Устройство для формирования команд

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Соцналнстических

Республик

< 873241 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлечо 07,12.79 (21) 2848677/18-24

<51)М. Кл.

G F 9/32 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений н открытий (23) ПриоритетОпубликованб 15.10.81. Бюллетень ¹ 38 (53) УДК 681.326 (088.8) Дата опубликования описания 1 1081 (72) Автор изобретения

В.Э. Вершков (71) Заявитель

Г

* (54) YCTPORCTBO ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОМАНД

Изобретение относится к вычисли тельной технике и может быть использовано для расширения операционных вОзможностей ЦВМ и программируемыХ. цифровых устройств.

Известны устройства формированйя. и выполнения команд в вычислителынтх машинах, содержащее регистр команд, служащий для приема и анализа очередной команды, блок формирования ис-.. полнительных адресов, блок выработки сигналов операций и связанные с регистром команд дешифратора счетчики, вспомогательные,регйстры. Для сокращения объема программ в эткх 15 устройствах используются различные приемы кодирования информации (1);

Недостатком этих устройств явля-. ется то; что для расширения-состава программируемых сигналов (например 20 сигналов для внешнего управления) необходимо введение новых операций, что, в свою очередь, требует значи-. > тельной доработки большинства их схем.

Наиболее близким к предлагаемому 25 по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство управления с модификацией команд, .со» держащее счетчик команд,. связанные с кодовыми магистралями регистр.кО- 30 манд и буФер операндов, дешифратор операций, схему управления команда- ми, схему модификации адресов. Схема управления командами при выполнении безадресных операций обеспечивает выдачу. через магистральные усилители сигналов на внешние устройства. При этом тактирование выдачи управляется отдельным триггером, переключаемым по сигналам дешифратора операций. Через эту же схему осуществляется прием в устройство информации при выполнении операций опроса состояния внешних схем, что в целом обеспечивает прямое программное управление системными устройствами.

Схемы модификации адресов позволяют

Формировать новые команды на базе принимаемых команд, хранимых в памяти (2) .

Недостатком данного устройства является то, что модификация обеспечивает формирование новых команд только при обращениях к запоминающим устроствам и не позволяет полу-. чать новые операции или команды управления. В частности, такое расширение может быть достигнуто только при дополнении примененной системы команд новыми операциями, реализация кото873241 рых требует значительного изменения схем устройства. Это соответственно усложняет модернизацию действующих систем и не позволяет применять устройство при разработке новых более .разветвленных систем. Кроме того, не предуСмотрен аппаратный контроль устройства.

Цель изобретения — повышение достоверности формирования команд и повышение быстродействия модификации о команд. для достижения укаэанной цели в устройство, содержащее дешифратор операций, регистр команд, группу регистров общего назначения, выдающую и приемную кодовые магистрали, тактируемые выходные усилители и триггер внешней выдачи, единичный выход кодорого соединен с управляющими входами тактируемых выходных усилителей, входы установки в единицу и в 20 ноль триггера внешней выдачи подключены соответственно к первому и второму выходам дешифратора операций, третий выход которого соединен с первыми входами регистров общего на- 25 значения, вторые входы и выходы которых подключены поразрядно соответственно к приемной и выдающей кодовым магистралям, линии выдающей кодовой магистрали подключены к соответствующим входам тактируемых выходных усилителей, линии приемной кодовой магистрали подключены ко входу регистра команд, первый выход которого соединен со входом дешифратора операций, второй выход регистра команд подключен к выходящей кодовой магистрали, введены группа из элементов И и и групп из к элементов

