными на информационных входах блока.

При выполнении микрокоманд участка. в сигнатурном анализаторе 4 адресов осуществляется свертка адресов этих микрокоманд . Поскольку различным значениям адресов соответствуют различные трассы при выполнении участка, 1411743 то каждому из возможных их сочетаний должна соответствовать своя эталонная сигнатура трассы. Зталонная сигнатура формируется с помощью ПЛМ в преобра5 эователе 6 эталонных сигнатур как функция начального адреса участка и сигнатуры кодов условий, имевших место при выполнении данного участка.

В схеме 8 сравнения эталонная сигнатура и сигнатура фактических адресов микрокоманд сравниваются. В случае совпадения сигнатур на выходе ll формируется сигнал исправности, при несовпадении — сигнал ошибки. Формирование сигнала на выходе 11 признака ошибки осуществляется при наличии управляющего сигнала в регистре микрокоманд по срезу последнего синхроимпульса контролируемого участка (фиг.4).

Пример 1. Формирование адреса эталонной сигнатуры. В блок-схеме алгоритма микропрограммного управления вьделяют участки по правилу: КоН 25 цом участка является блок, которому предшествует слияние ветвей блок-схемы. Начало следующего участка совпадает с концом предьдущего. Пример вьделенного таким образом участка приведен на фиг. 3, где О„ -Π— опе- рации в операционной части, а Х „-Х вЂ” проверяемые условия ветвления. Пусть первая микрокоманда участка, выполняющая.операцию О„ и безусловный переход к следующей, располагается в ячейке памяти микропрограмм с адресом (001)„ . При вхождении в данный участок этот адрес загружается в регистр

3 начального адреса, где и хранится 40 до окончания участка. Кроме того, сигнатурные анализаторы адресов и условий устанавливаются в начальное состояние 0001.

Поскольку различным значениям Х соответствуют различные адреса микро- команд (а значит и трассь1) участка, то каждому из возможных сочетаний (сигнатур) условий соответствует эта— лонная сигнатура адресов при выполнении участка. Таким образом, трассе с Х1=0, Х =1 соответствует адрес, старшие разряды которого (00!) < установлены в регистре начального адре" са, младшие разряды адреса сигнатуры формируются в сигнатурном анализаторе условий. На фиг. 3 приведены значения сигнатур в сигнатурном анализаторе условий при выполнении контролируемого участка. Несмотря на широкий формат адреса сигнатуры (в данном примере 28 разрядов) не все возможные комбинации адреса используются, что определяется построением микропрограмм. В приведенном примере не могут совместно выполняться условия

Х =О, Х =1, Х„=l, Х =0 и другие сочетания. Па этой причине в качестве преобразователя эталонных сигнатур предпочтительно испольэовать ПЛИ по сравнению, например, с ПЗУ.

Примером 2 демонстрируется расширение функциональных возможностей предлагаемой схемы по сравнению с известной.

Пример 2. Пусть микрокоманда, выполняющая операцию О и безусловный переход к выполнению О, имеет адрес (OFF) << . Зтот адрес формируется и контролируется при выполнении условия Х =1. Пусть дефект, возможный в схеме, изменяет блок-схему алгоритма так, как показано на фиг. 3.

После выполнения условия X =0 реали1 зуется и операторов 0 1,0д,...,О 1, обусловленных дефектом. По выполнению последнего оператора 0,1 выполнеЬ ние микропрограммы продолжается и осуществляется анализ условия Х 1.

Если это условие выполняется, выбирается микрокоманда с адресом (QFF), реализующая операцию О .

Поскольку в известном устройстве контролируется только адрес микрокоманды по выполнению условия Х =1, то этот дефект не будет обнаружен. Единственной возможностью обнаружения . дефекта является пошаговый контроль микропрограммы, т.е. введение контрольных точек после каждой микрокоманды, что влечет за собой увеличение блока ассоциативной памяти до размеров блока памяти микрокоманд.

