Микропрограммное устройство управления

 

(и) 5l97ll

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски)т

Социмнотнчвокйх рвооублин (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 30.08.74 (21) 2056576/24 с присоединением заявки Хо (23) Приоритет

Опубликовано 30.06.76. Бюллетень Мо 24

Дата опубликования описания 26.07.76 (51) М. Кл. С 06F 9/16

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) УДК 681.325(088.8) (72) Авторы изобретения В. Н. Алексеев, Л. Д. Голованев, А. М. Горизонтов, С. Н. Домарацкий, В. Г. Колосов и В. В. Талдыкин (71) Заявитель (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области, вычислительной техники, в частности к микропрограмм ным устройствам управления.

Известно микропрограммное устройство управления (1), содержащее блок памяти мик.рокоманд, регистр микрокоманды, регистр адреса микрокоманды и дешифратор микроком асн.

Недо статком известного устройства является необходимость большого количества регистров возврата и элементов связи этих регистров с регистром адреса микрокоманд при организации возврата из микроподпрограмм, что приводит к излишним затратам оборудования.

Известно и другое устройство для микропрограммного управления (2), наиболее близкое к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Это устройство содержит, память микрокоманд, выходами соединенную с входами регистра микрокоманд, регистр адреса микрокома нды, выходы которого через де|шифратор адреса микрокоманды подключены к входам памяти микрокоманд, коммутатор, ин формационные выходы которого соединены с первой группой входов,регистра адреса,микрокоманды, оперативную память, первой группой адресных входов связанную с выходами дешифратора адреса оперативной памяти, блок усилителей чтения, выходы которого подключены к разрядным выходам оперативной памяти и регистра регенерации. Груп па выходов блока усилителей чтения соединена с входами коммутатора, а все его

5 выходы — с входами регистра регенерации, управляющие входы коммутатора, регистра регенерации, блока усилителей чтения и дешпфратора адреса микрокоманды — соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым вы10 ходами регистра микрокоманд, первая и вторая группы выходов которого подключены соответственно к второй группе входов регистра адреса микрокоманд ы и группе управляющих входов дешифратора адреса оперативной па15 мяти

Недостатком устройства является необходимость затрат большого количества оборудования.

Цель изобретения — сокращение оборудова20 ния.

Это достига ется тем, что устройство содержит шифратор и блок реверсивных формирователей тока, причем третья и четвертая группы выходов регистра микрокоманд соединены

25 соответственно с входами шифратора и блока реверсивных формирователей тока, выходы шифратора — с группой входов регистра регенерации, а выходы блока реверсивных формирователей тока:с второй группой адресных

30 входов оперативной памяти.

519711

Блок-схема устройства представлена на чертеже. Иикропрограммное устройство управления содержит память 1 микрокоманд, регистр 2 микрокоманд, дешифратор 3 адреса оперативной памяти, оперативную память 4, блок

5 реверсивных формирователей тока, дешифратор 6 адреса микрокоманды, регистр 7 адреса микрокоманды, блок 8 усилителей чтения, коммутатор 9, шифратор 10, регистр 11 регенерации.

На чертеже обозначены: 12 — 19 — выходы регистра микрокоманд, 20 — выходы кода операци блока усилителей чтения. Выход 19 является выходом поля номера следующей микрокома нды, выходы 12 — 15 — выходами поля микроприказов, управляющих вы бором oineрандов и .команд из памяти 4, выходы 16—

18 — в ыходами поля, управляющего организацией микроподпрограмм. В слове команды выделено m разрядов для поля кодов команд.

Устройство работает следующим образом.

В первой микрокоманде, выполняемой при выборе очередной команды, выдаются микроприказы, возбуждающие дешифратор 3 адреса, стробирующие блок 8 усилителей, разрешающие работу коммутатора 9 и регенерацию сигналом с выхода 15. При этом,на выходах блока 8 усилителей чтения в разрядах, соответствующих единицам в слове считанной команды, появляются сигналы, которые готовят регистр 11 регенерации; си гналы по выходам 20 от т разрядов, соответствующих полю кодов операций (КОП), через коммутатор 9 проходят на регистр 7 адреса микрокоманды и записывают там адрес первой микрокоманды и записывают там адрес первой микрокоманды из заданной команды. Во втором такте возбуждается регистр регенерации и в памяти 4 регенерируется слово команды. Кроме того, не выдается микроприказа с выхода 19. В следующую единицу автоматного времени считывается регистр 7 и выполняется первая микрокомандра из выбранной команды. Далее микрокоманды выбираются в последовательности, определяемой микропрограммой, соответствующей вьпбранной команде. Адрес очередной микрокоманды поступает в регистр 7 из соответствующего поля регистра 2. После последней микрокоманды требуемой операции выполняется микрокоманда выбора следующей команды.

При построении микропрограмм часто возникает ситуация, когда микропрограмма А включает в качестве микроподпрограммы микропрограмму В, которая в свою очередь содержит микропрограмму С и, т. д. (Пример, микро программа СИНУС имеет в качестве подпрограммы умножение, в котором в свою очередь используется сложение). При этом будем считать, что у микроподпрограммы В более высокий ранг, чем у микроподпрограммы С.

