Микропрограммное устройство управления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке ЭВМ и вычислительных и управляющих систем. Целью изобретения является увеличение глубины контроля устройства. Микропрограммное устройство управления содержит блок памяти микрокоманд с полями признака работы, кода микроопераций, кода логических условий и адреса, регистры адреса и микроопераций, мультиплексоры адреса и логических условий, первый и второй дешифраторы, триггер, триггер пуска, генератор тактовых импульсов, триггер ошибки, с первого по седьмой элементы ИЛИ, с первого по третий элементы И, первый и второй ключи с тристабильным выходом, блок ключей с тристабильным выходом, элемент И-НЕ, элемент задержки. В устройстве реализован режим диагностики в отключенном состоянии (триггер пуска в нулевом состоянии), что позволяет увеличить глубину контроля. 2 ил.

ÄÄSUÄÄ 1476465 А1 (5y) 4 G 06 F 9/22, 11 /00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф; ., фФ СОЮЗ СОВЕТСНИХ ", д „. .- -- СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4 167 257/24-24 (22) 26.12.86 (46) 30.04.89. Бюл. ¹ 16 (72) С,С. Мощицкий, Г.Н. Тимонькин, В.С. Харченко, П.Е ° Марков, С.Н. Ткаченко и В.А. Ткаченко (53) 681.32 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 596947, кл. G 06 F 9/22, 1978, Авторское свидетельство СССР

N - 1110121, кл. G 06 F 9/22, 1985. (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕНИЯ (57) Из об ре тение отно сится к ав томатике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке ЭВМ и вычислительных и управляющих систем. Целью изобретения является увеличение глубины контроля

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, и может быть использовано при разработке устройств управления ЦВМ и вычислительных и управляющих систем.

Целью изобретения является увеличение глубины контроля устройства.

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого микропрограммного устройства управления; на фнг.2функциональная схема коммутатора контроля.

Устройство (фиг.1) содержит блок

1 памяти микрокоманд (БПМ,с полями режима работы 1,1, кода микроопераций 1.2, кода логических условий 1-3 и адреса 1.4, регистры 2 адреса И 3 устройства.. Микропрограммное устрой-l ство управления содержит блок памяти микр ок оманд с полями приз н ак à р аб оты, кода микроопераций, кода логических условий и адреса, регистры адреса и микроопераций, мультиплексоры адреса и логических условий, первый и второй дешифраторы, триггер, триггер пуска, генератор тактовых импульсов, триггер ошибки, с первого по седьмой элементы ИЛИ, с первого по третий элементы И, первый и второй ключи с тристабильным выходом, блок ключей с тристабильным выходом, элемент И-HE элемент задержки, В устройстве реализован режим диагностику в отключенном состоянии (триггер пуска в нулевом состоянии), что позволяет увеличить глубину контро,ля. 2 ил.

2 Фею микроопераций, мультиплексоры 4 адре- 4 са И 5 логических условий, первый и второй дешифраторы 6 и 7, коммутатор

8 контроля, триггер 9, триггер 10 пуска, генератор 11 тактовых импульсов с первым 11.1 и вторым 11.2 выходами, триггер 12 ошибки, первый

13, второй 14, третий 15, четвертый

16 и пятый 17 элементы ИЛИ, первый 18 и второй 19 элементы И, первый 20.1, второй 20. 2, ключи с тристабильным выходом, блок 20.3 ключей с тристабильным выходом, выход 21 младшего разряда поля адреса БПМ 1, вход 22

1-k-го сигналов пуска устройства, выход 23 ошибки устройства, первый

24 и второй 25 двунаправленные входы з 1476465 а (выходы режима работы устройства, выход 26 микроопераций модуля с выходами 26.1 микрооперации обнуления триггера 12 ошибки и 26.2 микрооперации конца работы, информационный выход 27 устройства, двунаправленный вход), выход 28 устройства, вход 29 логических условий модуля, вход 30 кода операций модуля, первый вход 31 Ið пуска модуля.

