Микропрограммное устройство управления

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств управления и управляющих автоматов. Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат за счет уменьшения емкости блока памяти. Поставленная цель достигается тем, что микропрограммное устройство управления содержит блок памяти, регистр микрокоманд, регистр адреса, регистр настройки, блок местного управления, мультиплексор, стековую память, с первой по четвертую группы элементов И, первую и вторую группы элементов ИЛИ, элемент И, с первого по третий элементы ИЛИ и элемент ИЛИ-НЕ. 2 ил.

С0103 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 06 F 9/22

° м кО

ЪФ

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4638138/24 (22) 16.01.89 (46) 30.08.91. Бюл. М 32

{72) В.Д.Козюминский и В.Е,Насимов (53) 681.32 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР (EL 1062701, кл. G 06 F 9/22, 1984.

Авторское свидетельство СССР

М 1339558, кл, G 06 F 9/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1509889, кл. G 06 F 9/22, 1987, (54} МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при

Изобретение относится к вычислительной технике и обеспечивает построение микропрограммных устройств управления.

Целью изобретения является сокращение аппаратурных затрат за счет уменьшения емкости блока памяти.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг,2 — пример реализации алгоритма управления.

Устройство содержит блок памяти 1, регистр микрокоманд 2, регистр адреса 3, регистр настройки 4, блок местного управления 5, мультиплексор 6, стековую память 7, с первой по четвертую группы элементов И 8-11, выходы 12.1, 12.2 блока

5, первую и вторую группы элементов ИЛИ

13, 14, элемент И 15, с первого по третий элементы ИЛИ 16-18, элемент ИЛИ-НЕ 19, вход логических условий 20, первый-и вто. рай выходы 21 и 22, вход начальной установки 23, первый и второй синхровходы 24 и 25.

„„SU „„1674 i22 А1 построении устройств управления и управляющих автоматов. Целью изобретения является спкращение аппаратурных затрат за счет уменьшения емкости блока памяти. Поставленная цель достигается тем, гго микропрограммное устройство управления содержит блок памяти, регистр микрокоманд, регистр адреса, регистр настройки, блок местного управления, мультиплексор, стековую память, с первой по четвертую группы элементов И, первую и вторую группы элементов ИЛИ, элемент И, с первого по третий элементы ИЛИ и элемент ИЛИ-НЕ.

2 ил.

Блок памяти 1 имеет три адресных входа Я

26 — 28, выход 29 кода микроопераций,.выход

30 кода подпрограммы, выход 31 кода адреса микрокоманд, выход 32 признака подпрограммы и выход 33 признака возврата,: Ос, Стековая память имеет информационные входы 34 и выход 35, информационные вход р

36 и выход 37, входы чтения 38 и записи 39.

Работу устройства рассмотрим на примере реализации алгоритма управления, описанного микропрограммой на фиг.2.

Структура дан пои микропрограммы (МП) путем разбиения на подпрограммы (микропрограммы) приведена к виду, обеспечивающему ее реализацию в предлагаемом устройстве.

При атом МП имеет головную микропрограмму МПо и микропрограммы Мп>МП5 различного уровня иерархии. Для простоты в микропрограммах МП!,i = 9,5 по1b74122! казаны только начальные сос-ояния Qo, конечные состояния Qy., состояния обрашеI ния Qp и состояния возврата Q = МП), !

Каждая из MHI, I =- 0,5 реализуется в цифровом автомате некоторым подавтоматом 5

А2. В текущий момент времени реализуемый в устройстве подавтомат Al (или МП ) определяется значением текущего кода настройки Ul в регистре адреса 3. Если МП содержит

L МПь то разрядность кода настройки I<, = 10

)logzLf, где )а(означает бп их< ай шее большее целое число от "а", Для примера L = 6, гогда как К = 3, Каждому подавтомату,А (или МП ) присваивается некоторый код настрой:<и U!, Для простоты положим, что код настройки 15 соответствует двоичному коду номера I, тогда для примера имеем МГ4-Uo == Мой; МП1О1 =,601; ...; МП5 Оь = 161, При этом головной МП (т.е, в данном примере MI I<2) необходимо назначить код настройки U0, 20 совпадающий с кодом исходного состояния регистра 3, устанавливаемым сигналом Уо по входу 23 начальной установки устройства (как правило, это соответствуег нулевому коду), 25

В состоянии обрао ения Q<22 а подавтомате А должен вырабатываться (на выхода.-, 30 блока 1) код настройки U) одного или одного из нескольких подавтоматов А;, Последнее означает, что вызов одного из под- 30 автоматов А2 осуществляется в зависимости от входных условий Xl (Х .= Х), анализируемы:< в устройстве в текущий момент времени; Для примера на фиг.2 из состояния

О м,2 подавтомата Ао осушествляется вь2- 35 о зов подавтомата Al или Аг. При обращении к подпрограмме на вы:<одах 31 блока памяти формируется код состояния возврата (в г. примере, при Вызове МП1 это Q

<. состоянии 0<21,с (при вызове А1) на Выходах

30 блока 1 формируется код Ui -- ф1, на вы2<одах 31 — код 031, а на выходе 32 — Уз.45

В подавтомате Al каждому состоянию Q

i микропрограммы МП соответствует некоTopblA двоичный коц состояния регистра 2.

