Устройство для микропрограммного управления и контроля

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах и системах управления и диагностирования цифровых объектов. Цель изобретения - повышение производительности и расширение области применения устройства путем исключения простоев при опросе готовности объектов и организации мультипрограммной реализации алгоритмов управления и диагностирования с учетом приоритетов. Устройство содержит узел памяти, группы регистров, триггер запуска, элементы И-НЕ, И, переключающие элементы, группу дешифраторов отказов, генератор синхроимпульсов, триггеры, группы элементов И и ИЛИ, группы формирования импульса, группу блоков задания начального адреса микрокоманды. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК д 11 4 С 06 Р 15/46

ВСЕСО

BATElfTN.1

БИЬЛИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР н Авторскому свидетельству (21) 4234312/24-24 (22) 22 ° 04,87 (46) 30,07.89. Вюл. N- 28 (72) В.С. Харченко, P И. Могутин, В.П, Улитенко, Г.Н, Тимонькин, С.Н, Ткаченко и Б.О. Сперанский (53) 681. 3(088. 8) (56) Майоров С.А,, Новиков Г.И..

Структура 3BM. M.: Машиностроение, 1979, с, 313-314, рис. 10,4, Авторское свидетельство СССР

Ф 1161942, кл. Г 06 F 9/22, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОПРОГРАК1НОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в вычислительИзобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при проектировании муль. типрограммных систем управления и диагностирования сложных объектов, Цель изобретения — повышение быстродействия устройства и расширение области его применения путем диагностирования объектов управления в режиме ожидания.

На фиг, 1 и 2 представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок I памяти, регистры 2.1,...,2,Н первой группы, регистры 3.1,...,3 N второй группы, регистры 4.1.. .,4.N третьей группы, мультиплексор 5 значения логического условия, коммутаторы 6 и

„„SU„„1497621 А 1. ных системах и системах управления и диагностирования цифровых объектов.

Цель изобретения — повышение производительности и расширение области применения устройства путем исключения простоев при опросе готовности объектов и организации мультипрограммной реализации алгоритмов управления и диагностирования с учетом приоритетов. Устройство содержит узел памяти, группы регистров, триггер запуска, элементы И-НЕ, И, переключающие элементы, группу дешифраторов отказов, генератор синхроимпульсов, триггеры управления, группы элементов И и ИЛИ, группы формирователей импульса, группу блоков задания на— чального адреса микрокоманды. 2 ил.

7, коммутаторы 8, 1,...,8,N адреса, переключающие элементы 9,1,...,9.H группы, дешифраторы 10.1,..., IО.N отказов, генератор 11 импульсов, триггер 12 запуска, второй 13 и первый 14 триггеры управления, первую

15 1,..., 15.М, вторую 16.1,...,16.И, третью 17,1,, °,, 17.N и четвертую

i8.1,...,18.H группы IK-триггеров, первую 19.1 19 N, четвертую 20. 1, ...,20.N, шестую 21 ° 1 ° ...,21.N, пятую 22,1,...,22.N, седьмую 23.1 °, 23,N, вторую 24,1,...,24,11, третью

25.1,...,25.N и восьмую 26,1...,,26,N группы элементов И, элемент И-HE 27, элемент И 28, группу. блоков 29.1...,, 29.N элементов И, первую 30,1,...,30,N вторую 31,1,...,31.N, третью 32,1,..., 1497621

32.N и четнерую ЗЗ. 1,..., 33.N группы элементов ИЛИ, элемент )ПИ 34, верный 35 и второй 36 элеме»ты ИЛИ-НЕ, пернь и 37 и второй 38 )лем>»ты И!П1

5 первую 39 ° 1, ° ., 39.11> вторую 40. 1,..., 40.М и третью 41. 1,..., 41.1) группы формирователей им»ульса, группу

42.).. °,,42.») блоков задания начального адреса микрокоманды, выполнен- 10 ных н виде тумблерных ре гистров

42, 1...,,42.N, входь1 43. 1,...,43.N кодов операций, 44, 1...,44.И сиги»лов готовности, 45, 1,...,4),N логических условий,, 46»уска и 47 оста- 15 нова устройства, выходы 48, I 48.N микроо»ераций, 49,1, ° ...49,М отказов, выходы 50 и 51 микроопераций конца команды и Диагностика", Регистры

3 ° )...,,З.N содержат разряд микро- 20 операций 52.1,...>52.И, начала диагностики 53 ° I,.. ° 53.N "Диагностика"

54,1,...,54.N "Конец команды" 55.1 ,...,55,1) и 56.1. ..,56N . адреса и кода логических условий, выходы

57.1 »... 57,1) элементов И 26, узлы коммутации 58. I>,......,,58.1), формирователь 59 импульса и узел 60 памяти .