° Коммутатор 8 контроля (фиг.2) содержит элемент 32 задержки, шестой элемент ИЛИ 33, элемент И-НЕ 34, третий элемент И 35, седьмой элемент

ИЛИ 36.

Коммутатор 8 контроля (фиг.2) осуществляет контроль за состоянием выходов БПМ 1 при работе устройства в режиме ожидания кода новой операции или адресного кода управления, контроль за правильностью функционирования модуля в режиме диагностики, коммутирует со своего выхода сигнал ошибки на вход триггера 12 ошибки. 25

На входы элемента ИЛИ 33 и элемента И-НЕ 34 в коммутаторе 8 контроля постоянно поступают коды с выходов

1.1, 1.2 и 1.3. Таким образом, на выходах элементов ИЛИ 33 и И-HE 34 3р

"нулевые" сигналы будут соответственно только тогда, когда с выходов 1.1, 1.2 и 1.3 считываются целиком нулевые или единичные коды.

В режиме ожидания из блока 1 считывается ячейка с нулевым адресом, в полях 1.1, 1.2 и 1,3 которой записа.ны нулевые коды, триггер 10 .пуска находится в нулевом состоянии. При 4п этом коммутатор 8 функционирует следующим образом. С выхода элемента

И-НЕ 34 и с инверсного выхода триггера 10 пуска на входы элемента И 35 будут поступать единичные сигналы 45 на инверсном входе элемента И 35 будет нулевой сигнал с выхода элемента 32 задержки. Таким образом, сигнал на выходе элемента И 35 в описанном режиме работы будет полностью определяться сигналом на его втором входе с выхода элемента ИЛИ 33, на входы которого поступает нулевой код с выходов 1,1, 1.2 и 1.3 нулевой ячейки блока 1. В случае появления

ll 11

55 хотя бы одной единицы в этом нулевом коде сигнал на выходе элемента

ИЛИ 33, а следовательно, на выходе элемента И 36 будет единичным, что будет означать ошибку функционирования устройства.

По сигналу диагностики с выхода элемента И 18 устройство переходит в диагностический режим. При этом из БПМ 1 считывается диагностическая ИК, в полях 1.1, 1,2 и 1.3 которой записаны единичные коды, Единич-. ный сигнал диагностики, поступая через элемент 32 задержки на инверсный вход элемента И 35, блокирует возможность формирования элементом

И 35 сигнала ошибки. Величина задержки элемента 32 должна быть не меньше задержки регистра 2 адреса и блока 1. При этом за время блокировки элемента И 35 сигналом с выхода элемента 32 задержки, нулевые коды на входах элементов ИЛИ 33 и И-НЕ 34 успевают полностью замениться единичными с выходов 1.1, 1.2 и 1.3 диагностической ячейки блока 1. С пропаданием единичного сигнала на выходе элемента 32 .задержки на входах элемента И 35 будут единичные сигналы. Таким образом, сигнал на выходе данного элемента при этом определяется целиком сигналом с выхода элемента И-HE 34. Единичным он будет только в случае наличия в единичных кодах с выходов полей 1.1, 1.2 и 1.3 хотя бы одного "нуля", т.е. в случае ошибки.

При работе устройства триггер 10 пуска находится в единичном состоянии и сигнал с его инверсного выхода блокирует формирование сигнала ошибки элементом И 35. Сигналы ошибки с входа коммутатора 8 контроля и выхода элемента И 35 через элемент

ИЛИ 36 поступают на выход коммутатора 8, а далее на вход триггера 12 ошибки и выход 23 ошибки.

