Устройство микропрограммного управления Советский патент 1983 года по МПК G06F9/22 

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности., к средствам автоматического контроля цифровых объектов. Оно может быть использовано в программируемых генераторах тестов и в различных устройствах высокочастотной функциональной проверки узлов и блоков ЭВМ и других средств цифровой техники при их производстве и техническом обслуживании.

Известно устройство, в котором кг1ждая ячейка буферного ЗУ служит для хранения не только соответствующего тестового набора, но и микрокоманды, с помощью которой программируется работа устройства в текущем такте проверки и может задаваться адрес следующего набора, число циклов его повторения и т.п. Таким образом, устройство управления располагает блоком памяти микропрограк О, имекнцим общие цепи адресации с буферным ЗУ тестов. Помимо этого блока в устройство управления входит блок выборки, связанный с буферным ЗУ и блоком памяти микропрогра1«4, регистр и дешифратор команды, выходы которого связаны с входами всех блоков устройства, и счетчик циклов, который связан с блоком выборки .

Недостаток этого устройства соетойт в том, что в нем не предусмотрена возможность управления микропрограммой со стороны объекта -контроля . Многие сложные объекты, содер;жащие микропроцессоры и другие типы БИС, имеют встроенные автогенераторы синхронизации и допускают лишь асинхронный обмен данными с генератором тестовых тос.юдовательностей. При таком способе обмена подача

/ очередного тестового набора на объект или считывание его выходных данных возможно только после получения от объекта соответствующих сигналов об окончании предьщущей операции или запросов на обмен данными. Поскольку момент готовности объекта к обмену, а такженаправление Обмена (прием или выдача данных) могут быть заранее не известны, генератор тестовых последовательностей должен иметь возможность переходить в.режим ожидания.

Йдиболее близким к изобретению является устройство, которое содержит блок памяти микропрограмм, связанный с ним блок выборки, регистр и дешифратор команды, тактовый генератор, выход которого подключен к входам деимфратора и блока выборки, -связанные с блоком выборки регистр состояния и счетчик циклов, мультиплексор, один из входов которого вместе с входом счетчика цикло соединен с выходом дешифратора, блок приоритета, выходы которого связаны с выходами мультиплексора и регистра состояний, а входы, чег рез буферные схемы - с выходами про веряемого объекта. Входы и выходы блока памяти и регистра состояний связаны с шиной данных устройства, другие входы регистра состояний, выходы дешифратора и блока выборки с шиной управления устройства. Преимуществом известного устройства является возможность управлени микропрограммой, а следовательно, и процессом контроля со стороны прове ряемого объекта, что обеспечивает изменение последовательности действий устройства с помощью условных переходов и обращений к подпрограммам в зависимости от состояний управляющих выходов объекта, воздействующих на блок выборки через блок приоритета и мультиплексор. Недостаток известного устройства состоит в том, что для реализации такого управления со стороны объект в микропрограмме должны присутствовать дополнительные команды опроса управляющих выходов объекта, а также управления мультиплексором для выбора условий перехода, которые, чередуются с командами подачи тесто вых наборов на объект и проверки его реакции и, следовательно, снижают рабочую частоту генератора тес товых последовательностей. Данный недостаток еще больше усиливается, если генератор предназначается для проверки объектов методом сравнения с эталонным объектом. Поскольку в этом случае проверяемый и эталонный объекты работают асинхронно по отношению друг к другу, то возникает необходимость ожидания и фиксации моментов совпсщения определенных управляющих сигналов на выходах обо .объектов, в результате чего числодополнительных микропрограмм возрас тает и частота проверки снижается еще в 1,5-2 раза. Целью изобретения является повышение быстродействия устройства управления. Поставленная цель достигается тем, что в устройство микропрограммного управления, содержащее блок памяти микрокоманд, блок выборки микрокоманд, регистр микрокоманд/ дешифратор микрокоманд, тактовый ге нератор, регистр состояния, счетчик циклов, блок приоритета и мультиплексор, причем управляющий вход блока памяти микрокоманд соединен с выходом блока выборки микрокоманд, информационный вход - с первым информационным входом устройства, а выход - с первым информационным выходом устройств.а и входом регистра микрокоманд, выход которого соединен с информационными входами дешифратора микрокоманд и счетчика циклов, с первым информационным входом блока выборки микрокоманд и с управляющим входом мультиплексора, выход которого подключен к первому управляющему входу-выборки микрокоманд, выход тактового генератора подключен к первому стробирующему входу блока выборки микрокоманд и к стробирующему входу дешифратора микрокоманд, а вход к первому выходу регистра состояния, второй выход которого соединен с вторым управляющим входом блока выборки микрокоманд, выход дешифратора микрокоманд соединен с управляющим входом блока приоритета, с третьим управляющим входом блока выборки микрокоманд, со счетным входом счетчика циклов и с управляющим выходом устройства, введены блок синхронизации запросов, блок контроля запросов и регистр управления, причем управляющий вход блока синхронизации запросов подключен к первому управляющему входу устройства, ин|формационный вход - к второму информационному входу устройства, первый выход блока синхронизации соединен с информационными входами блока приоритета и мультиплексора, выход блока приоритета соединен с вторым информационным входом блока выборки микрокоманд, второй выход блока синхронизации подключен к информационному входу блока контроля, выход которого соединен с первым установочным входом регистра состояний, второй установочный вход которого подключен к второму управляющему входу устройства, выход переполнения счетчика циклов соединен с четвертым управляющим входом блока выборки микрокоманд, второй стробирующий вход которого соединен с вторым управляющим входом устройства,- выход регистра микрокоманд соединен с информационным входом регистра управления, управляющий вход которого подключен к выходу дешифратора микрокоманд, а выход - к второму информационному выходу устройства. Блок синхронизсщии запросов содержит группу триггеров, группу элементов И-НЕ, группу элементов ИЛИ причем выход элемента И-НЕ группы подключен к второму входу блока и к единичному входу триггера, группы, к.нулевому входу которого подключен второй выход блока и выход элемента