Устройство работает следующим образом. 30

В исходном состоянии все элементы памяти за исключением триггера 13 управления и регистров 3. 1, ..., 3,11 (микрокоманд), соответствующих по-, лям 55. 1,..., 55,N IIoHIfe Kobf w, a6- 35 нулены, На выходах элементов И)IИ 30, 1,,..., 30,N присутствуют нулевые сигналы, так как в регистрах 2, 1,...,2.N (кодов бпераций) хранятся нулевые коды. 40

Единичный импульс, поступивший с входа 46 на Б-вход триггера 12, переводит его в единичное состояние, Единичный сигнал с выхода триггера 12 поступает на вход генератора ll который начиц,зет формировать на своем выходе последовательность импульсов.

Первый импульс с выхода генератора 11 поступает через элементы

И 19.1,.. °,19,N на синхронходы регист

50 рон 2, 1, .. °, 2,N, По заднему фронту этого импульса н регистры 2, 1,...,2,N, соответствун)щие входам 43,1...,,43,N на которые поступили коды с пераций, 55 записынан)тся коды операций и на выходах соотнетстнун>щих этим регистрам элементов ИЛИ 30,1...,,30.N поянляloTc я ели нич и!!е си I на»11 которые р аз решают прохождение сигналов готовности объектов, поступаю цих на входы

44.),...,44.N, через элементы И 20.1,,...,20.N °

Таким образом, на »ыходах элементов И 20.1,...,20 ° N, соответствующих

1 ем объектам управления, для которых поступили коды операций и от которых поступили сигналы готовности, появляются единичные сигналы, Соответствующие формирователи 40.1,...,40.N формируют импульсы, которые записываются в триггеры )5,1,...,15,N. Нулевой сигнал появляется а выходе элемента ИЛИ-НЕ 35, а единичный сигнал с выхода триггера 15,i где i — номер, наименьший из номеров триггеров 15,1,, ° ...15,Н, находящихся в единичном состоянии, переписывается в триггер 17.i через элеменг И 22,i, Единичные сигналы с выходов остальных

j -x триггеров (i (j) не проходят через соответствующие им элементыИ 22,1 > так как последние заблокированы единичным сигналом с выхода триггера

15. i.

На выходах соответствующих им объектов, для которых поступили коды о»ераций, т ° е, на вьгходах соответствующих элементов ИЛИ 30,1, ° ...30,Н>

»рисутствуют единичные сигналы, коммутируются коды операций, поступающие

Iffy их первые информационные входы.

Единичный сигнал с выхода триггера 17,i через элемент 1ЫИ 3),i посту»лет на f. — e управляющие входы коммутаторов 6 и 7. На вход коммутатора 6 проходит информация, поступающая с коммутатора 8,i на его i — é информационный вход, а на выход коммутатора 7 логическое услоние, поступающее на его i-й вход с входа 45,i логического условия.

Нулевой сигнал с выхода элемента

ИЛИ-HF. 35 поступает на перный вход элемента И-НЕ 27, и на его выходе появляется единичный сигнал, который поступает на I-âõaä триггера 14 управления, По заднему фронту второго импульса, сформированного на выходе генератора 11, н свободные регистры

2,1,...,2,N записываются коды операций, поступившие на соответстнующие входы 43,1,...,43.11 за время такта (это происходит при формировании каждого очередного импульса генераторо" 11 при условии, что регистры 2.К свободны и на чходы 43,К поступил

1497621

40 код операции), триггер 14 переходит. в единичное состояние и открывает элемент И 28.

Следующий импульс, сформированный генератором 11, проходит через элемент И 28 и элемент 9.i и записывает в регистр З.i первую микрокоманду для i-го объекта управления, одновременно обнуляя триггеры 15.i u

17.i. Так как триггер 15.i обнулен, то его выходной сигнал перестает блокировать прохождение сигналов с выходов триггеров 15.j (находящихся в единичном состоянии) через элемен- 1Б ты И 22.1...,,22,N Таким образом, среди триггеров 15,j появляется триггер 15.m, у которого номер m

Далее устройство работает аналогично предыдущему случаю, т.е, триг- 20

rep I7.m переходит в единичное состояние, на выходе элемента ИЛИ Зl,m появляется единичный сигнал и на вход блока 1 через коммутатор 6коммутируется адрес очередной микрокоманды, В соответствии с этим адресом на выходе блока 1 появляется микрокоманда, предназначенная для m-ro объекта, а на выход коммутатора 7 логических условий коммутируется логическое ус- д0 ловие m-ro объекта, поступающее на вход 45,m, и по следующему синхроимпульсу, который проходит через элемент 9.m, микрокоманда для m-го объекта с выхода блока I записывается в регистр З.m и т.д.

