Микропрограммный автомат

 

Изобретение относится к вычислительной технике и цифровой автоматике и может быть использовано в дискретных системах управления. Целью изобретения является сокращение емкости памяти микрокоманд (за счет изменения структуры микропрограммного автомата, способа представления и обработки микрокоманд). В состав микропрограммного автомата входит память 1 микрокоманд, счетчик 2 адреса, мультиплексор 3 логических условий, регистр 4 адреса , элемент И 5 и группа элементов И 6, с приходом очередного тактового импульса производится чтение одного из слов памяти микрокоманды согласно информации, поступившей на адресные входы памяти микИзобретение относится к вычислительной технике и цифровой автоматике и может быть использовано в дискретных системах управления. Известны микропрограммные автоматы с принудительной и естественной адресацией микрокоманд. При принудительной адресации в каждой микрокоманде указывается адрес слерокоманд от регистра адреса и счетчика адреса . Выход памяти микрокоманд, соответствующий адресной части микрокоманды, соединен с адресным входом мультиплексора , информационные входы которого соединены с входами логических условий микропрограммного автомата. Согласно поступившему адресу на выход мультиплексора коммутируется сигнал, соответствующий значению выбранного логического условия. При нулевом значении выходного сигнала мультиплексора и с приходом следующего тактового импульса происходит увеличение содержимого счетчика адреса и цикл повторяется до того момента, когда выходной сигнал мультиплексора примет единичное значение. В этом случае происходит передача информации с выхода счетчика адреса на вход регистра с одновременной выдачей выходных сигналов микропрограммного автомата с выходов группы логических элементов И, что соответствует переходу автомата в новое состояние. При переходе автомата в новое состояние и с приходом очередного тактового импульса описанный выше процесс повторяется. 1 ил. дующей микрокоманды. При естественной адресации адрес следующей микрокоманды принимается равным увеличенному на единицу адресу предыдущей микрокоманды, и отпадает необходимость во введении адресного поля в каждую микрокоманду, В указанных типах микропрограммных автоматов переход от одной вершины графа микропрограммы к другой, зависящий от k сл с i4 о ю Сл) ;О СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 06 F 9/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 3

1О ! ()

О (21) 4803375/24 (22) 15.01,90 (46) 15.09,92, Бюл. ¹ 34 (71) Могилевский машиностроительный институт (72) Г.В,Куклин, И.А,Гусев и В,П.Павучук (56) Авторское свидетельство СССР № 1242943, кл. G 06 F 9/22, 1984.

Майоров С,А. и др. Структура электронных вычислительных машин, Л,: Машиностроение, 1979, с, 332, рис.10.7. (54) МИКРОПРОГРАММНЫЙ АВТОМАТ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и цифровой автоматике и может быть использовано в дискретных системах управления. Целью изобретения является сокращение емкости памяти микрокоманд (за счет изменения структуры микропрограммного автомата, способа представления и обработки микрокоманд). В состав микропрограммного автомата входит память 1 микрокоманд, счетчик 2 адреса, мультиплексор 3 логических условий, регистр 4 адреса, элемент И 5 и группа элементов И 6, с приходом очередного тактового импульса производится чтение одного из слов памяти микрокоманды согласно информации, поступившей на адресные входы памяти микИзобретение относится к вычислительной технике и цифровой автоматике и может быть использовано в дискретных системах управления.

Известны микропрограммные автоматы с принудительной и естественной адресацией микрокоманд, При принудительной адресации в каждой микрокоманде указывается адрес сле„.,5U,, 1762305 Al рокоманд от регистра адреса и счетчика адреса. Выход памяти микрокоманд, соответствующий адресной части микрокоманды, соединен с адресным входом мультиплексора, информационные входы которого соединены с входами логических условий микропрограммного автомата. Согласно поступившему адресу на выход мультиплексора коммутируется сигнал, соответствующий значению выбранного логического условия.