И выдачи(к< 2),п триггеров направления выдачи, триггер направления приема, 40 группу служебных элементов И, триггер блокировки, m групп элементов И приема, m элементов И,,m триггеров направления приема, группу контрольных элементов И, триггер контроля, 4 первый второй и третий элементы И, причем информационные входы элементов И выдачи группы и служебных элементов И группы подключены к соответствующим выходам тактируемых вы- ® ходных усилителей, управляемые вхо ды элементов И выдачи всех групп соединены с единичным выходом соответствующего триггера направления выдачи, управляющие входы служебных элементов И группы соединены с нулевым выходом триггера блокировки, выходы элементов И приема каждой группы и выходы контрольных элементов И группы подключены к соответствующим линиям приемной кодовой ма- go гистрали, управляющие входы элементов И приема каждой группы соединены с выходом соответствующего элемента И, первый, второй и третий вхо:,ды каждого из которых подключены соОтветственно к четвертому выходу дешифратора операций, к единичному выходу соответствующего триггера направления приема и к нулевому выходу триггера контроля, управляющие входы контрольных элементов И группы соединены с выходом первого элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с четвертым выходом дешифратора операций и с единичным выходом триггера контроля, входы установки в единицу каждого из триггеров направления выдачи и направления приема объединены со входами установки в ноль остальных од= ноименных триггеров и соединены с выходами соответствующих служебных элементов И группы, к первому и второму управляющим выходам которых подключены соответственно входы установки в единицу и в ноль триггера контроля, второй выход дешифратора операций соединен с первым входом второго элемента И и со входом установки в ноль триггера блокировки, единичный выход которого подключен ко второму входу второго элемента Н, выход которого соединен со входом установки в ноль триггера направления выдачи, к единичному выходу которого подключен первый вход третьего элемента И, второй вхсщ которого соединен с первым выходом дешифратора операций, выход третьего элемента И подключен ко входу установки в единицу триггера блокировки, выходы триггеров направления выдачи, триггеров направления приема, триггера внешней выдачи, триггера контроля и триггера блокировки подключены к соответствующим входам группы контрольных элементов И, при этом входы всех групп элементов И приема и выходы всех групп элементов И выдачи являются соответственно входами и выходами устройства.

На чертеже приведена функциональная схема устройства для формирования команд с контролем.

Устройство содержит регистр 1 команд, регистры 2 общего назначения, триггер 3 внешней выдачи, тактируемые выходные усилители 4, дешифратор

5 операций, группу б из (элементов

И выдачи, и групп 7 из к элементов И выдачи, и триггеров 8 направления выдачи, группу 9 служебных элементов

И, триггер 10 блокировки, m групп 11 элементов И приема, m элементов И 12, m триггеров 13 направления приема,. группу 14 контрольных элементов И, первый. элемент И 15, триггер 16 контроля, второй и третий элементы И 17 и 18, выдающую и приемную кодовые магистрали 19 и 20, триггер 21 направления выдачи, входы и выходы устойства 22 и 23.

Устройство работает следующим образом.

873241

При функционировании помимо выполнения основных машинных операций действие устройства базируется на вы-. полнении двух, реализуемых в устройстве прототипа, системных операций— прямой программной выдачи (ППВ) информации и прямого программного onроса(ППО) состояния внешних устройств. .Первая предназначена для подготовки направления выдачи или приема информации, а также для выдачи са.лой информации, вторая осуществляет прием информации от внешних схем и устройств.

В исходном состоянии все триггеры.

3,8,10,13 и 16 устройств находятся в нулевом состоянии, вследствие чего тактируемые выходные усилители 4, группы элементов И выдачи 6 и 7, группы элементов И приема 11, а также группа контрольных элементов И 14 за счет запрещающих сигналов, посту- 20 пающих на их управляющие входы либо непосредственно с единичных выходов триггеров 8 и триггера 21, либо через элементы И 12 и 15 с единичных выходов триггеров 13,16, блокированы а группа служебных элементов И 9 за счет разрешающего сигнала, поступающего на их управляющие входы с нулевого выхода триггера блокировки 10, разблокирована. В этом состоянии, несмотря на то, что по кодовым магистралям 19 и 20 могут производиться передачи информации (не относящиеся к наращиваемым операциям), на выходах устройства 23 сигналы отсутствуют, а сигналы со входов 22 в

35 устройство не пропускаются.

При необходимости выдать сигналы в одну из внешних схем, подключенных к выходам групп из к элементов И выдачи 7 (внешние схемы на 40 чертеже не показаны), программа подготавливает информацию в двух регистрах общего назначения 2, в одном яз которых позиционным кодом задается направление выдачи, а в другом 45 собственно выдаваемая информация.