В исходном состоянии устройство работает следующим образом. Все эле1t и менты памяти установлены в нуль (цепи установки исходного состояния условно не показаны) . Из БПМ 1 считывается содержимое нулевой ячейки (с нулевым адресом). В ее поле 1.1 записан нулевой код (000), который ,цекодируется дешифратором 6 как сигнал конца команды, Этот сигнал поступает через второй элемент ИЛИ 14 на информационный вход триггера 9, Однако записи в триггер 9 не происходит, так как генератор 11 тактовых импуль5 14 сов не работает и сигнал на синхровходе триггера 9 будет отсутствовать.

Кроме того, сигнал конца команды с первого выхода (000) дешифратора поступает на второй управляющий вход мультиплексора 4 адреса, который пропускает со своего вь|хода на информационный вход регистра ? адреса код операции с входа 30 кода операции.

В полях 1.2 и 1.3 нулевой ячейки также записаны нулевые коды. Все эти нулевые коды поступают на С-вход коммутатора 8 контроля, который контролирует их. В случае появления в этих кодах хотя бы одной "единицы" коммутатор 8 формирует на выходе сигнал ошибки, который переводит в единичное состояние триггер 12 ошибки. Сигнал с выхода триггера 12 ошибки поступает на вход 23 ошибки и через первый элемент ИЛИ 13 па вход установки в "0" триггера .пуска, блокируя тем самым запуск устройства. С выхода 1.4 поля адреса нулевой ячейки блока 1 считывается адрес диагностической микрокоманды.

При этом мультиплексор 5 логических условий по нулевому коду логических условий с выхода 1.3 пропускает на свой выход значение младшего разряда с выхода 21 выхода 1.4 поля адреса.

Адрес диагностической микрокоманды постоянно поступает на второй информационный вход мультиплексора 4 адреса.

Переход устройства в рабочий режим осуществляется по сигналу

"Пуск", поступающему с входов пуска

22 или 31 устройства через четвертый элемент ИЛИ 16 на вход триггера 10 пуска. Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 10 пуска прекращает проверку нулевых кодов нулевой ячейки блока 1 в коммутаторе 8 контроля и блокирует формирование первым элементом И 18 сигнала перевода устройства в диагностический режим. Единичный сигнал с прямого выхода триггера 10 пуска разрешает работу генератора 11 тактовых импульсов. По зад-, нему фронту первого тактового импульса с первого выхода 11.2 генератора

11 в регистр 2 адреса записывается код операции с выхода мультиплексора 4 адреса. Таким образом формируется адрес первой операции. Одновременно с этим по тому же заднему фронту триггер 9 записывает единичный

76465

5 !

О

25, третий вход элемента И 9 первого

55 сигнал конца команды с первого выхода (000) дешифратора 6 (так как с выхода блока 1 считывается по прежнему нулевая ячейка). Единичньп! сигнал с выхода триггера 9 поступает на второй вход второго элемента П !9.

Все первые микрокоманды микропрограмм имеют в поле 1.1 код (О! 1), по которому дешифратор 6 формирует иа своем третьем выходе сигнал попадания в первую микрокоманду микропрограмм. Этот сигнал поступает через второй ключ

20.2 на инверсньп вход второго элемента И 19.

В случае поступления в устройство неправильного кода операции или искажения его разрядов при прохождении через мультиплексор 4 адреса и регистр 2 агреса, или неисправности в блоке 1, дешифраторе 6, единичный сигнал на входе/выходе 25 сформирован не будет и соответственно на инверсном входе второго элемента

И 19 будет нулевой сигнал, При этом в случае ошибки с поступлением на тактового импульса с второго выхода

1! 1 генератора 11 тактовых импульсов элемент И 19 формирует сигнал ошибки, поступающий на коммутатор

8 контроля и далее на вход триггера

12 ошибки. Таким образом осуществляется контроль за правильностью поступающих кодов операций, Если ошибки не произошло, то по заднему фронту тактового импульса с второго выхода 11,1 генератора 1! тактовых импульсов в регистр 3 микроопераций записывается мнкрооперационный код первой !!К микропрограммы, который затем считывается с выхода26 микроопераций модуля, По заднему фронту второго тактового импульса с первого выхода 11.2 генератора 11 с регистра 2 адреса с выхода мультиплексора 4 адреса записывается адрес очередной микрокоманды микропрограммы, Этот адрес поступает на второй информационный вход мультиплексора 4 адреса с выхода 1.4 поля адреса (немодифицируемая часть) и выхода 1,3 поля логических условий через мультиплексор 5 (младший модифииируемый разряд адреса), Поскольку на управляющих входах мультиплексора 4 единичные сигналы отсутствуют, то оН пропускает на выход адресный код со своего второго информационного входа.