Для того, чтобы обеспечить однозначность номера объекта, с которым работает устройство на данном так те, как только один из триггеров

17.1,...,17.N переходит в единичное состояние, на выходе элемента ИЛИ 37 появляется единичный сигнал, который блокирует прохождение сигналов через элементы, И 22,1,...,22.N..Ïîýòî- 46 му, если за время такта поступают сигналы готовности от объектов, имеющих высшие приоритеты, их обслуживание будет начато устройством только со следующего такта, т,е, устройство определяет объект с наивысшим приоритетом из всех, от которых поступили сигналы готовности, только на момент начала очередного такта и в течение всего такта обслуживает только этот объект. На следующем такте все повторяется снова. Это позволяет выделять на коммутацию адреса очередной микрокоманды на вход блока 1 постоянный временной интервал и исключить сбои в работе устройства, вызванные задержкой коммутационных целей. Этой же цели сз1узкит пропуск одного такта работы устройства который обеспечиС вается включением триггера 14.

Ilo завершении i-м объектом микропрограммы управления на выходе 55.i конца команды регистра З.i появляется единичнь|й сигнал, который поступает на вход формирователя 39.1, По переднему фронту этого сигнала формируется единичный импульс, который обнуляет регистр 2,i. Далее, если на входе 43,i присутствует очередной код операции, работа устройства повторяется, Если за промежуток времени, соответствующий одному такту работы устройства dt поступает только один сигнал готовности от объектов, выполняющих микропрограммы управления, то обслуживание объекта происходит на следующем такте работы, после поступления от него сигнала готовности независимо от его приоритета, т.е. реализуется принцип от какого объекта первым поступил сигнал готовности, тот первым и обслужится.

Если к началу очередного такта работы устройства ни от одного из объектов, выполняющих микропроrpаммы управления, не поступает сигналов готовности, триггеры 15,1, 15.N находятся в нулевом состоянии, на выходе ИЛИ-НЕ 35 появляется единичный сигнал, который переводит тригггер 13 в нулевое состояние, Нулевой сигнал на его выходе блокирует прохождение сигналов через элементы И 22,1. ..,22,N и разрешает прохождение сигналов через элементы И 23,1,„ .,23,N, Таким образом, устройство переходит в режим диагностирования, Технические средства приоритетного обслуживания диагностируеьых объектов (триггеры 16.1,...,16.N u

18, 1...,, 18.N, элементы И 2 l, !...,, 21.N и 2 3.1,...,23.Н, ИЛИ 38 и формирователи 41.1,...,41,Н )работают аналогично техническим средствам приоритетного обслуживания работающих объектов (триггеры 15.1...,,15,N и

17.1,...,17,N, элементы И 20,1,..., 20,N. и 22.1....,2?.Н, ИЛИ 37 и формирователи 40,1,...,40.11), Различие

I заключается в том, что прохождение через элементы И 21.1,...,21,N сигна1497621 лов готовности объектов, поступающих на входы 44 ° 1...,,44.N устройства, разрешают нулевые сигналы с вьжодов элементов ИЛИ 30.1,. ° ., 30 ° N соответ5 ственно.

Если на выходе 55.i конца командь1 регистра З,i присутствует единичный сигнал, в регистре 2,i хранится нуле— ной код, т,е, на выходе элемента 10

ИЛИ 30.i — нулевой сигнал, то на выход коммутатора 8,i проходит начальный адрес микропрограммы диагностирования, хранимый в тумблерном регистре 42.i. Поэтому, если устройство на данном такте работы обслуживает i-й объект ° по окончании этого такта в регистр 2,i будет записана первая микрокоманда микропрограммы диагностирования i-го объекта, 20

На вьжодах "Ди агностика" 54, i u начала диагностики 53, iрегистра 3,,i появляются единичные сигналы, а на вьжоде 55,i — нулевой сигнал. Элемент И 25,i оказывается открытым, 25 и при следующем обслуживании i-ro объекта в регистр 4,i возврата записывается адрес диагностической команды, а в регистр З.i — очередная диагностическая микрокоманда, При этом единичный сигнал на выходе,53.i начала диагностики пропадает и поэтому ининформация в регистре 4.i возврата будет храниться до начала очередной диагностической команды. В остальном