В реальных микропроцессорных системах такое увеличение объема оборудо" вания нежелательно.

В предлагаемом устройстве выполнение и дефектных операторов приводит к искажению кода, по которому формируется сигнатура. Поскольку каждая микрокоманда выполняется за один такт, то искаженный код условий при реализа" ции микропрограммы имеет вид:

0000 0000 0000 0010.. ° .1, где точкой и

1411743 обозначен неопределенный код условий, сформированный при реализации дефект" ных операторов, . (1,0). Сигнатуры от искаженного и неискаженного кодов различны, что вызывает появление различных эталонных сигнатур трассучастка. При несовпадении сигнатуры фактических адресов трассы с эталон ной сигнатурой в схеме сравнения фор- 10, мируется сигнал о неисправности и дефект будет обнаружен.

Таким образом, сигнатурный анализа-, тор условий позволяет формировать сов- 5 местно с регистром начального адреса адреса, эталонных сигнатур трасс контролируемого участка. Формирование сигнатуры по коду условий, вырабатываемому операционной частью микропро- 20 цессорной системы под управлением предлагаемого устроиства, позволяет контролировать конкретную реализацию . микропрограммы. Сигнатурный анализа(1 тор адресов позволяет формировать сигнатуру адресов микрокоманд при фактическом выполнении микропрограмм, что позволяет проконтролировать любой возможный участок микропрограммы и в случае неисправности выдать соот- З0 ( ветствующий сигнал. Формула изобретения ( (!

Микропрограммное устройство управ- BS

iления с контролем переходов, содержа,щее блок формирования адреса, память о ,микропрограмм, регистр.микрокоманд, регистр начального адреса, схему сравнения, причем вход условий уст- 40 ройства соединен с входом управления модификацией адреса блока формирования, адреса, выход которого соединен с адресным входом памяти микрокоманд, . выход которой соединен с информацион- 45 ным входом регистра микрокоманд, выход поля микроопераций которого является информационным выходом устройства, вход синхронизации устройства соединен с входом синхронизации блока формирования адреса, входом синхронизации схемы сравнения, входом синхронизации регистра начального адреса, входом синхронизации регистра микрокоманд, выход поля следующего адреса которого соединен с информационным входом блока формирования адреса, выход признака режима контроля регистра микрокоманд соединен с входом разрешения сравнения схемы сравнения, выход которой является выходом признака ошибки устройства, o T л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности функционирования за счет контроля не только линейных, но и ветвящихся участков микропрограмм, дополнительно содержит сигнатурный анализатор условий, сигнатурный анализатор адресов, преобразователь эталонных сигнатур, причем вход условий устройства соединен с информационным .входом сигнатурного. анализатора условий, выход которого соединен с первым входом преобразователя эталонных сигнатур, выход которого соединен с первым информационным входом схемы сравнения, вход синхронизации устройсва соединен с входами синхронизации сигнатурных анализаторов условия и адресов, выход блока формирования адреса соединен с информационными входами регистра начального адреса и сигнатурного анализатора адресов, выход которого соединен с вторым информационным входом схемы сравнения, выход регистра начального адреса соединен с вторым

-входом преобразователя эталонных сигнатру, выход признака начальной установки регистра микрокоманд соединен с входами начальной установки регистра начального адреса и сигнатурных анализаторов условия и адресов.

1411743

1411743

РУ= (Хр=/

Тапвадий Фюд йиад ГА адреаад Ьдад ЮА углойсы

Аиад схемы араЖче,жуя, фиа. Ф

Составитель A. Сошкин

Редактор П. Гереши Техред М.1 оданич Корректор В. Бутяга

Заказ3б55/44

Производственно-полиграфицеское предприятие, r, Ужгород, ул, Проектная, 4

Р

AhpdpNitgиФ/ФФ/Й йеад ф чю Уст. ра еред grrA ! 3ытад БВП (Инфариацианыий

Ьад у-д,у

Тираж 704 Подписное

ВПИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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