Две микро подпрограммы С и Д будем считат ь i-то ранга, если они не могут встречаться

4 одна внутри другой и не содержат в себе микропод программ ранга и выше:

Для регистров возврата требуется столько ячеек, сколько рангов в организованных микропод программах. При необходимости обратиться к микропод программе -го ранга непосредственно перед ми кроподпрограммой выполняется микрокоманда со следующим набором микроприказов: возбуждение шифратора !

0 по выходу 18 и разре шение регенерации по выходу 15 (в т разрядов регистра регенерации, соответствующих полю КОП в слове команды, записывается код адреса возврата).

В следующем такте той же микрокоманды по выходу 16 возбуждается i-й формирователь в блоке 5, считывается регистр 11 регенерации и за пускаются те формирователи записи в память 4, которым соответствуют единицы в за писанном на регистр регенерации слове.

Таким образом, в m разрядов i-й ячейки (регистра), соответствующих полю КОП в слове команды, записываются адрес возврата. Последняя микрокоманда из подпрограммы ьго ранга опра шивает -й регистр возврата, для чего по выходу 16 возбуждается в блоке 5 реверсивный формирователь адресного тока -й ячейки возврата. Одновременно выда ются микроприказы, стробирующие блок 8, запускающие коммутатор 9 по выходу !4, разрешающие работу дешифратора б по выходу 17.

В регистр 7 адреса микрокоманды через коммутатор 9 записывается адрес микрокоманды, к которой необходимо вернуться. Адрес записывается в закодированном виде. В частности, код адреса возврата может быть полностью идентичен од ному из кодов команд. В следующую единицу автоматного времени из регистра 7 через дешифратор б будет выбрана, тем не менее, микрокоманда, соответствующая возврату из микроподпрограммы i-го ранга, а не макрокоманда, соответствующая началу микро программы, код которой совладает с кодом адреса возврата. Это обусловлено особенностями структуры дешифраторов. Если нет ограничений на размер поля кодов операций в слове команды, все разнообразие микроподпрограмм можно реализовать, генерируя в разрядах .поля кодов команд коды адресов возврата, которые не со впадают с кодами опер аций.

Изобретение позволяет получить существенный выигрыш в аппаратуре для процессов, в которых можно выделять одинаковые участки микропрограмм. Так, в проектируемом терминальном процессоре для промышленности, использующем описанный принцип, экономия памяти микро программ составляет около

23 /О. Особенно эффективным устройство оказывается в процессорах на однородных магнитных матрицах, где дополнительно повышается однородность, а следовательно, и технологичность изготовления за счет реализации регистров на ячейках памяти.

Затраты на один регистр в памяти 4 пренебрежимо малы (как правило, менее 0,75—

519711

0,5% общего объема памяти). Таким образом, затраты на регистр возвоата, реализованный в виде ячей! ки, сводятся к одному реверсивному формирователю. Отсутствуют элементы связи регистра возврата с регистром 7, так как используется тот ?Ke тракт, что и для Вво да кода команд. Для реализации того же самого иа интегральных схемах, например, «Логика — 2» потребуется не мс ree 64 модулей на один реп!стр с элементами коммутации.

Формула изобретения

Микропрограммное устро?! ство управления, содер?кащее память микрокоманд, выходы которой соединены с входами регистра микрокомапд, регистр адреса микрокоманды, выходы которого через дешифратор адреса микрокоманды соединены с входами памяти микрокоманд, коммутатор, информационные выходы которого соединены с первой груп пой входов регистра адреса микрокоманды, оперативную память, первая группа адресных входов которой соединена с выходам и дешифратора адреса опсрат!!в;!ой памяти, олок усилителей чтения, выходы которого соединены с разрядными выходами оперативной памяти и регистра регенерации, причем часть выходов блока усилителей чтения соединена с входами коммутатора, а все выходы блока усилителей чтения — с входами регистра регенерации, управляющие входы коммутатора, регистра регенерации, блока усилителей чтения и де5 шифратора адреса микрокоманды соединены соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами регистра мнкрокоманд, первая и вторая группы выходов которого соединены соответственно с второй группой Вхо10 дов регистра адреса микрокоманды и группой управляющих входов дешифратора адреса оперативной памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения оборудования, оно содержит шифратор и блок реверсивных

15 формирователей тока. причем третья и четвертая pi ппы выходов регистра микрокох!анд соединены соответственно с входами шифратора и блока ревсрсивных формирователей тока, выходы шифратора соединены с частью

20 входов регистра регенерации, а выходы блока реверсивиых формирователей тока соединены с второй группой адресных входов оперативной памяти.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспер гизе:

1. Хассон С. «Микропрограммное управление», кн. 1, «Мир», 1973., рис. 2.1, 2.3.

2. Лвт. сь. ¹ 363980, кл. G 06f 15/66, 1973.