Устройство микропрограммногоуправления

 

O ll И С А Н И Е (1) 809184

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 12.04.79 (21) 2751875/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 28.02.81. Бюллетень №8

Дата опубликования описания 28.02.81

G 06 F 9/16

Государстеенный комитет (53) УДК 681.325 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Д. Н. Голецкий, В. П. Завьялов, Е. А. Каневский и В. Е. Кузнецов

Государственное союзное конструкторско-технологическое бюро. по проектированию счетных машин (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО МИКРОПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Устройство микропрогаммного управления со страничной организацией памяти относится к вычислительной технике, в частности, к цифровым вычислительным машинам с микропрограммным управлением.

Известно устройство микропрограммного управления со стековой памятью, в котором стековая память обеспечивает запоминание адресов возврата (1).

Недостатком данного устройства является большой объем оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство микропрограммного управления программоуправляемой электронной клавишной вычислительной машины

«Искра — 125», содержащее ПЗУ, регистр микрокоманд, счетчик адреса, регистр страниц, блок выполнения микрокоманд (в состав последнего входит дешифратор мнкрокоманд), дополнительный регистр страницГ23., Однако вложение подпрограмм известное устройство не обеспечивает, в связи с чем приходится использовать трехбайтовую микрокоманду ПК (переключатель). В этом случае возрастает объем ПЗУ и требуется дополнительное время для обращения к подпрограммам.

Кроме того, совмещение в одном слове кода команды и кода страницы перехода накладывает ограничение на количество страниц ПЗУ, вследствие чего для увеличения объема ПЗУ необходимо либо увеличить разрядность слова, либо увеличить формат микрокоманды ПВ, что приводит к дополнительному увеличению аппаратурных затрат и объема ПЗУ, а также к дополнительным затратам времени.

Цель изобретения — сокращение оборуip дования и повышение быстродействия.

Указанная цель достигается тем, что устройство микропрограммного управления, содержащее блок постоянной памяти, выход которого соединен с информационным вхоis дом регистра микрокоманд, выход которого соединен со входом дешифратора микрокоманд, вход блока постоянной памяти соединен с выходами счетчика адреса и регистра страниц, содержит стековую память, коммутатор, триггер, элементы И и НЕ, причем первый вход коммутатора соЕдинен с выходом блока постоянной памяти, второй и третий входы коммутатора соединены соответственно с выходами регистра микрокоманд

809184

3 и стековой памяти, вход которой соединен с выходами счетчика адреса и регистра страниц, входы которых соединены с выходом коммутатора, выход триггера соединен с вторым входом коммутатора, С-вход триггера соединен с первым выходом дешифратора микрокоманд, D-вход триггера — с выходом коммутатора, а S- u R-входы триггера соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, выход регистра страниц подключен к первому входу второго элемента И и через элемент HE с первым 10 входом первого элемента И, а вторые входы первого и второго элементов И соединены с вторым выходом дешифратора микрокоманд.

Wa чертеже приведена блок-схема устройства микропрограммного управления.

Устройство содержит блок 1 постоянной памяти, регистр 2 микрокоманд, дешифратор 3 микрокоманд, коммутатор 4, счетчик 5 адреса, регистр 6 страниц и стековую память 7. При этом счетчик 5 адреса определяет внутристраничный адрес команды, ре- 20 гистр 6 страниц определяет номер выбранной страницы ПЗУ, а стековая память 7 обеспечивает хранение адресов возврата. Кроме того, в состав устройства входят триггер 8, элементы И 9 и 10 и элемент НЕ 11, кото25 рые обеспечивают выбор тои или инои половины ПЗУ 1.

ПЗУ 1 имеет объем 16 К байт и состоит из 64 с. по 256 байт каждая, которые организованы в виде двух половин. Обращение к каждой из них осуществляется в зависимости от состояния шестого разряда регистра 6 страниц, причем «О» соответствует страницам с нулевой по тридцать первую (первая половина ПЗУ 1), а «1» — с тридцать второй по шестьдесят третью (вторая половина

ПЗУ 1) . Стековая память 7 обеспечивает хра- зу некие 16-ти слов по два байта каждое.

