Микропрограммное устройство управления

 

(72) Авторы изобретения

Г.Н. Тимонькин, В.С. Харченко, В.А. И и С.Н. Ткаченко (73) Заявитель (54) ИИКРОПРОГРАИИНОК УСТРОйсТВО ЬПРАЕЛКНИЯ

Изобретение о носится к вычислительной технике и может быть использовано в качестве многотактного устройства микропрограммного управления при построении вычислительных машин и систем.

Известно микропрограммное устройство управления, включающее в себя блок памяти микрокоманд, счетчик адреса, дешифраторы адреса, регистр . ip микрокоманд, счетчик тактов, блок памяти микроопераций, дешифратор микроопераций, группы элементов И, элементы ИЛИ f13.

Недостатком указанного устройства is являются низкие функциональные возможности, обусловленные выполнением микроопераций за один микротакт и невоэможностью выполнения многотактных микроопераций с произвольным моменTQM начала и длиной микроопераций в микротакте.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, дешифратор, двоичный счетчик, первый блок элементов И, элемент ИЛИ, генератор импульсов, причем выходы двоичного счетчика соединены с соответствующими входами дешифратора, выходы первого блока элементов И подключены к входам регистра адреса, выходы кото" рого через первый дешифратор подключены к входам блока памяти микрокоманд, выходы .которого соединены с входами регистра микрокоманд, выходы которого подключены к первым входам первого блока элементов И, вторые входы которого соединены с первой группой входов устройства 12 ).

Недостатком этого устройства являются низкие функциональные возможности, которые обусловлены тем, что в устройстве отсутствует возможность формирования микроопераций произб 4, ro подключен через элемент НЕ к выходу элемента ИЛИ и к первому входу второго элемента И, выход первого элемента И соединен с управляющими входами первого, второго, третьего и четвертого дешифраторов, информационные входы второго, третьего и четвертого дешифраторов соединены соответственно с вторым, третьим и четвертым выходами первого регистра адреса, и выходы через второй, третий и четвертый блоки памяти - с первым .выходом устройства, входами третьего и четвертого регистров адреса соответственно, выходы разрядов, кроме последнего, третьего регистра адреса соединены с первыми входами узла ком" мутации моментов начала микроопераций, вторые входы которого соединены с выходами дешифратора импульсов, а. выходы узла коммутации соединены с первыми входами групп блоков элементов И, вторые входы которых соединены с выходами четвертого регистра адреса, а выходы - с информационными входами групп счетчиков, нулевые выходы которых через группу элементов ИЛИ подключены к второму выходу устройства и к входам элемента ИЛИ, второй выход генератора импульсов соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу последнего разряда третьего регистра адреса, а выход — к счетному входу счетчика и к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с вычитающими входами группы счетчиков, а также тем, что узел коммутации моментов начала микроопераций содержит группу дешифраторов, группу блоков элементов И„ группу элементов

ИЛИ, причем входы группы дешифраторов подключены к первым входам узла, а выходы группы дешифраторов соединены с первыми входами группы блоков элементов И, вторые входы которых соединены с вторыми. входами узла, а выходы - с входами группы элементов

ИЛИ, выходы которых являются выходами узла.

На фиг.. 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2., - функциональная схема узла коммутации моментов начала микроопераций, Устройство содержит блок 1 элементов И, регистр 2 адреса с выходами

2„-2, дешифраторы 3 -3< адресов, блоки 4„-4+ памяти, регистры 5 и б

3 9458б вольной длительности в микротакте. В дальнейшем под микротактом будем по, нимать время, в течение которого выполняется одна микрокоманда. Каждый микротакт разбивается на нанотакты.

