Микропрограммное устройство управления

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11) 616629

Союз Советских

Социалистических

Республик (6l) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 12.07.76 (21) 2383711/18-24 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.07.78. Бюллетень № 27 (45) Дата опубликования описания 23.06.78

2 (51) M. Кл

G 06 F 9/16

Государстеенный K0MNTeT

Совете 1енннстрое СССР оо делаы необретеннй н открытнй (53) УДК

681 325 (088 8) (72) Автор изобретения

В. А, Скляров (71) 3а я в и тел ь (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ т5

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в качестве устройства управления самого различного назначения, например, в качестве устройства управления ддя терминальной аппаратуры автоматизированных систем управления.

Известно микропрограммное устройство управления, позволеощее сократить объем блока памяти (разрядность слова постоянного запоминаюшего устройства) (1) .

Однако в этом устройстве микрокоманды из блока памяти читаются через постоянные временные интервалы (такты), которые определяются длительностью выполнения самой продолжительной микрооперации. За счет этого пр1е выполнении микроопераций малой длительности большую часть такта выходные сигналы микропрограммного устройства управления не вызывают никаких действий, что снижает быстродействие работы устройства. 20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микропрограмм, регистр адреса, регистр микрокоманд, причем входы блока памяти микро- д программ соединены с выходами регистра адреса, информационный вход которого соединен с входом устройства, информационные выходы блока памяти микропрограмм соединены с информационными входами регистра микрокоманд Щ.

Известное устройство позволяет изменять длительность микропрограммного такта в соответствии с истинным временем выполнения микрокоманды. Длительность такта может быть увеличена за счет задержки сигнала, определяющего чтение адреса ПЗУ в адресном регистре, на секционной линки задержки, выходы которой коммутнруются блоком управления длительностью микропрограммного такта.

Однако это устройство характеризуется сложностью схемы и ограниченными функциональными возможностями, за счет того, что применение универсальных линий задержки(особенно секционных с фиксированными значениями задержек секций) с заданными иоминалами но задержке заранее предопределяет возможный (а не действительный) диапазон изменения длительностей тактов, Кроме того, при больших значениях задержек (более 1 — 2 мкс) линии задержки имеют большие размеры.

616629

Целью изобретения является упрощение устройства, Достигается это тем, ITQ в микропрограммное устройство управления введены управляемый генератор прямоугольных импульсов, блокформирования установоч>п <х сигналов, причем входы управляемого генератора прямоугольных импульсов соединены с управляющими выходами блока памяти микропрограмм, первый выход управляемого генератора прямоугольных импульсов соединен с управляющим входом регистра адреса, вход установки в "0" которого соединен с первым выходом блока формирования установочных сигналов, вход которого соединен с управляющим входом регистра микрокоманд и с вторым выходом управляемого генератора прямоугольных импульсов, второй выход блока формирования установочных сигналов соединен с входом установки в "0" регистра микрокоманд, выход которого соединен с выходом устройства.

На фиг. 1 приведена структурная схема микропрограммного устройства управления; на фиг. 2 — схема управляемого генератора прямоугольных импульсов; «а фиг. 3 — временная диаграмма работы устройства, Устройство содержит блок 1 памяти микро программ, .регистр 2 микрокоманд, регистр 3 адреса, управляемый генератор 4 прямоугольных импульсов, блок 5 формирования установочных сигналов. Выходы 6 и 7 управляемого генератора 4 прямоугольных импульсов подключены соответственно к входу регистра 3 адреса и к входу блока 5 формирования установочных сигналов, выходы 8 и 9 которого подключены соответственно к входам установки в "0" регистра 3 адреса и регистра 2 микрокоманд.