При нулевом значении выходного сигнала мультиплексора и с приходом следующего тактового импульса происходит увеличение содержимого счетчика адреса и цикл повторяется до того момента, когда выходной сигнал мультиплексора примет единичное значение, В этом случае происходит передача информации с выхода счетчика адреса на вход регистра с одновременной выдачей выходных сигналов микропрограммного автомата с выходов группы логических элементов И, что соответствует переходу автомата в новое состояние. При переходе автомата в новое состояние и с приходом очередного тактового импульса описанный выше процесс повторяется. 1 ил, дующей микрокоманды. При естественной адресации адрес следующей микрокоманды принимается равным увеличенному на единицу адресу предыдущей микрокоманды, и отпадает необходимость во введении адресного поля в каждую микрокоманду. В указанных типах микропрограммных автоматов переход от одной вершины графа микропрограммы к другой, зависящий от k

1762305 логических условий, реализуется за k тактов, из которых только первый такт может быть связан с выполнением микроопераций, в то время как остальные такты не могут быть использованы для управления микрооперациями, Т.о. операционная часть во многих микрокомандах оказывается пустой, что приводит к неэффективному использованию информационной емкости отдельных управляющих слов и памяти микрокоманд в целом.

Наиболее близким по технической сущности является микропрограммный автомат, имеющий в своем составе память микрокоманд, счетчик адреса и мультиплексор логических условий. Адресный вход памяти микрокоманд соединен с выходом счетчика адреса, Первый выход памяти микрокоманд соединен с информационным входом счетчика адреса, второй выход — с адресным входом мультиплексора, с третьего выхода снимается множество выходных сигналов микропрограммного автомата.

Множество входных сигналов подается на информационные входы мультиплексора, выход которого соединен со счетным входом счетчика адреса. Микрокоманда, хранящаяся в памяти микрокоманд, в своем составе имеет адресную и операционную части. Адресная часть содержит поле, определяющее номер входного сигнала, который анализируется микрокомандой, и поле, определяющее адрес следующей микрокоманды. Переход автомата к выполнению следующей микрокоманды осуществляется после прихода очередного тактового импул ьса.

Недостатком прототипа является низкая эффективность использования информационной емкости отдельных управляющих слов и памяти микрокоманд в целом.

Цель изобретения — сокращение емкости памяти микрокоманд за счет изменения структуры микропрограммного автомата, способа представления и обработки микрокоманд, Указанная цель достигается тем, что микропрограммный автомат, содержащий память микрокоманд, счетчик адреса, и мультиплексор логических условий согласно изобретению дополнительно содержит регистр адреса, элемент И и группу логических элементов И, причем адресный вход мультиплексора соединен с выходом поля анализа логических условий памяти микрокоманд, первый адресный вход которой соединен с выходом счетчика адреса, счетный вход которого соединен с тактовым входом автомата. К информационным входам муль5

55 типлексора подключены входы логических условий микропрограммного автомата, Выход счетчика адреса соединен с информационным входом регистра адреса, синхровход и выход которого подключены соответственно к выходу элемента И и второму адресному входу памяти микрокоманд, выходы поля операций которой соединены с первыми входами группы элементов И, вторые входы которых подключены к выходу мультиплексора логических условий и прямому входу элемента И, инверсный вход которого подключен к тактовому входу автомата. С выходов группы логических элементов И снимается множество выходных сигналов микропрограммного автомата, На чертеже представлена схема микропрограммного автомата.

Устройство содержит память микрокоманд 1, счетчик адреса 2, мультиплексор логических условий 3, регистр адреса 4, элемент И 5 и группу элементов И 6, Адресный вход 13 мультиплексора 3 соединен с выходом поля анализа логических условий 12 памяти микрокоманд 1, первый адресный вход 10 которой соединен с выходом 8 счетчика адреса 2, счетный вход 7 которого соединен с тактовым входом автомата. К информационным входам 14 мультиплексора 3 подключены входы логических условий микропрограммного автомата. Выход 8 счетчика адреса 2 соединен с информационным входом 4 регистра адреса, синхровход 5 и выход 6 которого подключены соответственно к выходу 3 элемента И и второму адресному входу 9 памяти микрокоманд 1, выходы поля операций 11 которой соединены с первыми входами 16 группы элементов И 6, вторые входы 17 которых подключены к выходу 15 мультиплексора логических условий 3 и прямому входу 2 элемента И 5, инверсный вход 1 которого подключен к тактовому входу автомата. С выходов 18 группы логических элементов И

6 снимается множество выходных сигналов микропрограммного автомата, Устройство работает следующим образом.

С подачей очередного тактового импульса на счетный вход 7 счетчика адреса 2 происходит увеличение на единицу содержимого счетчика адреса 2. Содержимое счетчика адреса 2 представляет собой код вершины графа микропрограммы, Следующий цикл реализует проверку того, соответствует ли содержимое счетчика адреса 2 новому состоянию микропрограммного автомата согласно алгоритму управления.

