Программируемый контроллер

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для программной реализации быстродействующих дискретных устройствуправления технологическим оборудованием, в частности в системах дозирования, управления испытательным оборудованием, в технике научного эксперимента, а такжедля управления автоматическими линиями и робототехнологическими комплексами и т.п. Цель изобретения - увеличение производительности. Контроллер содержит синхронизатор, блок программного управления, одноразрядный процессор, блок формирования урравляющих сигналов управления, многоразрядный процессор, блок памяти данных, блок вывода, блок ввода, выходы и входы устройства. 11 ил.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можцт быть использовано для программной реализации быстродействующих дискретных устройств управления технологическим оборудованием, в частности в системах дозирования, управления испытательным оборудованием, в технике научного эксперимента, а также для управления автоматическими линиями и робототехнологическими комплексами и т.п.Цель изобретения - повышение производительности.На фиг. 1 изображена структурная схема контроллера; на фиг. 2 - структурная схема многоразрядного процессора; на фиг. 3 - 'структурная схема блока программного управления; на фиг. 4 - структурная схема одноразрядного процессора; на фиг. 5 - функциональная схема блока памяти данных; на фиг. 6 - функциональная схема блока вывода; на фиг. 1 - функциональная схема блока ввода; на фиг. 8 - функциональная схема узла сравнения; на Фиг. 9 - временные диаграммы сигналов основных микроопераций устройства; на фиг. 10 - система команд одноразрядного процессора; на фиг. 1.1 -система команд многоразрядного процессора. 'Программируемый контроллер содержит синхронизатор 1, блок 2 программного управления, одноразрядный процессор 3, блок 4 формирования управляющих сигналов, многоразрядный процессор 5, .блок 6 памяти данных, блок 7 вывода, блок 8 ввода, выходы 9 и входы 10 устройства.Многоразрядный процессор5 содержит декодер 11 команд, мультиплексор 12, узел формирования 13 микроопераций, счетчик 14, узел 15 сравнения, одноразрядный (первый) шинный формирователь 16, триггер 17, мультиплексор 18 и многоразрядный (второй) шинный формирователь 19.Блок 2 программного управления (фиг. 3) содержит накопитель 20, счетчик 21 адресов и регистр 22 команд.Одноразрядный процессор 3 (фиг. 4) содержит операционный узел 23, узел форми-слсVI00о оСХ)ON>&

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 6 06 F 9/00, 15/80

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ---- .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рт,ф (21) 4744581/24 (22) 28.09.89 (46) 07.12.92. Бюл. М 45 (71) Черновицкое. производственное объединение иЭлектронмашм (72) Н,В.Сендульский (56) Заявка ЕПВ М 0130269, кл. G 06 F 9/38, 1984.

Заявка ФРГ N 3302940, кл. G 06 F 9/22, 1983. (54) ПРОГРАММИРУЕМЫЙ КОНТРОЛЛЕР (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для программной реализации быстродействующих дискретных устройств

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для программной реализации быстродействующих дискретных устройств управления технологическим оборудованием, в частности в системах дозирования, управления испытательным оборудованием. в технике научного эксперимента, а также для управления автоматическими линиями и робототехнологическими комплексами и т,п, Цель изобретения — повышение производительности.

На фиг. 1 изображена структурная схема контроллера; на фиг. 2 — структурная схема многоразрядного процессора; на фиг..

3 — структурная схема блока программного управления; на фиг. 4 — структурная схема одноразрядного процессора; на фиг. 5— функциональная схема блока памяти данных; на фиг. 6 — функциональная схема блока вывода; на фиг. 7 — функциональная схема блока ввода; на фиг. 8 — функциональная схема узла сравнения; на фиг. 9 — вре. Ж 1780086 Al управления технологическим оборудованием, в частности в системах доэирования, управления испытательным оборудованием, в технике научного эксперимента. а также. для управления автоматическими линиями и робототехнологическими комплексами и т.п. Цель изобретения — увеличение производительности. Контроллер содержит синхронизатор, блок программного управления, одноразрядный процессор, блок формирования управляющих сигналов управления, многоразрядный про-, цессор, блок памяти данных, блок вывода, блок ввода, выходы и входы устройства. 11 ил. менные диаграммы сигналов основных микроопераций устройства; на фиг, 10 — система команд одноразрядного процессора; на фиг, 11 — система команд многоразрядного процессора.

Программируемый контроллер содержит синхронизатор 1, блок 2 программного управления, одноразрядный процессор 3, блок 4 формирования управляющих сигна- (© лов, многоразрядный процессор 5, блок 6 памяти данных, блок 7 вывода, блок 8 ввода, выходы 9 и входы 10 устройства.