35 устройство функционирует аналогично его работе в режиме управления, Если в адрес i-го объекта до завершения его диагностирования поступает код операции, то устройство ра- 40 ботает с 1-м объектом в режиме управления, а по завершении микропрограммы на выходе 55.i имеется. единичный сигнал), если не поступает очередной код операции, на выход коммутато- 4 ра 8.i передается адрес, хранящийся в регистре 4,i (возврата), В режиме

I диагностирования при обслуживании

i-го объекта его диагностирование будет продолжено с начала той диагнос50 тической команды, во время выполнения которой оно было прервано, По завершении микропрогр аммы диагностирования i-го объекта на выходе

55,i конца команды и 54,i "Диагности55 ка присутствуют единичные сигналы, поэтому на выходе элемента И 26. i появляется единичный сигнал, а íà выходе 52. i — код отказа (результат диагностирования объекта), Единичный сигнал с выхода элемента И 26.i запрещает прохождение сигнала готовности от i-го объекта через элемент

И 21.i и поэтому диагностироваться

i-й объект повторно не будет до тех пор, пока он не выполнит очередную микропрограмму управления. Единичный сигнал с выхода элемента И 26,i также запрещает выдачу кода отказа с выхода 52.i микроопераций регистра З.i через блок элементов И 29,i на выход 49,i микроопераций и,открывает дешифратор 10, на выходе 49,i которого появляется сигнал, соответствующий номеру отказавшего блока i — ro объекта, Если на начало такта работы ни от" одного из I+N-го объектов не поступило сигнала готовности, то на выходах элементов ИЛИ-НЕ 35 и 36 появятся единичные сигналы, а на выходе эле— мента И-НЕ 2 7 — нулевой сигнал, который выключит триггер 14, Если впоследствии сигналы готовности поступят, то устройство будет работать аналогично тому, как оно работало при включении, Останов. устройства происходит по единичному сигналу, поступившему на вход 47 устройства, Воэможность снятия" кодов операций, поступающих на входы 42.1...,, 42.N устройства,или их замены на очередные определяется устройством высшего уровня по сигналам, поступающим на вьжоды 50 и 51 устройства, Формула изобретения

Устройство для микропрограммного управления и контроля, содержащее узел памяти, первую и вторую группы по N регистров, N коммутаторов адреса, триггер запуска, генератор импульсов, элемент И-НЕ, элемент И, два триггера управления, формирователь импульса, выход узла памяти подключен к информационным входам N регистров второй группы, а выход каждого коммутатора адреса — к соответствующему адресному входу узла памяти, прямой выход триггера запуска соединен с входом генератора импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с прямым выходом первого триггера управления, а S- u

97621 триггера управления и ин< рормационнь<м входам N переключающих элементов группы, выход каждого элемента И<1И

5 первой группы связан с третьим пря35

45

55

9 14

R-входы триггера запуска подключены к входам пуска и останова устройства соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и расширения области его применения пу— тем диагностирования объектов управления в режиме ожидания, в устройство введены восемь групп из N элементов И, три группы из N формирователей импульса, два элемента ИЛИ-НЕ, два элемента ИЛИ, группа N блоков элементов И, N дешифраторов отказов, четыре группы по N элементов ИЛИ, третья группа из N регистров, группа из N блоков задания начального адреса микрокоманды, четыре группы N IK — триггеров и группа из переключающих элементов, первый и второй триггеры управления выполнены в виде IK-триггеров, выход узла памяти подключен к D-входам регистров второй группы, выходы разрядов микроопераций каждого из которых. соединены с инФормационными входами одноименного дешифратора отказов и прямыми входами одноименного блока элементов И, выход разряда нНачало диагностики — с первым прямь<м входом одноименного элемента И третьей группы, выход разряда "Диагностика с первым входом одноименного элемента И второй группы и первым входом одноименного элемеита HJGf третьей группы, выход разряда "Конец команды" — с первым и вторым прямыми и с первым инверсным управляющими входами одноименного коммутатора адреса и с вторым входом одноименного элемента ИЛИ третьей группы, а выходы разрядов "Адрес и код логических условий — с первым информационным входом одноименного коммутатора адреса и информационным входом одноименноro регистра третьей группы, выход генератора импульсов подключен к С-входу первого триггера управления и соединен с прямыми входами N элементов И первой группы, выход каждого из которых подключен к С-входу одноименного регистра первой группы, соединенного выходами с входами одноименного элемента HJIH первой группы и вторым информационным входом одноименного коммутатора адреса, выход элемента