ИЛИ группы, первый вход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ группы с информационным входом блока, второй вход - с вторым входом элемента И-НЕ группы с управляющи входом блока, прямой и инверсный выходы триггера группы подключены к первому выходу блока.

Блок контроля запросов содержит счетчик, старший разряд которого подключен к выходу блока, выход старт-стопного генератора импульсов соединен с входом синхронизации счетчика, вход которого соеинен с входом старт-стопного генеатора импульсов и с выходом -элемента И-НБ, входы которого соединены с выходами элементов И-НЕ группы соответственно, входы которых соединены с информационным входом блока.

. На фиг.1 представлена структурная схема устройства микропрограммного управления; на фиг.2 представлена принципиальная схема: а - блока контроля запросов, б - блока синхронизации запросов; на фиг.3 - функциональная схема блока выборки; на фиг.4 - вариант схемы блока приоритета на четыре запроса; на фиг.5 схема генератора.

Устройство содержит блок памяти 1 микрокоманд, блок 2 выборки микрокоманд, регистр 3 микрокоманд,, дешифратор 4 микрокоманд, тактовый генератор 5, регистр б состояния, счетчик 7 циклов, регистр 8 управления, информационный выход 9 устройства, управляющий выход 10 устройства, управляющий вход 11 устройства, информационный вход 12 устройства, блок 13 синхронизации запросов, блок 14 контроля запросов,мультиплексор 15, блок 16 приоритета, управляющую шину 17 устройства, информационный вход 18 устройства.

Блок 13 синхронизации запросиь (фиг. 26).содержит группу триггеров 19, группу элементов И-НЕ 20, группу элементов ИЛИ 21. Блок 14 контроля (фиг.2а) содержит группу элементов -НЕ 22, элемент И-НЕ 23, старттопный генератор 24 импульсов,счетик. 25. Блок 2 выборки (фиг.З) соержит счетчик 26 адресов, предназначенный для адресации блока 1 памяти микропрограмм, формирователи 27. сигналов чтения-записи для блока 1 и узел 28 определения следующего адеса команды. В состав схемы 28 вхоит дешифратор 29 условий перехода и. формирователи 30 сигналов управления счетчиком 26.