Причем выдаваемая информация может размещаться только в разрядах, непересекающихся с разрядами,от" водимыми для задания направле"ия вы 50 дачи, приема и контроля (эти режимы рассматриваются далее), что и определяет неполноразрядность групп из к элементов И выдачи 7. В частности, в рассматриваемом устройстве при

32-х разрядной сетке кодовых магистралей 19 и 20 и 7 разрядах, отво.димых для задания направлений выдачи, приема и контроля, разрядность групп из к элементов И выдачи 7 может достигать 32-7=35, т.е. d0

8=32,к = 25.

Состав собственно выдаваемой информации определяется..функциональным назначением внешних схем и может представлять собой унитарные сигна-. лы, наборы унитарных сигналов, либо кодовые слова.

После подготовки информации в регистрах 2 в устройстве по программе последовательно выполняются две команды а операциями ППВ. При выполнении первой из них сигналом,с первого выхода дешифратора операций 5 устанавливается в 1 состояние триггер внешней выдачи 3, что разрешает прохсждение сигналов через ,выходные усилители 4. В следующий так; по сигналу с дешифратора 5 осуществляется выдача позиционного кода с регистра 2 в кодовую магистраль 19 °

При этом на выходе соответствующего разряда усилителей 4 появляется сиг- нал, который поступает на выходы элементов И соответствующих разрядов в группе 6 и группе служебных элементов И 9. Ввиду блокированного состояния группы элементов И 6 данный сигнал на их выход 23 не пропускается, но через грудпу 9, которая открыта, он проМодит, переключая триггер заданного направления выдачи 8 в единичное состояние. Одновременно подтверждаются нулевые состояния ос- . тальных триггеров 8 и триггера 21.

В .следующий такт сигнал с второго выхода дешифратора 5 возвращает триггер внешней выдачи 3 в нулевое состояние, одновременно подтверждается нулевое состояние триггера блокировки 10.

При выполнении второй команды блоки 1,2,4,5 и триггер 3 действуют аналогичным образом, однако в кодовую магистраль 19 выдается информация, подготовленная в другом регистре 2.

При этом с выходов усилителей 4 данная информация уже пропускается на выход 23 той группы элементов И 7, триггер 8 которой в предыдущей команде был переключен в 1 состояние.

При выдаче из устройства информации по полноразрядному направлению в первой команде ППВ осуществлнет я установка в 1 состояние триггера

21, управляющего группой из эле ментов И 6. При этом эти элементы И открываются, а элементы И выдачи других групп 7 закрываются нулевым состоянием их триггеров 8. Переключение в 1 состояние триггера 21, связанного с группой из 1 элементов

И 6, открывает также первый вход третьего элемента И 18. При выполнении в данном случае второй команды ППВ сигнал с первого выхода дешифратора 5 одновременно.с установкой 1 состояние триггера внешней выдачи 3 через открытый элемент

И 18 производит установку в 1 состояние триггера блокировки 10, что закрывает группу служебных. элементов И 9, открывает первый вход элемента И 17 ° Далее с регистра 2

87 3241 производится выдача полноразрядной информации в кодовую магистраль 19, которая пройдя через открытые усилйтели 4(они открыты единичным состоянием триггера 3),поступает на входы всех групп 6, 7 и 9.Однако на выход этих групп и устройства 23 данная информация проходит только через открытую группу из элементов И выдачи б. В следующий такт по сигналу со второго выхода дешифратора 5 одновременно со сбросом в 0 триггера енешней выдачи 3 производится установка в 0 триггера блокировки 10 и через открытый элемент И 17 триггера 21, управляющего группой из 2 элементов И выдачи б. После этого узлы устройства, связанные с выдачей информации, оказываются в исходном сосстоянии

Опрос состояния внешних схем производится также при выполнении двух последовательных команд, первая из которых, как и при выдаче информации, задает направление приема и содержит операцию ППВ, а вторая осуществляет прием опрошенной информации в один из регистров 2 и содержит операцию

ППО.

Выполнение первой команды полностью аналогично рассмотренным случаям с той лишь разницей,что позиционный код направления приема задается соответственно в других (своих) разрядах кодовой магистрали (как и при выдаче данный код готовит программа на одном из регистров 2). При выполнении первой команды заданный триггер направления приема 13 устанавливается в 1 состояние, одновременно остальные триггеры 13 сбрасываются в 0 . При этом сигнал с единичного выхода переключенного триггера 13 открывает первый вход своего элемента И 12, причем третьи входы у всех элементов И 12 ввиду нулевого.ñîñòîÿíèÿ триггера контроля 16 находятся уже в открытом состоянии.