И-НЕ подключен к I — и R-входам первого триггера управлепия, выход элемента И вЂ” к 1- и Г-нх< пам второго мым управляющим и вторым и третьим инверсными управляющими входами одноименного коммутатора адреса, с вторь<м входом одноименного элемента И второй группы, с инверсным входом одноименного элемента И третьей группы, с инверсным входом одноименного элемента И первой группь<, с первым входом одноименного элемента И чет15 вертой группы и с первым инверсным входом одноименного элемента И шестой группы, выход каждого элемента И четвертой группы подключен через одноименный Формирователь импульса

20 группы к S-входу одноименного IK-триггера первой группы, прямой выход каждого из которых соединен с первым прямым входом одноименного элемента И пятой группь1 и соответствующим

25 входом первого элемента ИЛИ вЂ , подсоединенного выходом к первому входу элемента И-HF. и через формирователь импульса к R-входу второго триггера управления, прямой выход которого

30 связан с вторыми прямыми входами элементов И пятой группы и первыми инверсными входами элементов И седьмой группы, выход разрядов каждого регистра третьей группы подключен к

1 входам одноименного элемента ИЛИ четвертой группы и третьему информационному входу одноименного коммутатора адреса, четвертый информационный вход которого соединен с выходом одноименного блока задания начального адреса микрокоманды, а че.:ертые инверсный и прямой управляющие входы с выходом одноименного элемента ИЛИ четвертой группы, ь<ь<ход каждого элемента пятой группы связан с S-входом одноименного 1К-тригr ера третьей группы, прямым выходом подключенного к первому управляющему входу одноименного переключающего элемента группы и соответствующему входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с одним инверсным входом всех элементов И пятой группы, вь<хсд каждого элемента И шестой группы через одноименный формирователь импульса третьей группы подключен к S-входу одноименного IK-триггера второй группы, связанного прямым выходом с прямым входом одноименного и< «<ента И седь14976 мой группы и с соответствующим входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ, прямой выход каждого IK5 триггера третьей группы подключен к первому входу одноименного элемента

ИЛИ второй, группы, выход каждого элемента И седьмой группы соединен с

S-входом одноименного IK-триггера четвертой группы, связанного прямым выходом с вторым управляющим входом одноименного переключающего элемента группы, с вторым входом одноименного элемента ИЛИ второй группы и с соответствующим входом второго элемента

ИЛИ, выходом подключенного к вторым инверсным входам всех элементов И седьмой группы, выход каждого переключающего элемента группы соединен с С- и К-входами одноименных IK-триггеров всех четвертых групп, с вторым прямым входом одноименного элемента И третьей группы и с С-входом одноименного регистра второй группы, выход 25 разряда "Диагностика" каждого из которых подключен к первому входу, а выход разряда "Конец команды" — к второму входу, выходом соединенного с управляющим входом одноименного де- gp шифратора отказов, инверсным входом одноимеиного блока элементов И и вторым инверсным входом одноименного элемента И шестой группы, выход разряда "Конец команды" каждого Регист- 35 ра второй группы подключен через одноименный формирователь импульса пер21 12 вой группы к R-входу одноименного регистра первой группы, выход каждого элемента ИЛИ третьей группы соединен с пятым прямым управляющим входом одноименного коммутатора адреса, выход каждого элемента И второй группы — с пятым инверсным управляющим входом одноименного коммутатора адреса, выход каждого элемента ИЛИ второй группы подключен к соответствующему управляющему входу узла памяти, прямой выход каждого IK-триггера первой группы соединен с другими инверсными входами всех последующих элементов И пятой группы, прямой выход каждого

IK-триггера второй группы связан с третвими инверсными входами всех последующих элементов И седьмой группы

J информационный вход каждого регистра первой группы подключен к одноименному входу группы входов задания кода операции, второй вход каждого элемента И четвертой групп — к прямому входу одноименного элемента И шестой группы и одноименному входу группы входов готовности обьектов, выход каждого дешифратора отказов соединен с одноименным выходом группы выходов отказов, выход каждого блока элементов И вЂ” с одноименным выходом группы выходов микроопераций, а выходы "Конец команды" и "Диагностика" регистров второй группы - с группой выходов пКонец команды" и "Диагностика" устройства, 149762!

1497621

Фиг, 2

Составитель Н. Белинкова

Редактор А, Пежнина Техред М.Ходанич Корректор Н, Король

Заказ 4445/49 Тираж бб8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101