Многоразрядный процессор 5 содержит декодер 11 команд, мультиплексор 12, узел О формирования 13 микрооперации. счетчик

14, узел 15 сравнения, одноразрядный (первый) шинный формирователь 16, триггер 17, мультиплексор 18 и многоразрядный (второй) шинный формирователь 19.

Блок 2 программного управления (фиг.

3) содержит накопитель 20. счетчик 21 адресов и регистр 22 команд.

Одноразрядный процессор 3 (фиг. 4) содержит операционный узел 23, узел форми1780086

14 (13 )12 111 10 (Э 8 )7 6 5 (4 3 2 1 0

Код адреса бит-канала

Код операции рования 24 микроопераций, декодер 25 команд, триггер 26, элемент ИЛИ 27,,триггер

28, мультиплексор 29 и одноразрядный шинный формирователь 30.

Блок 6 памяти данных (фиг, 5) содержит узел 31 управления, одноразрядный шинный формирователь 32, многоразрядный шинный формирователь 33, многоразрядный шинный приемник 34, одноразрядный оперативный накопитель 35 и многоразрядный оперативный накопитель 36, Блок 7 вывода (фиг. 6) содержит узел 37 управления, одноразрядный шинный приемник 38, многоразрядные шинные приемники 39 и 40, дешифратор 41, дешифратор

42, группу триггеров 43 и выходные усилители 44.

Блок ввода (фиг. 7) содержит узел 45 управления, одноразрядный шинный передатчик 46, многоразрядный шинный передатчик 47, мнсгоразрядный шинный приемник 48, мультиплексор 49, группу мультиплексоров 50 и входные нормализатооы 51.

Схема 15 сравнения (фиг. 8) содержит группу (и + 1) элементов РАВНОЗНАЧНОСТЬ 52 и группу и элементов И 53 с количеством входов от 2 до (и + 1), Устройство работае1 следующим абра;-:ом.

В исходном состоянии синхронизатор

1, счетчик 21 адресов и регистр 22 команд блока " (см. фиг. 3) и группа триггеров 43 блока 7 вывода (см. фиг, 6) сброшены сигналом узла самосброса по включению питания или нажатия кнопки "Сброс", которые в графических материалах не изобрэ>кены.

Нажатием кнопки "Пуск" (на черте>ках не показана) осуществляется запуск синхронизатора 1, который начинает выдавать последовательности тактовых импульсов

tt-tc;, которыми осуществляется синхронизация работы всего устройства.

Коды команд хранятся и выдаются блоком 2 (см, фиг. 3). Выбор командного слова в накопителе 20 осуществляется кодом адреса команды, поступающем из счетчика 21 адресов. Запись выбранного командного слова в регистр 22 команд осуществляется сигналомДРК, поступающим из блока 4 формирования управляющих сигналов. Формирование кодов адресов команд осуществляется двумя способами:

1) последовательным, путем инкрементирования "1" в счетчик 21 адресов сигналом +1СА, поступающим из блока 4;

2) параллельным, при выполнении команд перехода, при этом запись кода адреса из регистра 22 команд в счетчик 21 адресов осуществляется сигналом 3СА.

Коды команд с выходов блока 2 подаются дальше следующим образом: код признэка процессора и код операции поступают на входы одноразрядного 3 и многоразрядного

5 процессоров, коды адресов операндов dqресных команд — на адресную шину А, В зависимости от кода признака процессора и кода операции команды выполняются:

1) одноразрядным процессором 3 без участия многоразрядного процессора 5;

2) одноразрядным процессором 3 с учас",ием многоразрядного процессора 5, при этом триггер 17 результата сравнения является операндом при выполнении одноразрядным процессором 3 некоторой части ,команд приема и логической обработки;

3) многоразрядным процессором 5 без участия одноразрядного процессора 3;

4) многоразрядным процессором 5 с участием одноразрядного процессора 3, при этом значение сигнала с информационного выхода одноразрядного процессора 3

30 является условием выполнения многоразрядным процессором 5 некоторой части усл о вн ых кома нд.

Ввод двоичной информации с входов 10 устройства для ее обработки одноразрядным 3 и многоразрядным 5 процессорами обеспечивается блоком 8 ввода.

Промежуточное хранение результатов обработки одноразрядной и многоразрядНоА информации обеспечивается одноразрядным и многоразрядным оперативным запоминающими устройствами блока 6 памяти данных, Вывод результатов обработки информации на выходы 9 устройства в виде одноразрядных и многоразрядных двоичных слов обеспечивается блоком 7 вывода, Одноразрядный процессор 3 (см. фиг. 4

) осуществляет прием и логическую обработку одноразрядных операндов, а также выдачу результатов их обработки. Формат командного слова одноразрядного процессора 3 имеет вид;

1780086 где 0-15 — разряды регистра 22 команд РКΠ— РК15, В РК15 кодируется признак процессора

ПП.