При выполнении второй команды, содержащей операцию ППО, вырабатывается сигнал на четвертом выходе дешифратора операций 5, который поступает на вторые входы элементов И 12 и 15. Однако на выход этот сигнал ° проходит только через тот элемент

И 12, триггер направления приема 13 которого находится в 1 состоянии.

Далее прошедший сигнал опроса поступает на управляющий вход заданной группы элементов И приема 11 лодклЮчая информацию, находящуюся на их информационных входах 22, к цепям приемной кодовой магистрали 20. Одновременно по сигналу с дешифратора

5 осуществляется запись информации, поступающей из приемной кодовой магистрали 20, на один из регистров 2.

По окончанию операции ППО сигнал с четвертого выхода дешифратора 5 снимается, закрывая сработавший элемент И 12, что, в свою очередь, блокирует прохождение информации с входов 22 опрошенной группы элементов

И приема 11 в кодовую магистраль 20.

Функционирование устройства охвачено логическим контролем, который реализуется с использованием группы контрольных элементов И 14 и триггера контроля 16. Выполнение режима контроля полностью аналогично опросу состояния внешних схем с той лишь разницей, что при выполнении первой команды операция ППВ задает установку в 1 .состояние триггера контроля .

16. При этом характернб тО, что остальные триггеры устройства 8,10,13 и 21 не изменяют своего состояния.

Переключение триггера контроля 16 в 1 состояние открывает первый вход элеМента И 15 и закрывает ана20 логичные входы у всех элементов И 12.

Соответственно при выполнении второй команды, содержащей операцию ППО,, подключенными к приемной кодовой магистрали 20 оказываются единичные 5 выходы всех три еров устройства

3,8,10,13,16 и 21, а также нулевые выходы триггеров блокировки 10 и контроля 16. Получение данной информации на регистр 2 позволяет путем

«,) выполнения программных опвраций сравнить отработанное -устройством состояние с задававшимся. При этом в устройстве полностью обеспечивается вклинивание контрольных обраще. ний между командами рабочих обращений. Отключение контроля осу@ествлятся путем выполнения команды с.опеацией ППВ, задающей установку в .0 триггера контроля 16 °

Предлагаемое устройство дает воз4Р можность наращивать системные команды управления, что осуществляется без изменения (увеличения) состава операций используемой системы команд, следовательнсж в значительной степе4 ни расширяет функциональные возможности ЦВМ, либо цифровых программируемых устройств, применяющих данное устройство. Причем в устройстве rfonностью сохранен состав системных операций прототипа, т.е. наращивание осуществляется без каких-либо видоизменений или ущемлений опера ций, реализуемых в устройстве. Кро- ме того устройство характеризуется простотой построения и минимальными затратами, связанными с введением схем в ЦВМ или систему, при этом предложенные решения не требуют доработок pro основных узлов: регистра команд, дешифратора операций, perugp стров общего назначения, устройства модификации адресов и т.д. Предлагаемое устройство обладает высокой достоверностью срабатывания, которая обеспечивается широкими возможностями проведения как оперативного ло873241

l0 гического контроля его состояния, так и глубокой тестовой проверки его работоспособности. В частности, при любой выдаче информации после saga ния направления выдачи имеется возможность опросить состояние триггеров устройства и убедиться в правиль ности отработки заданного направле,ния. Аналогична организация контроля и отработки заданных направлений при ема, она лишь требует выполнения одной дополнительной команды - сброса в 0 триггера контроля. При этом существенным является то, что любые контрольные операции могут быть вклинены между рабочими обращениями, никак не влияя на общую правильность их выполнения.Волее того,i для сокращения числа выполнений контрольных команд триггер контроля может устанавливаться в 1 и 0 состояние одновременно с рабочими установками триггеров направлений выдачи или приема. Высокая достоверность обеспечивается и принятой организацией формирования неполиораз" рядной и полноразрядной выдачи сигналов. В частности, в последнем случае за счет работы триггера блокировки и группы служебных, элементов

И обеспечивается автоматическая блокировка попадания информационных сигналов при полноразрядной выдаче в триггеры устройства и наоборот, попадания сигналов установки триггеров устройства на выход полноразрядной группы элементов И выдачи.