Выход ПЗУ 1 соединен с входом регистра 2 микрокоманд и с первым входом коммутатора 4, выход которого соединен, в свою очередь, со входом счетчика 5 адреса и с вхо- 40 дом регистра 6 страниц, причем выход шестого разряда коммутатора 4 соединен также с D-входом триггера 8. Выход регистра 2 микрокоманд соединен с входом дешифратора 3 и со вторым входом коммататора 4, причем входы пяти младших разрядов коммутатора 4 подключены к выходам пяти младших разрядов регистра 2 микрокоманд, а вход шестого разряда — к выходу триггера 8. Выходы счетчика 5 адреса и регистра 6 страниц подключены к адресным входам sO

ПЗУ 1 и к входам стековой памяти 7, причем выход шестого разряда регистра 6 страниц подключен также к входу- элемента НЕ.11 и к входу элемента И 10. Выход элемента НЕ

11 соединен со входом элемента И 9, а выход дешифратора 3 — с входами элементов И 9 и

10. Выход последнего соединен с R — входом триггера 8, S-вход которого подключен к выходу элемента И 9, а С-вход — к выходу 1 дешифратора 3. Кроме того, выход стековой памяти 7 соединен с третьим входом коммутатора 4.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

При выполнении любой микрокоманды передачи управления ее код, выбранный из

ПЗУ 1 по адресу со счетчика 5 адреса и регистра 6 страниц, поступает на вход регистра 2 микрокоманд и хранится в нем в течение всего времени выполнения данной микрокоманды. Исходное положение триггера 8 соответствует состоянию «О».

Микрокоманда ПВ является двухбайтовой, причем три старших разряда первого байта (6 — 8) содержат код данной микрокоманды, пять младших (1 — 5) — номер страницы ПЗУ, а второй байт представляет собой адрес ячейки ПЗУ. При выполнении микрокоманды ПВ на первом этапе происходит увеличение на единицу содержимого счетчика 5 адреса и запись нового содержимого счетчика 5 адреса и содержимого регистра 6 страниц в стековую память 7 (с предварительным увеличением ее адреса на единицу. На втором этапе вначале из ПЗУ 1 осуществляется выборка второго байта данной микрокоманды, который через первый вход коммутатора 4 записывается в счетчик

5 адреса. Затем номер страницы ПЗУ из пяти младших разрядов регистра 2 микрокоманд.и триггера 8 через второй вход коммутатора 4 поступает в шестиразрядный регистр

6 страниц. Таким образом, в счетчике 5 адреса и регистра 6 страниц оказывается полный адрес ячейки ПЗУ, в которую передается управление, а полный адрес ячейки возврата запоминается в стековой памяти.

Микрокоманда ВВ является однобайтовой. При ее выполнении на первом этапе из стековой памяти 7 считывается первый байт адреса возврата, который через третий вход коммутатора 4 записывается в счетчик 5 адреса. На втором этапе содержимое счетчика 5 адреса увеличивается на единицу, так как при выполнении микрокоманды ПВ в стековой памяти 7 оказывается записанный фактический адрес второго байта этой микрокоманды, а не адрес следующей микрокоманды. Одновременно из стековой памяти 7 считывается второй байт адреса возврата — номер страницы ПЗУ (ячейки возврата), который через третий вход коммутатора 4 записывается в регистр

6 страниц (с последующим уменьшением на единицу адреса стековой памяти 7) . При этом информация с выхода шестого разряда коммутатора 4 поступает на D-вход триггера 8 и заносится в последний, так как на его С-вход поступает соответствующий управляющий сигнал с выхода дешифратора 3.

Таким образом, в счетчике 5 адреса и регистре 6 страниц оказывается полный адрес ячейки возврата, а содержимое триггера 8 соответствует выбранной половине ПЗУ1, 8091 т.е. той половине, в которой расположен адрес ячейки возврата.

Для перехода из одной половины ПЗУ! в другую используется микрокоманда УСП (Установка страниц ПЗУ), которая является однобайтовой. При ее выполнении управляющий сигнал с выхода дешифратора 3 поступает на входы элементов И 9 и !О.