ПП: = 0 — признак одноразрядного.процессора.

Адресное пространство каждого периферийного блока составляет 512 бит.

В одноразрядном процессоре 3 код признака процессора и код операции поступают на входы декодера 25 команд и операционного узла 23. Декодер 25 команд осуществляет декодирование кода операции и вырабатывает потенциальные (в пределах, длительности цикла команды) сигналы управления, Таблица программы логической матрицы ПЛМ, реализующей декодер 25 команд, имеет вид:

Конъюнкции

Дизъюнкции

Входные переменные

Выходные йункции т

С В ЮЯ(ОП1, 1/И(l1/В (РК15 РК14 РК13 РК12 РК11 РК10

1

Цифрами "1" и "0" обозначено соответственно прямое и инверсное вхождение входной переменной в конъюнкцию.

"-" — входная переменная в данную конъюнкцию не входит.

"Т" — конъюнкция входит в выходную функцию.

"/" — конъюнкция в выходную функцию не входит.

Входные сигналы второго декодерэ 25 команд — разряды регистра 22 команд РК10 — PK15.

4) = — выдача результата обработки одноразрядной информации;

5) ОП 01, ОП1(— разряды кода операнда: б) 1/М1 — признак разрядности обрабатываемой информации, причем 1/M(: 0 соответствует одноразрядной информации;

7) П/B> — прием или выдача информации, причем П/В(: = 0 — выдача, П/B>: = 1.— . прием.

При выполнении команд по приему и обработке одноразрядной информации информационный сигнал d1 от выбранного периферийного блока поступает через одноразрядный шинный формирователь 30 в операционный узел 23, в котором осуще-. ствляется обработка принимаемой информации б1. Операционный узел 23 представляет собой комбинированную схему. Таблица программы ПЛМ, реализующей операционный узел 23, имеет вид:

Выходные сигналы декодера 25 команд:

1) AMS — адресный сигнал мультиплексора 29:

2) CS u BS — сигнал выборки и сигнал управления одноразрядного шинного фор- 55 мирователя 30, причем BS: = 1 — выдача информации, BS: = 0 — прием информации;

3) Ф Ф вЂ” прием и логическая обработка одноразрядной информации;

2 0

3 1

4 1

5 1

6 0

7 0

8 0

9 1

1011

12 0

13 0

14.0

Т

/

0 - /

1 - /

1 /

/

/ / /

Т / /

Т Т /

Т Т /

Т Т /

/ Т /

/ / Т

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

I / /

/ / /

/ / /

/

/

/

Т

/

/

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / Р /

/ / / Т

/ / / /

/ / / /

Т Т / /

/ Т / /

/ Т / /

/ / Т /

/ / Т /

/ T /

1780086

Конъюнкции <изъюнкции

Входные переменные

Выходные функции

1 ACORN ACI PK14

ЭАСО ABACI

Т

Т

Т

Т

Т

/

2О 1

1) прием (AC0); = (d1} (ACQ) (АС1): = О (АС1) = О; (д )

-2) конъюнктивный прием (ACO): = (АСО) - (М) (АСО) : =(АСО) (1, ) (АС1); = (АС1) (AC1): = (АС1)

3) дизъюнктивный прием (АСО): = (AC0) (И1}(ACO): =(AC0) V(d1

Входные сигналы операционного узла

23:

1) d1 — значение вводимого одноразрядного информационного слова;

2) АСО и АС1 — предыдущие состояния триггеров 26 и 28;

3) РК12 — РК14 — разряды регистра 22 команд.

Выходные сигналы операционного узла

"3 — входные информационные сигналы триггеров 26 и 28 ВАСО и DAC1.

Операндами при приеме и логической осработке одноразрядной информации служат информационные сигналы блока 6 памяти данных,, блока 8 ввода и триггера 17 результата сравнения многоразрядного процессора 5. Операционный узел 23 обеспечивает прием и логическую обработку прямых и инверсных значений вводимой информации следующим образом;

3О (AC1):= (ACO) 3 (AC1) (AC1): = (ACO)Y 9(AC1) Фиксация результатов приема и логической обработки вводимой информации осуществляется микрооперацией "3" нс,АС, сигнал которой выдается узлом формирования 24 микроопераций. Таблица и рограммы ПЛМ, реализующей узел 24, имеет вид:

Дизъюнкции

Конъюнкции

Выходные функции

Входные переменные

tg г а 1/И (:7Ф

/ /

/ /

Т /

/ Т

1 О

2 1

4 — - 1 О

2) Знс.АС вЂ” занесение информации в триггеры 26 и 28 при выполнении команд

55 приема и логической обработки;

3) 3D1 — фиксация информационного слова блоком 7 вывода или блоком 6 памяти данных при выдаче информации;

Входными импульсами узла 24 являются тактовые импульсы t>, +тз и И синхронизатора 1 и сигналы управления декодера 25 команд.