В общей случае число состояний Р; микро- 50 программ МПь I = 1,L может быть различным. В связи с этим разрядность регистра 2 рассчитывается как r =- )I<2gz (ma2. (Р;И. Из этого следует, что при разбиBHëë микропрограммы общего алгоритма на блоки 55 (микропрограммы), которые в устройстве должны реализоваться подавтоматами, необходимо стремиться к обеагечению равенства числа состояний Pl для всех пОДавтоматов. КОДИООВание состоянии < г—

P разрядным двоичным кодом может быть произвольным, Накладываются ограничения только на коды исходных состояний Q „ подавтоматов: код состояния Qg должен

l совпадать с ходом, устанавливаемым в регистре 2 по сигналу установки Уо (если по этому сигналу регистр 2 обнуляется, то для всех подавтоматов Qo = О...P ). Код состоя-! ния возврата Q может быть произвольI ным, так как он не зависит от кода обращения О„) .

В конечном < ост оянии О (= 1 (— 1 подl автоматов Ai наряду с выходными сигналами Y на выходах 29 и 30 блока 1 формируешься сигнал возврата У„. на выходе

33 блока 1.

Блок памяти 1 устройства реализует систему нулевых функций ПОдавтоматов

Al, I =,Р;1 — 1 с учетом входных сигналов настройки <2„При этом мультиплексор б обеспечивает подключение на входы 25 блока 1 входных сигналов Х = X, анализируемых в микропрограмме МП2 и существенных, следовательно, для подавтомата Al, В начальное состояние схема устройства устанавливается по сигналу У<, на входе

23 устройства. По сигналу Y-„â регистре 3 устанавливается код,б..P, что соответствует коду настройки Q<, а В регистре 2-код.О ...9, что соответствует исходному состоянию

С4, Кроме того, сигналом Уо обнуляется блок местного управления 5. Таким образом сигналом Уо схема устройства подготовлена к реализации подавтомата Ао, функционирование которого определяется микропрограммой МП .

С приходом синхросигнала С (при этом элемент И 15 по входу подключается к выходу элемента ИЛИ вЂ” НЕ 19, является открытым) осуществляется переход подавтомата

А 2 в следующее состояние, определяемое выходными сигналами с выходов 29, 30 блока 1. Период следования синхросигналов С1 определяется исходя из обеспечения как устойчивого функционирования объекта управления, на который поступают управляющие сигналы У, так и устойчивого пеоехода автомата из одного состояния в другое, В состоянии Q01,2 подаВтомата Ао В заВисимости От Входных сигналов Хо происходит инициализация Одного из подаВтоматов

А1 или А (пусть зто будет Ai). При этом на выходах 30 блока вырабатывается код настройки .)> =-,бЯ1, на выходах 31 блока 1,.—, код Оа . а на выходе 32 блока 1- сигнал Уз, Сигнал Уз разрешает запись кода U> в регистр настройки 4 и одновременно запрещает прохождение кода И> через группу

1674122 элементов И 8 на выход устройства 22. Тем самым исключается влияние выходных сигналов 30 блока 1 при формировании кода настройки на объект управления. При поступлении сигнала Уз на вход местного бло- 5 ка управления 5 на первом выходе блока 5 вырабатывается единичный потенциал.

Этим сигналом по входу записи 39 стековой памяти 7 будет разрешена запись в стековую память кода состояния Q81 с выхода .10

31, а по входам 36 — кода настройки - U =ф® из регистра 3. Ьдновременно по цепи элементов ИЛИ-НЕ 19 и

И 15 блокируется прохождение очередного синхросигнала С1 на синхровход регистра 2 15 (тем самым блокируется возможность пеоехода подавтомата Ао в другое состояние). С приходом синхросигнала Cz, который поступает на синхровход местного блока управления 5, единичный потенциал 20 сбрасывается на первом выходе блока 5 и устанавливается на втором. Единичный сигнал со второго выхода блока 5 осуществляет по цепи элемента ИЛИ 16 обнуление регистра 2; по цепи элементов И-11 подключе- 25 иие выходов регистра 4 к информационным входам регистра 3; по цепи элемента ИЛИ

18 разрешается перезапись кода настройки

U> из регистра 4 в регистр 3. В результате в регистр 3 будет записан код настройки 30

U< =,691. Схема устройства готова к реализации подавтомата А1. С приходом очеред- . ного синхросигнала Cz на втором выходе блока местного управления 5 установится нулевой потенциал, в результате чего поло- 35 жительным потенциалом с выхода элемента

ИЛИ-НЕ 19 будет разрешено прохождение синхросигналов С1 на синхровход регистра

2, В дальнейшем устройство реализует подавтомат À1. 40

Аналогичным образом в состоянии

Оо4,5 подавтомата А1 осуществляется ини1 циализация, например, подавтомата ks.