Микрокоманда может быть однотактной или многотактной. Однотактная микрокоманда - микрокоманда, микрооперации которой выполняются за один нанотакт. Иноготактная микрокоманда - 3Q микрокоманда, микрооперации которой выполняются за несколько нанотактов в микротакте, при этом начало выполнения микрооперации может быть в любом нанотакте данного микротакта. 15

В устройстве отсутствует возможность выдачи в микоотакте микооопераций с перекрытием, имеется боль. шая сложность в модификации микропрограмм, так как при необходимости изменения либо адресной, либо операционных частей, микропрограмм,.либо кодов нанотактов необходимо менять весь блок микропрограммной памяти, кроме того, низкие функциональные возможности устройства обусловлены низким коэффициентом информативности блока памяти микрокоманд, что обусловлено наличием повторяющихся операционных частей и кодов нанатактов для различных адресов.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет организации произвольных процедур нанопрограммирования.

Поставленная цель достигается тем, 35 что микропрограммное устройство управления, содержащее последовательно соединенные первый регистр адреса, первый. дешифратор, первый блок памяти, 40 второй регистр адреса и первый блок элементов И, другой вход которого является входом логических условий устройства, а выход соединен с входом первого регистра адреса, генератор тактовых импульсов, элемент ИЛИ, счет45 чик, выход которого соединен с входом. дешифратора, дополнительно содержит второй, третий и четвертый блоки памяти, второй, третий и четвертый дешифраторы, третий и четвертый регист- 5 ры адреса, группу счетчиков, узел коммутации моментов начала микроопераций, группу блоков элементов И, пер" . вый, второй и третий элементы И, группу элементов ИЛИ, элемент НЕ, причем первый выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которо5 9458 адреса, коммутатор 7, регистр 8 адреса, генератор 9 тактовых импульсов, элемент И 10, элемент НЕ 11, элемент И 12, элемент ИЛИ 13, счетчик 14, дешифратор 15, элемент И 16, з группу блоков 17 элементов И, группу 18 -счетчиков, группу элементов

ИЛИ 19 - 19п, вход 20 устройства, выход 21 устройства, выходы 22 устройства. 1О

Узел 7 содержит группу дешифраторов 23„-23п, группу блоков 24. -24 элементов И, группу элементов ИЛИ

25„-25п

Микропрограммные устройства рабо- is тают следующим образом.

Из блоков 4 1и 4 памяти считываются адреса и операционные части однотактных микрокоманд. В зависимости от логических условий, поступающих рр со входа 20 на блок 1 элементов И, происходит модификация адреса и выполняется сведующая микрокоманда.

Если микрокоманда является однотактной, то микрооперации считываются .35 с блока 4 памяти операционных частей на выход 21 устройства. Если считывается адресная микрокоманда, которой соответствует многотактная мик. рокоманда, то в полях 2 -2 регистра 2 адресов записаны адреса, по которым считывается информация из блоков

4у и 4 памяти, в которых хранятся коды начала микроопераций и коды длин микроопераций соответственно. После считывания информация в регистр 6 и регистр 8 по метке в поле 6„ 1, являющийся признаком наличия многотактной микрокоманды, открывается элемент

И 12, и импульсы с генератора 9 импульсов с частотой, определяемой длительностью нанотакта, начинают заполнять счетчик 14, который совместно с дешифратором l5 образует распределитель импульсов. Импульсы с выходов де. шифратора 15 определяют последовательность нанотактов. Последовательность импульсов с дешифратора 15 поступает для .опроса полей регистра 6, в которых хранятся коды начала микроопераций. При совпадении кода нанотакта с

50 выхода дешифратора 15 с кодом начала микрооперации, на соответствующем выходе группы элементов ИЛИ 25„-25„ уз" ла 7 коммутации появляется сигнал начала микрооперации. Сигналы начала. микроопераций в определенном нанотак, те с выхода узла 7 коммутации откры. вают блок 17 элементов И, через кото66 б рые из полей регистра 9 переписываются в двоичные счетчики 18 -18„коды

I длин микроопераций, начавшихся в данной нанотакте. В результате .íà сооТ ветствующих выходах 22 -22п устройства появляются потенциальные сигналысигйалы микроопераций многотактной микрокоманды. Изменение нулевого со стояния определенных счетчиков 18 118п приводит к появлению сигналов на соответствующих выходах первой группы элементов или 19 - 19>,êoòoрые поступают на элемент ИЛЙ 13. Сигнал о начале выполнения многотактных микроопераций поступает на элемент