Выходные сигналы узла 24 м:

1) ЗРК1 — занесение в регистр 22 команд;

1 1

2 О

3 1 1

4 О

5 1

6 - 1

7 0

9

10 1

О

О

О

О

1

1 О

1 1

О О

О 1

1 0

1 1

0 0

О О

1

О

/

/

/

Т т

ЗРК Знс.АС:3 1 +1СА

8 (7

Код адреса байт-канала

Код операции

Код формата сравнения

2) команды безусловного и условного перехода

1 I

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

15 14 13 12 о

Код операции:

Код адреса перехода

3) арифметические команды (инкремент

"1" безусловный, инкремент "1" условный, 5 ч 3 2 1 0

14 13 1" 11 10 9 8 7 6

Код операции где "-" — незначимые разряды командного 5 4) команды безусловной и условной вы55 слова; дачи многоразрядной информации:

4) +CA> -инкремент счетчика 21 адресов, Результат логической обработки Рез формируется при помощи элемента ИЛИ 27 следующим образом: (Рез): =(АСО) у (АС1).

При выполнении команд по выдаче одноразрядной информации выдаваемой одноразрядный информационный сигнал d0 формируется при помощи мультиплексора

29 следующим образом: (d0): =(Реэ) Л(РК12) v (Рез) ЛРК12.

Выдаваемый информационный сигнал

d0 может адресоваться в блок 6 памяти данных, в блок 7 вывода, восприниматься многоразрядным процессором 5.

Связь одноразрядного процессора 3 с интерфейсной одноразрядной информационной шиной d осуществляется посредством двунаправленной шины одноразрядного шинного формирователя

30.

Сигналы ОП 1, ОП11, 1/М1, П/В1, 3 Р К1, +1СА, 30 образуют выход признаков одноразрядного и роцессора 3.

Многоразрядный процессор 5 (фиг. 2) выполняет команды приема и логической

1780086 10 обработки многоразрядных операндов, выдачи многоразрядных и одноразрядных информационных слов. а также арифметические команды и команды перехода. При выполнении команд приема информации выполняется также операция сравнения принимаемого информационного слова с содержимым счетчика 14 и вырабатывается логический признак Е, который фиксируется триггером 17. При этом число сравниваемых разрядов выбирается кодом формата сравнения, содержащимся в командном слове. Команды переходов. выдачи многоразрядной информации, инкремент 1, декремент 1 разделяются на безусловные и условные. Условиями выполнения условных команд могут быть следующие сигналы: "Реэ", "Реэ". "Е", "Е" .

При работе многоразрядным процессором 5 выполняются команды с признаком процессора ПП: = 1. Команды, выполняемые многоразрядным процессором 5, образуют группы, имеющие следующие форматы командных слов:

1) команды приема информации со сравнением, команды инкрементирование со сравнением: декремент безусловный, декремент "1" условный);

45, команда сброса операционного регистра:

11 1780086 12

5 !7 3 2 1 0

Код адреса байт-канала

Код операции

5) команды выдачи и нфopмаqи!/!. (одноразрядной

8 7 6 5 !! 3

14 (13 12 11 10 9

Код адреса бит-канала

Код операции (В многоразрядном процессоре 5 код р ака и код операции декодируется де20 кодером 11 команд, который представляет собой комбинационную схему и формирует на своих выходах потенциальные (в течение цикла команды) сигналы управления.

Таблица программы ПЛМ, реализующей декодер 11 команд, имеет вид:

При =::ом информационный объем блока . с!9ставляет 2К(2048) 16-разрядных слов и ограничивается в данном случае разрядностью кода адреса перехода команд перехода. Адресное пространство каждого из периферийных блоков (блока 6 памяти дан.ûõ, блока 7 вывода, блока 8 ввода) составляет 512 бит и(или) 64байта.

Диэъюнкции

Vol ъыи ци ".

Зыкодные 4ункции ,(,I:, (-"-1 —- и

ВВ! (ИБ ИУ ДБ (ЛУ 3Р )3Е СР ПБ ПУ ППО,„П1и 1/М /В„)ВБ ВУ ПП! Ькоцны. еерсне и.ые т

i PKI 01ГК9 (РКIК(РК14!РК19(РК12(РК! !! РКЗ PK7 I РКБ и,(wÄ);:

Т / /

Т Т /

Т Т /

Т Г /

Т Т /

/ Т

/ / T

/ / Т

/ с

/ /

/ / /

/ I /

/ l /

/ / /

/ /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ l /

/ / /

/ /

/ / l

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ I /

/ / /

/ / /

О О

О О

1 0 О

1 0 О

1 О О

1 0 1

1 О !!