При этом на выходе 30 блока 1 формируется код Us = 1ф1, а на выходе 31 — код состоя- 45 ния возврата Qas или As. Состояние Овь и

1 1 код U< =ДЙ запишутся в первую ячейку стековой памяти 7, а коды U<> =,06Я и О81 перезапишутся во вторую ячейку стековой памяти. Число ячеек стековой памяти 7 кодом состояний и настроек возврата определяется глубиной вложенности (или обращений) микропрограмм алгоритма управления, Например, глубина обращений, а следовательно, число ячеек узла памяти для. 55 изображенной ча фиг.2 микропрограммы равно двум.

В конечном состоянии функционирования подавтомата As (в состоянии О» микро5 программы МПв) иа выходе 33 блока 1 будет, сформирован сигнал Уа. Этим сигналом информационные выходы 35 и 37 стековой памяти 7 будут подкл ючены к информационным входам соответственно регистра 2 и регистра 3. Этим же сигналом будет разрешена запись с выхода стековой памяти в регистры 2 и 3. Задним фронтом сигнала У> будет осуществлена перезапись содержимого ячеек стековой памяти. Таким образом, в регистр 2 будет записан код Qas

1 подавтомата А1, а в регистр 3 — код

U> = Щ1 . В первую ячейку стековой памяти 7 будут записаны из второй ячейки коды Q 1 и U< --)ÙÊ В дальнейшем в устройстве реализуется подавтомат

А1, Аналогично осуществляется возврат из подавтомата А в подавтомат Ао.

Таким образом,.в устройстве реализуется иерархически организованная. сеть из L подавтоматов, технически оеализуемых на основе одного L-функционального автомата.

Формула изобретения

Микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти, регистр микрокоманд. регистр адреса, регистр настройки, блок местного управления, мультиплексор, стековую память, с. первой по четвертую группы элементов И, первую и вторую группы элементов ИЛИ, элемент И, с первого по третий элементы ИЛИ и weмент ИЛИ вЂ” НЕ, причем вход логических условий устройства соединен с информационным входом мультиплексора, выход которого соединен с первым адресным входом блока памяти, выход кода микроопераций которого соединен с первым выходом микроопераций устройства, выход регистра адреса соединен с управляющим входом мультиплексора, с первым информационным входом стековой памяти и с вторым адресным входом блока памяти, третий адресный вход которого соединен с выходом регистра микрокомаид,,а вход начальной установки регистра адреса соединен с одноименным входом блока местного управления, с первым входом первого элемента ИЛИ и с входом начальной установки устройства, второй выход микроопераций которого образуют выходы элементов И первой группы, первые входы которых соединены с выходами кода подпрограммы блока памяти и информационными входами регистра настройки, вход разрешения записи которого соединен с входом задания режима блока местного управления, с вторыми входами элементов И первой группы и с выходом признака подпрограммы блока памяти, выход кода адреса которого поразрядно соединен с первыми входами

1674122 соответствующих элементов ИЛИ первой группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами элементов И второй группы, n8pBblB входы которых соединены с соответствующими разрядами первого информационного выхода стековой памяти, разряды второго информационного выхода которой соединены с первыми входами соответствующих элементов И третьей группы, выходы которых соединены с первыми входами соответствующих элементов ИЛИ второй группы, выходы которых соединены с соответствующими разрядами информационного входа регистра адреса, .вторые входы элементов ИЛИ второй группы соединены с выходами соот. ветствующих элементов И четвертой группы, первые входы которых соединены с соответствующими выходами регистра настройки, синхровход регистра микрокоманд соединен с выходом второго элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходом элемента И, первый вход которого соединен с первым синхровходом устройства, выход признака возврата иэ подпрограммы блока памяти соединен с вторыми входами второго элемента ИЛИ, элементов И второй и третьей групп, первым входом третьего элемента ИЛИ и входом разрешения чтения стековой памяти, вход разрешения записи

5 которой соединен с первым выходом блока местного управления и первым входом элемента ИЛИ вЂ” НЕ, второй выход блока местно"о управления соединен с вторыми входами элементов И четвертой группы, первого и

1Î третьего элементов ИЛИ и элемента ИЛИНЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И, вход сброса регистра микрокоманд соединен с выходом первого элемента ИЛИ, выходы элементов ИЛИ пер15 вой группы соединены с соответствующими разрядами информационного входа регистра микрокоманд, второй синхровход устройства соединен с синхровходом блока местного управления, выход третьего зле20 мента ИЛИ соединен с синхровходом регистра адреса, отл ича ю щееся тем,что, с целью сокращения аппаратурных затрат эа счет уменьшения емкости блока памяти, выход кода адреса блока памяти соединен с

25 вторым информационным входом стековой памяти.

1674122

Составитель Ю. Ланцов

Тех ред M. Моргентал Корректор M. Максимишинец

Редактор Н. Горват

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

Заказ 2923 Тираж 381 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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