И 16 и одновременно запрещает через элемент НЕ формирование очередного микротакта до выполнения предыдущей микрокоманды. С началом выполнения многотактной микрокоманды открывается элемент И 16 и на вычитающие входы счетчиков 18 -18 и поступают си гналы с генератора 9 импульсов и изменяют состояние кодов соответствующих счетчиков 18 -18 по мере изменения номера нанотакта. Иикрооперации на выходах 221-22 и устройства выдаются до обнуления соответствующего счетчика. После обнуления всех счетчиков сигнал на выходе элемента

ИЛИ 13 равен нуло, а на выходе элемента НЕ 11 появляется сигнал, который через элемент И 10 разрешает считывание очередной многотактной или однотактной микрокоманды. Возможность формирования в многотактном устройстве микропрограммного управления микроопераций с произвольными моментами начала и длительностью в микротакте, а также увеличение коэффициента информационной гибкости за счет хранения параметров микрокоманд в отдельных блоках памяти позволяет распирить функциональные возможности предлага-емого устройства по сравнению с известным.

Формула изобретения

1. Микропрограммное устройство управления, содержащее последовательно соединенные первый регистр адреса, первый дешифратор, первый блок памяти, второй регистр адреса и первый блок элементов И, другой вход которо. го является входом логических условий устройства, а выход соединен с входом первого регистра адреса, re5866 8 коммутации адреса соединены с первыми входами группы блоков элементов И, вторые входы которых соединены с выходами четвертого регистра адреса, а выходы - с информационными входами группы счетчиков, нулевые выходы ко-. торых через группу элементов ИЛИ подключены к второму выходу устройства и к входам элемента ИЛИ, второй выход

10 генератора импульсов соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к выходу последнего разряда третьего регистра адреса, а выход - к счетному входу 5 счетчика и к второму входу второго элемента И, выход которого соединен с вычитающими входами группы счетчиков.

2. Устройство по и. 1, о т л ищ ч а ю щ е е с я тем, что узел коммутации моментов начала микроопераций содержит группу дешифраторов, группу блоков элементов И, группу элементов ИЛИ, причем входы группы де-

g5 шифраторов подключены к первым входам узла, а выходы группй де@ифраторов, соединены с первыми входами группы блоков элементов .И, вторые входы которых соединены с вторыми входами зв узла, а выходы - с входами группы элементов ИЛИ, выходы которых являются выходами узла. !

7 ч4 нератор тактовых импульсов, элемент

ИЛИ, счетчик, выход которого соединен с входом дешифратора, о т л и чающее ся тем, что, с целью расширения функциональных.возможностей за счет организации произвольных процедур нанопрограммирования, дополнительно содержит второй, третий и четвертый блоки памяти, второй, третий и четвертый дешифраторы, третий. и четвертый регистры адреса, группу счетчиков, узел коммутации моментов начала микроопераций, группу блоков элементов И, первый второй и третий элементы И, группу элементов ИЛИ, элемент НЕ; причем первый выход генератора тактовых импульсов подключен к первому входу первого элемента И, второй вход которого подключен через элемент НЕ к выходу элемента

ИЛИ и к первому входу второго элемента И, выход первого элемента И соединен с управляющими входами пер- вого, второго, третьего, четвертого дешифраторъв, информационные входы второго, третьего, четвертого дешифраторов соединены соответственно с вторым, третьим, четвертым выходами первого регистра адреса, а выходы через второй, третий, четвертый блоки памяти - с первым выходом устройства, входами третьего и четвертого регистров адреса соответственно, выходы разрядов, кроме последнего третьего регистра адреса, соединены с первыми входами узла коммутации моментов начала микроопераций, вторые входы которого соединены с выходами .дешифратора импульсов, а выходы узла. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 615480, кл. G 06 F 9/22, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

И 640294, кл..G 06 F 9/22, 1976.