1", (9 О

ll

17.

14

I: !

6 з7

18 1

IÝ го

2I

22

23

24 I

29 1

26

27

28 Т

29 1

31

32

33

34 !

О

r. ! " 0 ! 0

I 1 0

1

1 - 1

0 0 1

1 0 О

1 О О

1 О О

1 0 0

I 1 0

О 0 О

Î О 0

0 О 0

0 1

1 0

О О

О t, .(...(.

/ / /

/ / / / ! / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / /

T / / /

/ Т / /

Т

/ / Т /

/ / Т /

/ / / Т

/ / /

/ / !

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / /

/ / / /

/ / / / ! / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ / / /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

Т /

Т /

/ Т

/ Т

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ / ! /

/ / ! /

L(/ / /

/ /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / / ! /

/ / /

Т / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

Т / /

Т / /

/ Т /

/ / Т

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ /

/ / / (/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ l

/ /

/ /

/ / ! /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

Т /

Т /

Т /

Т / ! Т

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ Т

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

Т /

/ / ! /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ T

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ ! /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ Т

/ Т

/ l

/ /

/ /

J.J.

/ /

/ /

Т /

Т /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ Т

/ /

/ /

/ /

/ / !

/ / ! /

/ /

/ / ! /

/ / ! /

/ /

/ /

/ /

/ / ! /

/ /

/ / ! /

Т /

Т /

Т /

Т /

1780086

Дизъонкции Нон!фикции

Рихоцние функции (Б и (Iïï (иБ 1 Бу 1 РР 1 ББ )иу 1 3 1 зе 1 Бр ) ВБ ) у I ВБ 1 Ву 1 ° -е ° 3 р)з уеIJБУП е- 1зи )рзр

Вхо/1ние оереиеннне

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

Т / /

/ Т /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / Т

/ / Т

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

Т / /

/ Т /

/ / Т

/ / T

/ / /

/ / /

/ / /

/ / /

Т /

/ Т

/ Т

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

/ /

1 - 1

2 - 1

3 - 1

4 - 1

6

7 в э

1О

ll

12

13

Входные сигналы декодера 11 командразряды регистра 22 команд РКб--РК15, Выходные сигналы декодера 11 команд:

1) CSn u BST — сигнал выборки и сигнал управления многоразрядного шинного формирователя 19, причем BS115: = 1 — выдача информации. BS: = С вЂ” прием информации;

2) CS> и BSi — сигнал выборки и сигнал управления одноразрядного шинного формирователя 16, причем ВБТ; = 1 — выдача информации, BS<: = 0 — прием информации;

3) ПП вЂ” признак процессора;

4) ИБ — инкремент безусловный;

5) ИУ вЂ” инкремент условный;

6) ДБ — декремент безусловн ый;

7) ДУ вЂ” декремент условный;

8) ЗР— занесение в счетчик 14; 9) 3E — занесение в триггер 27 результата сравнения;

10) CP — сброс счетчика 14;

11) ПБ — переход безусловный;

12) ПУ вЂ” переход условный;

13) ОП М, ОП1М вЂ” код операнда;

14) 1/Мм — признак разрядности обраВходными сигналами узла 13 являются тактовые импульсы ti- а синхронизатора 1, сигналы управления декодера 11 команд и информационный сигнал условия выполнения условных команд 0У, который поступает с выхода мультиплексора 12.

Выходными сигналами формирователя

13 являются сигналы микроопераций:

1) +1Р— инкремент счетчика 14;

2) -1Р— декремент счетчика 14;

3) ЗнсР— параллельное занесение в, счетчик 14;

4) ЗнсТŠ— занесение в триггер 17 результата сравнения; ,5) R — сброс счетчика 14;

6) ЗРКее — занесение в регистр 22 команд; батываемой информации, 1/М„; =: 0 — одно разрядная информация, .1/М„: = 0 многоразрядная информация;

15) П/Вн! — прием или выдача информации, П/BM . = 0 — выдача, П/В!е. = 1 — прием;

16) ВБ — выдача информации безусловная;

17) BY — выдача информации условная.

1р Узел 15 сравнения (фиг, 8) функционально представляет собой совокупность схем сравнения с разрядностью от и1н до (и + 1) и формирует на своих выходах результаты сравнения одно. двух, ..., и+ 1 (восьми) раз15 рядов вводимой информации и сигналов с выходов счетчика 14. Выбор результата сравнения осуществляется при помощи мультиплексора 18 кодом формата сравнения.

20 Узел формирования 13 микроопераций представляет собой комбинационную схему и выдает импульсные сигналы микроопераций, Таблица программы ПЛМ. реализующей узел 13. имеет вид:

7) +1CAM — инкремент счетчика 21 адресов;

45 8) ЗСАМ вЂ” параллельное занесение в счетчик 21 адресов кода адреса перехода;

9) 3DM — фиксация информационного слова периферийным блоком при выдаче информации.