Кроме того, выход 7 управляемого генератора 4 прямоугольных импульсов непосредственно соединен с входом регистра 2 микрокоманд, по которому разрешается выдача информации с этого регистра в операционные схемы (например ЭВМ). Блок 1 памяти микрокоманд, представляющий из себя ПЗУ, входами подключен к регистру 3 адреса. Выходы 10 блока памяти . микропрограмм, соответствующие операционной и адресной части мнкрокоманды, подключены к входам регистра 2 микрокоманд, а выходы

11, соответствующие коду длительности такта,— к входам управляемого генератора 4 прямоугольных импульсов. Входные шины устройства, на которые поступает адрес следующей микрокомандb>, подключены к входам 12 регистра 3 адреса, выходные шины, сигналы с которых поступают в операционные схемы (например, ЭВМ), снимаются с,выходов !3 регистра микрокоманд.

Управляемый генератор 4 прямоугольных импульсов может быть выполнен либо на базе делителя частоты импульсов с переменным ко5

l5

35 о

55 эффициентом деления, либо на базе мупьтивибратора с цифровым управлением в соответствии с предлагаемой схемой (см. фиг. 2), которая содержит транзисторы 14, времязадающие конденсаторы 15, 16, времязадающие резисторы !7, коллекторные резисторы 18, зарядные диоды 19, разрядные диоды 20. Принцип его работы заключается в цифровом изменении длительности паузы между импульсами, снимаемыми с выхода 6, Длительность импульсов на выходе б постоянна, определяется необходимым временем чтения микрокоманды из блока 1 памяти микропрограмм и задается времязадающим резистором 17 и времязадающим конденсатором

16. длительность паузы между импульсами на выходе 6 определяется максимальным действительным временем выполнения каждой микрокоманды в операционных схемах (например, ЭВМ), и изменяется путем коммутации время. задающих конденсаторов 15 через зарядные диоды 19. Разряд конденсаторов 15 происходит через разрядные диоды 20. Время разряда определяет длительность паузы.

Принцип работы устройства заключается в том, что такт работы микропрограммного устройства управления в общем случае делится на четыре микротакта:. Т, — чтение микрокоманды из блока 1 памяти микропрограмм по адресу, содержащемуся в регистре 3 адреса, в регистр 2 микрокоманд, T — установка в

0 регистра 3 адреса; T, — дешифрирование полей микрокоманды, выполнение микроопераций в операционных схемах, формирование логических условий для перехода к следующей микрокоманде, нахождение адреса следующей микрокоманды и запись его на регистр 3 адреса, Т4 — сброс в 0 регистра 2 микрокоманд, Далее этот цикл периодически повторяется до окончания выполнения микропрограммы. Как известно, максимальное время при выполнении микрокоманды занимают микротакты Т, и Тз. Ллительность микротакта Т, постоянна и определяется временем чтения информации из блока 1 памяти микропрограмм, длительность микротакта Тэ можно изменить путем вычисления действительного времени выполнения каждой микрокоманды. Каждая микрокоманда, записанная в блоке памяти 1 микропрограмм, состоит из трех частей: о<терационной, адресной и временной, причем послещ<яя из них определяет максимальное время выпотп<ения этой микрокоманды, представлен><ое в двоичном коде.

Этот код необходим дпя управления длительностью паузы меж«у импульсами управляемого генератора 4 прямоугольных импульсов по выходам 11. Во время паузы между импульсами на выходе 6 (во время наличия импульса на выходе 7) происходит выполнение микроопераций в, опера<ти<м<>«<х схемах, форл<><роваиие логических условий, вычиспе>ще спецу>ощсго

6166 9 адреса и запись его в регистр адреса. 11а фиг. 3 Г обозначает длительность интервала време1 ни в течение которого происходит выполнение микрокоманды — микротакт Т,, à — длительность интервала времени, в течение которого происходит чтение микрокоманды из блока

1 памяти микропрограмм — микротакт Т,, Г = coASt.