Возможности организации глубокой тестовой проверки работоспособности устройства обеспечиваются тем, что программа, установив в 1 триггер контроля, может в разных вариантах проверить правильность установок и сбросов триггеров устройства. При этом правильность работы триггеров .. внешней выдачи и блокировки, ко".орые программно не управляемы, может быть оценена по правильной работе .остальных триггеров и получению.постоянного значения кода 0 их собственного состояния.

Формула изобретения

Устройство для формирования команд, содержащее дешифратор операций, регистр команд, группу регистров общего назначения, выдающую,и приемную кодовые магистрали, тактируемые выходные усилители и триггер внешней выдачи, единичный выход которого соединен с управляющими входами тактируемых выходных усилителей, входы установки в единицу и в ноль триггера внешней выдачи подключены соответственно к первому и второму выходам дешифратора операций, третий выход которого соединен с первыми входами регистров общего назначения, вторые входы и выходы кото- рых подключены поразрядно соответственно к приемной и выдающей кодовым магистралям, линии выдающей ко5 довой магистрали подключены к соответствующим входам тактируемых выходных усилителей, линии приемной кодовой магистрали подключены ко входу регистра команд, первый выход

О которого соединен со входом дешифратора операций, второй выход регистра команд подключен к выдающей кодовой магистрали, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности формирования команд и повыше15 ния быстродействия модификации команд, оно содержит группу из E. элементов И и и групп из к элементов И выдачи (к(f), и триггеров направления выдачи, триггер направления выЩ дачи, группу служебных элементов И, триггер блокировки, m групп элементов И приема, m элементов И, m триггеров направления приема, группу контрольных эяге .ентов И, триггер конт2 -роля, первый, второй и третий элементы И, причем информационные входы элементов И выдачи группы и служебных элементов И группы подключены к соответствующим выходам тактируеьых выходных усилителей, управляющие входы элементов И выдачи всех групп соединены с единичным выходом соответствующего триггера направления выдачи, управляющие входы служебных элемен.тов И группы соединены с нулевым выходом .триггера блокировки, выходы элементов И приема каждой .группы и выходы контрольных элементов И группы подключены к соответствующим линиям приемной кодовой магистрали, управ4О ляющие входы элементов И приема каждой группы соединены с выходом соответствующего элемента И, первый, второй и третий входы каждого из которых подключены соотвественно к чет4 вертому выходу дешифратора операций,. к единичному выходу соответствующего триггера направления приема и к нулевому выходу триггера контроля,управляющие входы контрольных элементов И. группы соединены с выходом первого элемента И,первый и второй входы ко-, . торого соединены соответственно с четвертым выходом дешифратора операций и с еднйичным выходом триггера контроля, входы установки в .единицу каждого из триггеров направления выдачи и направления приема объединены. со входами установки в ноль остальных одноименных триггеров и соединены с выходами соответствующих служебных

g0 элементов И группы,к первому и второму управляющим выходам которых подключены соответственно входы установки в единицу и в ноль триггера контроля, второй выход дешифратора операций соединен с первым входом второго эле87 3241

ВНИИПИ Заказ 9049/75 Тираж 748 Подписное филиал ППП Патент, r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 мента И и со входом установки в ноль триггера блокировки, единичный выход которого подключен ко второму входу второго элемента И, выход которого соединен со входом установки в ноль триггера направления выдачи, к единичному выходу которого подключен первый вход третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом дешифратора операций, выход третьего элемента И подключен ко входу установки в единицу тригге ра блокировки, выходы триггеров направления выдачи, триггеров направления приема, триггера внешней выдачи, триггера контроля и триггера блокировкн подключены к соответствующим входам группы контрольных элементов

И, при этом входы всех групп элементов И приема и выходы всех групп элементов И выдачи являются соответственно входами и выходами устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Журавлев Ю.П. Системное проектирование управляющих ЦВМ. М., Советское радио, 1974.

2. Хетагуров Я.A., Малышевский В.В.

Потураев О.С. Основы инженерного проектирования УЦВМ. М., Советсткое радио, 1972 (прототип) .