50 Команды многоразрядного процессора

5 реализуется путем последовательного выполнения микроопераций, инициируемых сигналами микроопераций:

1) команда приема информации со

55 сравнением (Е): =- (РО-РФ(= (010 — 01Ф) (P0 — Р7): = (D10 — D17);

2) команды инкрементирования со сравнением

1780086

15 (00-Р7): =(PO-Ð7) + 1 (Е); = (PO — PФ) =- (В10 — D1ct );

3) команда безусловного перехода (CAO-ÑA11); =- (РКО-Р К11);

4) команды условных переходов (САΠ— САП): =(PKO РК11), если (DY); = 1;

5) команда лчкремент "1" безусловный (P0 — Р7). = (РΠ— Р7) + 1;

6) команды инкремент "1" условный (РО-Р7): =-(РΠ— Р7) -1, если (DY) . = 1;

7) команда декремент "1" безусловный (РΠ— Р7), = (РΠ— Р7) - 1;

8) команды лекремент "1" условный (РО-Р7): = (PO-P7) - 1, если (0У): = 1;

9) команда сброса счетчика (PO--Р7), = 0016, 10) команды безусловной выдачи многоразрядной информации (D00 — DO7): = (PO — Р7);

11) команды условной выдачи многоразрядной информации (D00-DO7); = (РО-07), если (DV): = 1;

12) команда выдачи одноразрядной информацли (d 0), .=(Е).

Принятые при этом обозначения;

1) (Е) — содержимое триггера 17 резуль-.ата сравнения;

2) (PO-Р7) — содержимое счет ика 14;

3) (010-D17) — г ринимаемое многоразоядное информационное слово;

4) (РО-РФ) и (010-О1Ф} — усеЧенные трехразряд,blM кодом формата сравнения и фоомационные слова, cD (0-7};

5) (PO — P7) — предыдущее состояние сч етч и ка 14, 6) (САО-СА11) — содержимое счетчика 21 адресов, 7) (PKO — РК11) — код адреса переход как часть командного слова;

8) (DY) — информационный сигнал условия выполнения условных команд, (0У)6 (Рез, Рез, Е, Е };

9) (DÎÎ вЂ” D07) — выдаваемое многоразрядное информационное слово;

10) (dO) — выдаваемое одноразрядное информационное слово, Связь многоразрядного процессора 5 с интерферейной одноразрядной информационной шиной d осуществляется посредством двунаправленной шины одноразрядного шинного формирователя

16, с интерфейсной многоразрядной информационной шиной D — посредством двунаправленной шины многоразрядного шинного формирователя 19.

Сигналы ОП4, ОП1м, 1/Мм, П/Вм, ЗРКм, +1САм, ЗСАм, 30м образуют выход признаков многоразрядного процессора 5.

16

В блоке 4 при использовании сигналов признаков одноразрядного 3 и многоразрядного 5 процессоров вырабатываются об щие сигналы управления, а также формируется из сигналов узла самосброса

AR и кнопки СБРОС сигнал установки в ис° ходное состояние УО, Первая часть сигналов управления подается в блок 2, вторая часть образует группу интерфейсных сигналов управления С.

Логически сигналы управления формируются при помощи восьми элементов ИР,ill и одного повторителя согласно следующим выражениям:

1,1. ЗРК; = ЗРК) V ЗРК;

1.2, +1СА1: = +1СА1Ч+1 САм, 1 3. ЗСА: =- ЗСАм, 1.4, УО: = ARv СБРОС.

2.1. СОП: = ОП 1уОПфм:

2.2. СОП1: = ОП1У ОП1м, 2.3, С1/М: =1/М1 Y1/M;

2.4. СП/В: = П/В1уП/B;

2.5. CÇD: 301У30м.

Блок 6 памяти данных (фиг. 5) предназначен для записи, хранения и выдачи одноразрядных и многоразрядных информационных слов, Код адреса ячейки. памяти поступает из блока 2 по адресной шине А через многоразрядный шинный при30 емник 34 на адресные входы одноразрядного 35 и многоразрядного 36 оперативных накопителей. Обмен одноразрядной информацией между одноразрядным оперативным накопителем 35 и одноразрядной информационной шиной d осуществляется посредством одноразрядного шинного формирователя 32. Обмен многоразрядной информацией между многоразрядным оперативным накопителем 36 и многоразрядной информационной шиной D осуществляется посредством многоразрядного шинного формирователя 33. Внутренняя организация работы блока 6 памяти данных осуществляется при помощи узла 31 управ45 ления, который представляет собой комбинационную схему.