147646 i

В микрокомандах ветвления младший разряд адреса формируется следующим образом. Код логических условий поступает с выхода 1.3 на адресный вход

5 мультиплексора 5 логических условий.

Мультиплексор 5 выделяет на свой выход в качестве младшего (модифицируемого) разряда адреса следующей МК значение нужного логического условия со входа 29 логических условий модулй. В линейных же микрокомандах в поле 1.3 записаны специальный код, по которому мультиплексор 5 осуществляет передачу на свой выход значе- 15 ния сигнала с выхода 21 младшего разряда выхода поля 1.4 адреса.

В поле 1.1 признака последних МК микропрограмм записывается код (000), по которому дешифратор 6 МК формиру- 20 ет на своем первом выходе единичный сигнал конца команды. По этому сигналу мультиплексор 4 адреса пропускает с входа 30 на информационный вход регистра 2 адреса очередной код опе- 25 рации.

Сигнал, поступающий с входа/выхода 24 на второй вход второго элемента И 18, если на первом входе первого элемента И 18 будет единичный сиг- 30 нал, т.е. в отключенном состоянии устройства вызовет переход в диагностическией режим. Сигнал диагностики с выхода первого элемента И 18 поступает на первый управляющий вход мультиплексора 4 адреса и В-вход коммутатора 8 контроля..Коммутатор

8 контроля согласно описанному алгоритму своей работы временно прекращает контролировать коды с выходов 40

1.1, 1.2 и 1,3. Мультиплексор 4 адреса по единичному сигналу на своем первом управляющем входе пропускает на свой выход адрес диагностической микрокоманды, который с выхода 1.4 45 нулевой ячейки блока 1 и выхода мультиплексора 5 логических условий в режиме ожидания постоянно поступает на третий информационный вход мультиплексора 4. Сигнал диагностики с выхода элемента И 18 поступает также через третий элемент ИЛИ 15 на синхровход регистра 2 адреса. По заднему фронту этого сигнала на синхровходе регHcTpG 2 адреса происходит 55 запись адреса диагностической микрокоманды с выхода мультиплексора 4 адреса в регистр 2. По этому адресу из блока 1 считывается диагностическая микрокоманда, в полях 1.1, 1.2 и 1.3 которой записаны единичные коды, а в поле 1.4 — адрес нулевой ячейки блока 1 (т.е. нулевой адрес) .

Коммутатор 8 контроля снова начинает контролировать правильность кодов, считываемых с выходов 1.1, 1.2 и 1.3. В случае появления на контролируемых выходах блока 1 хотя бы одного нуля, коммутатор 8 формирует сигнал ошибки, который записывается в триггер 1 2 ошибки, блокирует запуск неисправного устройства и поступает на его выход 23 ошибки. По поступлению в шину 24 следующего сигнала диагностики происходит переход к нулевому адресу.