В результате этого, при наличии «1» в шестом разряде регистра 6 страниц сигнал «1» с выхода последнего поступает нг вход элемента НЕ !1 и на вход элемента И 10. Элементы

И 9 и 10 и элемент НЕ 1! срабатывают, причем на P-вход триггера 8 поступает сигнал «1», à íà S-вход — сигнал «О», так что триггер 8 устанавливается в состояние «О».

При наличии «О» в шестом разряде регистра

6 страниц íà R-вход триггера 8 поступает сигнал «О», à íà S-вход — сигнал «1», так что триггер 8 устанавливается в состояние

«1». Таким образом, по микрокоманде УСП осуществляется установка триггера в состояние, противоположное состоянию шестого разряда регистра 6 страниц.

Микрокоманда ПК является трехбайтовой, причем первый байт содержит код данной микрокоманды, второй — номер страницы ПЗУ, а третий — адрес ячейки ПЗУ. Данная микрокоманда обладает той особеннос- 25 тью, что адрес третьего байта не является постоянным, а может изменяться, например по содержимому сумматора центрального процессора (не показан). В этом случае адрес третьего байта может равняться сумме адреса второго байта, увеличенного на единицу и содержимого сумматора. Для реализации этого принципа используют или непосредственное сложение адресов в сумматоре с последующей пересылкой результата в счетчик 5 адреса, или добавление в последний количества единиц, равного содержимому сумматора. Поскольку в микрокоманде

ПК для номера страницы ПЗУ отводится целый байт, это позволяет непосредственно с помбщью этой микрокоманды обращаться к обоим половинам ПЗУ I. Это обеспечи- 4р вается тем, что при выборке второго байта из ПЗУ 1 его содержимое через первый вход коммутатора 4 поступает не только на регистр 6 страниц, но и в триггер 8 (см. мнкрокоманду ВВ). Так как изменение содержимого регистра страниц происходит только 45 после выборки третьего байта, то с целью задержки в этой цепи используется буферный регистр (не показан).

84

Таким образом, на примере микрокоманды ПК видно, что данное устройство обеспечивает работу и с такими микрокомандами, которые позволяют обращать я к обеим половинам ПЗУ 1.

Предлагаемое устройство микропрограммного управления позволяет сократить объем ПЗУ приблизительно на бо/р, повысить быстродействие приблизительно на 10 /0 и удвоить объем ПЗУ с меньшими затратами оборудования. При этом экономия ПЗУ для хранения микропрограммы составляет не менее 10 /о от общего объема ПЗУ. формула изобретения

Устройство микропрограммного управления, содержащее блок постоянной памяти, выход которого соединен с информационным входом регистра микрокоманд, выход которого соединен со входом дешифратсра микрокоманд, вход блока постоянной памяти соединен с выходами счетчика адреса и регистра страниц, отличающееся тем, что, с целью сокращения оборудования и повышения быстродействия, оно содержит стековую naMHTb, коммутатор, триггер, элементы И и НЕ, причем первый вход коммутатора соединен с выходом блока постоянной памяти, второй и третий входы коммутатора соединены соответственно с выходами регистра микрокоманд и стековой памяти, вход стековой памяти соединен с выходами счетчика адреса и регистра страниц, входы которых соединены с выходом коммутатора, выход триггера соединен со вторым входом коммутатора, выход триггера соединен со вторым входом коммутатора, С-вход триггера соединен с первым выходом дешифратора микрокоманд, D-вход триггера — с выходом коммутатора, S- u R-входы триггера соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, выход регистра страниц соединен с первым входом второго э.1емента И и через элемент HE с первым входом первого элемента И, вторые входы первого и второго элементов И соединены с вторым выходом дешифратора микрокоманд.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США М 3794980, кл. 340 — 172, 5, опублик. 1974.

2. Техническая документация 1Ц3. 050.

173. Л., ГСКТБ, 1975 (прототип).

809184

Составитель Г. Пономарева

Техред А. Бойкас Корректор Н. Стец

Тираж 756 Подписное

Редактор А. Лежнина

Заказ 18 59

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, % — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4