В узле 31 управления. используя сигналы шины управления С, формируются следующие внутриблочные сигналы управления:

1) СЗэ2,э5: = С ОП у Л сои Л с /м

2) ВБз2: = СОПЕЛ Coll1 A с,/м Ли Яj

3) CS33,36: = СОПфЛ соп Л С{/M )

4) В$зэ: = СОПЕЛ ЛС1/ЛлЛСЦ/Ь

5} СЯз4: = СОП фЛ â€” Cotl ) 6) W/RÇ5.Ç6: = СОПфЬ С П ЛСПО Л С Э) где 32-36 — индексы, соответствующие позиционным номерам элементов блока 6 памяти данных, При обращении одноразрядного процессора 3 к блоку 6 памяти данных возможны запись или чтение одноразрядного информационного слова. При обращении многоразрядного процессора 5 к блоку 6 памяти данных возможны запись или чтение многоразрядного информационного слова, а также запись одноразрядного информационного слова.

Блок 7 вывода (фиг. 6) предназначен для выдачи на выходы 9 устройства результатов обработки информации одноразрядным 3 и многоразрядным 5 процессорами в виде одноразрядных и многоразрядных слов.

Код адреса канала вывода поступает с адресной шины А через многоразрядный шинный приемник 40 следующим образом:

1) на входы дешифратора 41, кроме входа с весом 2О, поступает код адреса бит-канала;

2) на входы дешифратора 42 поступает код адреса байт-канала.

Внутренняя организация работы блока

7 вывода осуществляется при помощи узла

37 управлегния, который представляет собой комбинационную схему. B узле 37 управления, используя сигналы шины управления С, формируются следующие внутриблочные сигналы управления:

1) Сязв =с у ЛСОП1Л а/ )

2) С$з9 сОпу л соп1 л м )

3) С$4о: сОП Ь Л Cî«

4) CE41: сопфлсоп1лс (мл сп(; лезу

5) СЕ4г: Сопр ЛсоП„ЛС

38 — 43 — индексы, соответствующие позиционным номерам элементов блока 7 вывода.

При обращении одноразрядного процессора 3 к блоку 7 вывода осуществляется выдача одноразрядного информационного слова.

При обращении многоразрядного процессора 5 к блоку 7 вывода возможны выдача одноразрядного или многоразрядного йнформационного слова.

1780086

ЗО

18

Блок 8 ввода (фиг, 7) предназначен для обеспечения приема одноразрядным 3 и многоразрядным 5 процессорами выбранных информационных сигналов с входов 10 устройства для их последующей логической обработки.

Код адреса канала ввода поступает с адресной шины А через многоразрядный шинный приемник 48 следующим образом:

1) на адресные входы мультиплексора

49 поступает код адреса бит-канала в информационном байте;

2) на адресные входы группы мультиплексоров 50 поступает код адреса байт-канала.

Вся совокупность входных цифровых сигналов с входов 10 устройства через входные нормализаторы 51 поступает на соответствующие информационные входы мультиплексоров группы мультиплексоров

50, благодаря которым на многоразрядную информационную шину О через многоразрядный шинный передатчик 47 мультиплексируется выбранное кодом адреса байт-канала многоразрядное информационное слово. Кроме тога, указанное многоразрядное информационное слово мультиплексируется при помощи мультиплексора 49 в одноразрядный информационный сигнал, который через одноразрядный шинный передатчик 46 поступает на одноразрядную информационную шину d.

Внутренняя организация работы блока

8 ввода осуществляется при помощи узла 45 управления, который представляет собой комбинационную схему, В узле 45 управления, используя сигналы шины управления С, формируются следующие внутриблочные сигналы управления:

") CS4a: = у ЛСОПМ ЛСП/ЬЛ - (м )

2) CS47 соп лсОп4лсЩь л сл(лл) 3) CS48: = ЛСОП4 Л СП/

СОП

) где 46 — 48 — индексы, соответствующие позиционным номерам элементов блока 8 ввода.

При обращении одноразрядного процессора 3 к блоку 8 ввода осуществляется прием одноразрядного информационного слова. При обращении многоразрядного процессора 5 к блоку 8 ввода 6существляется прием многоразрядного информационного слова.

При обращении одноразрядного процессора 3 к многоразрядному процессору 5 осуществляется прием по одноразрядной

1780086 информационной шине d и логическая обработка одноразрядным процессором 3 сигнала состояния триггера 17 результата сравнения "Е".

При выполнении многоразрядным процессором 5 соответствующей части условных команд сигнал, определяющий их выполнение, поступает по одноразрядной информационной шине d из одноразрядного процессора 3 в виде сигнала "Рез" — результата логической обработки, предварительно произведенной одноразрядным процессором 3, Временные диаграммы формирования основных микроопераций представлены на фиг. 6: при выполнении команд по приему и логической обработке информации Ц1; арифметических команд и команды сброса счетчика Ц2; команд по выдаче информации

ЦЗ; команд перехода Ц4.