Формула и з о б р е т е н и я

Микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистры адреса и микроопераций, мультиплексоры адреса и логических условий, триггер пуска, генератор тактовых импульсов, триггер ошибки, первый элемент ИЛИ, пер-. вый элемент И, причем прямой выход триггера пуска соединен с входом задержки генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом синхронизации регистра микроопераций, вход кода операции устройства соединен с первым информационным входом мультиплексора адреса, выход поля старших разрядов адреса блока памяти микрокоманд и выход мультиплексора логических условий соединены соответственно со старшими и младшими разрядами второго информационного входа мультиплексора адреса, выход которого соединен с информационным входом регистра адреса, выход регистра адреса соединен с входом блока памяти микрокоманд, выходи поля микроопераций и поля кода логических условий которого соединены соответственно с информационным входом регистра микроопераций и адресным входом мультиплексора логических условий, вход логических условий устройства и выход младшего разряда поля адреса блока памяти микрокоманд соединены с информационным входом мультиплексора логических условий, выход регистра микроопераций соединен с выходом микроопераций устройства, выход триггера ошибки соединен с выходом ошибки устройства и первым

1 76 i65

10 входом первого элемента ИЛИ, выход разряда микроопераций "Конец работы" регистра микроопераций соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в "0" триггера пуска, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения глубины контроля, оно содержит первый и второй дешифраторы, триггер, второй, третий, четвертый, пятый, шестой и седьмой элементы ИЛИ, элемент И-HF., второй и третий элементы И, элемент задержки первый и второй ключи с тристабильным выходом, причем Выходы поля режима работы поля кода микроопераций и поля кода логических условий блока памяти микрокоманд объединены и соединены с входом шестого элемента И и элемента И-HF, выходы поля режима работы и поля кода логических условий блока памяти микрокоманд соединены соответственно с информационными входами первого и второго дешифрато- 25 ров, выход поля микрооперации блока памяти микрокоманд соединен с информационным входом блока ключей с тристабильным выходом, выход которого соединен с третьим информационным 39 входом мультиплексора адреса и с информационным входом-выходом устройства, первый вход пуска устройства соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, с второго по k-й ВхоДы пуска устройства соединены с (k-1) входами пятого элемента ИЛИ, выход которого соединен с управляющим входом блока ключей с тристабильным входом, с первым входом второго и с 4р вторым входом четвертого элемента ИЛИ и с первым управляющим входом мультиплексора адреса, выход четвертого элемента ИЛИ с.оединен с входом установки В 1 триГrepa пуска пеРВый вы 45 ход первого дешифратора соединен с вторым управляющим входом мультиплексора адреса и вторым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом триггера, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ и входом синхронизации триггера, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, инверсный выход триггера пуска соединен с первым входом третьего элемента И и с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом элемента задержки, третьим управляющим входом мультиплексора адреса и вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом синхронизации регистра адреса, второй выход первого дешифратора соединен с информапионным и управляющим входами первого ключа с тристабильным входом, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И и с первым двунаправленным входом-выходом режима работы устройства, выход второго ключа с тристабильным выходом соединен с вторым входом второго элемента И, с вторым разрядом информационного входа мультиплексора логических условий и с вторым двунаправленным входом-выходом режима работы устройства, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с третьим входом второго элемента И, выход которого соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, третий выход первого дешифратора соединен с информационным и управляющим входами второго ключа с тристабильным входом, выход седьмого элемента ИЛИ и выход разряда микрооперации проверки работоспособности регистра микроопе-, раций соединены соответственно с входами установки "1" и в "0" триггера ошибки, четвертый выход первого дешифратора соединен информационным входом регистра микроопераций, пятый выход первого дешифратора соединен с входом запрета записи регистра микроопераций и стробирующим входом мультиплексора логических условий, со стробирующим входом второго дешифратора, выход которого соединен с информационным выходом устройства, выходы элемента И-HF., шестого элемента ИЛИ и элемента задержки соединены соответственно с вторым, третьим и ч етв ертым входами треть ег О элемента И, выход которого с Оединен с вторым входом седьмого элемента ИЛ11.

Составитель А.Сапрыкин

Редактор Ю.Середа Техред И.Дидык Корректор О.Кравцова

Заказ 2157/49 Тираж 669 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изооретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

11 ll

Производственно-издательский комбинат Патент, г Ужгород, ул. Гагарина,101