С выхода 8 счетчика адреса 2 и с выхода

6 регистра адреса 5, хранящего информа1762305

55 цию о номере вершины графа микропрограммы, соответствующей текущему состоянию автомата, подается информация соответственно на первый 10 и второй 9 входы памяти микрокоманд 1, Согласно llQ ступившей адресной информации происходит чтение одного из слов памяти микрокоманд 1, содержащего код микрокоманды. В состав микрокоманды входит адресная и операционная части. Содержимым адресной части является номер анализируемого логического условия, определяющего переход автомата от одной вершины графа микропрограммы к другой. С выхода 12 памяти микрокоманд 1, соответствующего адресной памяти микрокоманды, подается информация на адресный вход 13 мультиплексора 3. С выхода 11 памяти микрокоманд 1, соответствующего операционной части микрокоманды, подается информация на первые входы 16 группы логических элементов И 6. Согласно адресу логического условия перехода автомата из одного состояния в другое, который поступает на адресный вход 13 мультиплексора 3, на выход 15 мультиплексора 3 коммутируется сигнал, соответствующий значению выбранного логического условия. Множество логических условий перехода подаются на информационные входы 14 мультиплексора 3, Сигнал, снимаемый с выхода 15 мультиплексора 3, принимает единичное значение в том случае, когда должен быть осуществлен переход из текущего состояния автомата, хранящегося в регистре адреса 4, в состояние, хранящееся в счетчике адреса 2, в соответствии с графом микропрограммы и единичным значением логического условия перехода. При этом одновременно производится выдача выходных сигналов микропрограммного автомата с выходов 18 группы логических элементов И 6, для чего сигнал с выхода 15 мультиплексора 3 подается на вторые входы 17 группы логических элементов И 6.

Нулевое значение выходной сигнал мультиплексора 3 принимает в случаях, когда переход из текущего состояния автомата, определяемого содержимым регистра адреса 4, в состояние, определяемое содержимым счетчика адреса 2, невозможен в данном цикле.

Среди множества сигналов логических переходов, подаваемых на информационные входы 14 мультиплексора 3, имеются сигналы тождественной единицы и тождественного нуля. Введение сигнала тождественной единицы обеспечивает выдачу сигналов с выходов 18 группы логических элементов И 6 на линейных участках алго5

35 ритма управления. Введение тождественного нуля обеспечивает работоспособность устройства в том случае, когда па, вход автомата из текущего состояния в новое невозможен в соответствии с графом микропрограммы.

При единичном значении выходного сигнала мультиплексора 3 осуществляется передача информации с информационного выхода 8 счетчика адреса 2 на информационный вход 4 регистра адреса, тем самым осуществляется перевод автомата в новое состояние в соответствии с графом микропрограммы и единичным значением логического условия перехода, Функция логического элемента И 5, имеющего один прямой 2 vi один инверсный

1 вход, состоит в том, чтобы разрешать передачу информации с выхода 8 счетчика адреса 2 на вход 4 регистра адреса в интервал времени между двумя соседними тактовыми импульсами, для чего инверсный вход 1 логического элемента И 5 подключен к тактовому входу микропрограммного автомата, а на прямой вход 2 подается сигнал с выхода 15 мультиплексора 3, а с выхода 3 логического элемента И 5 сигнал подается на синхровход 5 регистра адреса 4.

С приходом очередного тактового импульса описанный выше цикл работы автомата повторяется.

Изобретение позволяет достигнуть сокращение емкости памяти микрокоманд за счет изменения структуры микропрограммного автомата, способа представления и обработки микрокоманд.

Формула изобретения

Микропрограммный автомат, содержащий память микрокоманд, счетчик адреса и мультиплексор логических условий, адресный вход которого соединен с выходом поля анализа логических условий памяти микрокоманд, первый адресный вход которой со едингн с выходом счетчика адреса, счетный вход которого соеднинены с тактовым входом автомата, входы логических условий которого подключены к информационным входам мультиплексора, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью сокращения емкости памяти микрокоманд, автомат содержит регистр адреса, элемент И и группу элементов

И, причем выход счетчика адреса соединен с информационным входом регистра адреса, синхровход и выход которого подключены соответственно к выходу элемента И и второму адресному входу памяти микрокоманд, выходы поля операций которого соединены с первыми входами элементов И группы, вторые входы которых подключены

1762305 к выходу мультиплексора логических усло- вход которого подключен к тактовому входу вий и прямому входу элемента И, инверсный автомата. б, я

Составитель И.Гусев

Редактор Ю,Юркова Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Ливринц

Заказ 3260 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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