Приведенные выше программы ПЛШ, реализующие декодер 25 команд, операционный узел 23, узел 24, декодер 11 команд, узел 13, соответствуют представленным на фиг. 10 и 11 системам команд одноразрядного 3 и многоразрядного 5 процессоров.

При описании примера конкретного выполнения заявленного устройства и в графических материалах приняты следующие обозначения и индексы: и — разрядность многоразрядного процессора 5; в- разрядность кода адреса одноразрядного операнда;

l — разрядность кода адреса и-разрядного операнда;

h — разрядность кода адреса бита в лраэрядном слове, причем

ll + 1 = !092(п + 1); m =- I + ll + 1;

S+ 1 — количество адресуемых одноразрядных каналов ввода, вывода, одноразрядных ячеек блока памяти данных, причем S + 1 = 2m+1;

r+ 1 — количество адресуемых п-разрядных каналов ввода, вывода и-разрядных ячеек блока памяти данных, причем (г+ 1) = 2 (S + 1) = (n + 1) (r + 1).

Формула изобретения

1. Программируемый контроллер. содержащий синхронизатор, блок программного управления, блок формирования управляющих сигналов, одноразрядный и многоразрядный процессоры, блок памяти данных, блок вывода и блок ввода, причем выход синхронизатора соединен с тактовыми входами одноразрядного и многоразрядного процессоров, входы кода команды

55 которых соединены с выходом блока программного управления и с адресными входами блока памяти данных, блока ввода и блока вывода, первый информационный вход-выход блока памяти данных, первый информационный вход блока вывода и первый информационный вход блока ввода обьединены и соединены с первым информационным входом-выходом многоразрядного процессора, выходы признаков одноразрядного и многоразрядного процессоров соединены соответственно с пеавым и вторым информационными входами блока формирования управляющих сигналов, первый выход которого соединен с входом синхронизации блока программного управления, второй выход блока формирования управляющих сигналов соединен с входом управления записью-чтением блока памяти данных, входом управления выдачей блока вывода и входом управления приемом блока ввода, инормационный выход блока вывода и информационный вход блока ввода являются соответственно выходом и входом данных программируемоro контроллера, отл и ча ю щеес ятем, что, с целью повышения производительности, второй информационный вход-выход многоразрядного процессора соединен с информационным входом-выходом одноразрядного процессора, с вторым информационным входом-выходом блока памяти данных, с вторым информационным входом блока вывода и с вторым информационным выходом блока ввода, причем многоразрядный процессор содержит декодер команд, узел формирования микроапераций, первый и второй шинные формирователи, триггер, первый и второй мультиплексоры, счетчик и узел сравнения, причем тактовый вход многоразрядного процессора соединен со стробирующим входом узла формирования микроопераций, первый и второй выходы которого соединены соответственно с синхровходом триггера и с входом занесения счетчика, третий выход счетчика объединен с выходом декодера команд и соединен с выходом признаков многоразрядного процессора, первый и второй информационные входы-выходы которого соединены соответственно с входами-выходами первого и второго шинных формирователей, управляющие входы которых соединены с входом кода операции узла формирования микроопераций и с выходом декодера команд, информационный вход которого соединен с входом кода команды многоразрядного процессора и с управляющими входами первого и второго мультиплексоров, выход первого шинного

1780086 формирователя соединен с информационным входом счетчика и с первым информационным входом узла сравнения, второй информационный вход которого соединен с выходом счетчика и информационным входом первого шинного формирователя, выходы узла сравнения соединены с информационными входами первого мультиплексора, выход которого соединен с информационным входом триггера, выход которого соединен с информационным входом второго шинного формирователя и с первым информационным входом второго мультиплексора, второй информационный вход и выход которого соединены соответственно с выходом второго шинного форми5 рователя и с входом условия узла формирования микроопераций.

2. Контроллер по и. 1, о тл и ч а ю щ и йс я тем, что выходы узла формирования микроопераций с четвертого по шестой соединены соответственно с входом прибавления единицы. с входом вычитания единицы и с входом установки в "0" счетчика.

1780086

1780086

1780086

1780086

1780086

1780086

1780086

1780086

5 КЯ олераи,и

D бб

Г/S А

ЛРФ AA

1011

ЮУЛА/ A

ЛУГ А

У 1, ah Å 1 Ah

° « j Д у °

1 /707

Редактор о ректор M Демчик

Техред

Заказ 4437 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета оо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Юююаюд каиыЬ

Я Л аУ Яс РЩБФ

/ВЮ

ПфйМ

Баде-каналс

ХоР аРрееи

&em-кпнпла

Aod u@ecu

Бит- юная