Рассмотрим цикл выполнения микрокоманды, начиная, например, с момента чтения информации из блока 1 памяти микропрограмм, момент времени t, на фиг. 3. При этом регистр 2 микрокоманд находится в нулевом состоянии. При чтении микрокоманды, на управляющем входе регистра 3 адреса устанавливается высокий по15 тенциал (интервал времени Г ), и она переписывается в регистр 2 микрокоманд. В это же время код временной части микрокоманды с выходов 11 блока 1 памяти микропрограмм поступает на входы управляемого генератора 4

20 прямоутольных импульсов и задает длительность паузы в его следуюшем "полупериоде (длительность интервала времени Г„) . По заднему фронту импульса длительностью Г (по переднему фронту импульса длительностью Г ), выраба25 тываемого блоком формирования установочных сигналов, регистр 3 адреса устанавливается в нулевое состояние (подготавливается к приему нового адреса в интервале времени ). В интервале времени Г,, длительность которого задается управляемым генератором 4 прямоугольных импульсов по выходу 7, происходит выполнение микрокоманды — микротакт Т, и запись адреса следующей микрокоманды в регистр 3 адреса по входам 12. По заднему фронту импульса длительностью Г„(по перецнему фронту импульса длительностью С ), вырабатывае2 мого блоком формирования установочных сигналов, регистр 2 микрокоманд устанавливается в нулевое состояние и подготавливается для записи в него кода следующей микрокоманды.

В процессе выполнения микропрограммы рассмотренные процессы циклически повторяются.

Таким образом, предложенное устройство позволяет осуществлять выполнение микрокоманд с переменной длительностью такта, однако, в нем вместо дешифратора поля, блока управления длительностью микропрограммного

- такта, секционной линии задержки и элемента

HE введены блок формирования установочных сигналов и управляемый генератор прямоугольных импульсов, которые имеют гораздо более простую схему, чем узлы и блоки, удаленные из известного усгройства. Кроме того, значительно уменьшено число внешних соединений, так, если секционная ливия, гадсржки в иэвесгном ус1ройстве имеет и выходов, то число входов управляемого генератора прямоугольных импульсов в предложенном устройстве m = irttlog o, поэтому m ((п. Расширены функциональные возможности устройства за счет того, что обеспечено простое изменение длительности микропрограммного такта, например, путем замены конденсаторов в управляемом генераторе прямоутольных импульсов, путем коммутации которых можно получить практически любой днапа; эон изменения емкости, определяющий постоянную времени времязадаюшей цепи.

Предложенное микропрограммное устройство управления может использоваться в универсальных и специализированных ЭВМ, в терминаль-, ных устройствах автоматизированных систем управления, в устройствах управления производственными и технологическими процессами и во всех других случаях, где необходимо осуществлять гибкое изменение управляюших сигналов.

Формула изобретения

Микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микропрограмм, регистр адреса, регистр микрокоманд, причем входы блока памяти l микропрограмм(соединены с выходами регистра адреса, информационный вход которого соединен со входом устройства, информационные выходы блока памяти микропрограмм соединены с информационными входами регистра микрокоманд, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью упрощения, в устройство введены управляемый генератор прямоугольных импульсов, блок формирования установочных сипжлов, причем, входы управляемого генератора прямоугольных импульсов соединены с управляющими выходами блока памяти микропрограмм, первый выход управляемого генератора прямоугольиых импульсов соединен с управляющим входом регистра адреса, вход установки в 0 которого соединен с первым выходом блока формирования установочных сигналов, вход которого соединен с управляюгцим входом регистра микрокоманд и со вторым выходом управляемого генератора прямоугольных импульсов, второй выход блока формирования установочных сигналов соединен с входом установки в 0 регистра микрокоманд, выход которого соединен с выходом устройства.

Источники информации, принятые во внимав ие пр и эк спер тизе:

1. Авторское свидетельство СССР N 439811, кл. G 06 F 9/16, 03.04..72.

2. Авторское свидетельство СССР N 467351„ кл. G 06 F 9/16, 25.08.72.

616629

ft tt

Ирпс ре ра адфес

Составитель Т. Бондаренко

Техред Зама

Корректор Е-H4m

Редактор Е. Гончар

Эакаэ 4067/45 Тираж 826

gHHHAH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам иэобретений н открытий

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

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4