Блок 16 (фиг.4) содержит регистр 31 запросов, узел 32 приоритета и ешифратор 33 адреса. Регистр 31 образован триггерами 34 и элементами ИЛИ 35. В состав схемы приоритета 32 входят триггеры 36 и элементы

И-НЕ 37. Шифратор 33 содержит элементы И-НЕ 38 и элемент ИЛИ 39. Генератор 24 (фиг.5) содержит элементы ИЛИ-НЕ 40 и элемент 41 задержки.

Предлагаемое устройство микропрограммного управления работает следующим образом.

От входящей в состав генератора тестовых последовательностей ЭВМ ил просто от устройства ввода в блок 1 памяти через вход 18 загружается микропрограмма, определяющая все действия генератора, непосредственн связанные с проверкой конкретного объекта. В простейшем случае в каждом такте проверки используется одн и та же циклически повторяемая микропрюграмма, которая выполняет функции подготовки (генерирование . или выборка из буферного ЗУ) тестового набора для текущего такта проверки, переключения (если необходимо) каналов генератора, связанных с двунаправленными выводами проверяемого и эталонногообъектов, на прием или передачу данных, подачи тестового набора на входы обоих объектов/ сравнения в текущем такте реакции обоих объектов.

Эти функции выполняются специальными блоками генерагора тестовых последовательностей (блок хранения и генерирования тестов, блок сравнения). Устройство микропрограммно го управления задает лишь соответствующие операции в указанных блоках с помощью сигнсшов, передаваемых по шине 17.

Если проверяемый объект, синхронный, то дополнительной функцией микропрограммы является задание на управляющие входы проверяемого и эталонного объектов синхросигналов в соответствии с заданной временной диаграммой, если объект асинхронный то - реализация алгоритма асинхронного обмена данными с объектами . согласно требованиям их интерфейса. Эти дополнительные функции выполняются непосредственно устройством

.управления по соответствующим командам, выбираемым из блока 1 памяти.

Выборка команд микропрограммы в каждом такте проверки объекта организуется следующим образом.

Под действием синхроимпульсов, поступающих от тактового генератора 5, блок 2 выборки задает адрес команды и управляющие сигналы блоку 1 Блок 1 производит чтение команды и передает ее в регистр 3. Дешифратор 4 расшифровывает разряды кода опера.ции команды и по синхроимпульсам генератора 5 выдает во все блоки

устройства и на шину 17 управляющиесигналы. По этим сигналам блок 2 выборки обеспечивает подготовку адреса следующей команды, а регистр 6 состояния фиксирует особые ситуации при выполнении текущей команды (например, неравенство реакции проверяемо го и эталонного объектов), требующи изменения или прерывания процесса проверки, В командах организации циклов используется также счетчик 7. При выборке любой такой команды содержи мое счетчика уменьшается на единицу При переходе счетчика в нулевое сос тояние в блок 2 выборки вьщается сигнал, который изменяет логику под готовки следующего адреса в этом блоке. Запись числа циклов в счетчи 7 производится путем передачи в нег соответствующего поля команды из регистра 3. Аналогичным образом задается адрес условного или безуслов ного перехода блоку 2 выборки. .Подача синхронизирующих и других сигналов на выходы 9 осуществляется с помощью регистра 8 управления. Это делается соответствующей последовательностью команд, каждая из которых содержит специальное поле данных, передаваемых в регистр 8. При организации асинхронного обмена данными с проверяемым и эталонным блоком устройство работает следующим образом. Сигналы окончания операций и запросы на обмен данными поступают с выходов 11 и 12 в блок 13 синхронизации запросов. Сигналы с любой пары одноименных выходов объектов подаются на соответствующий канал блока 13 и через элементы И-НЕ 20 и ИЛИ 21 воздействуют на триггер 19 Состояние этого триггера изменяется только если оба сигнала перешли в новое и притом одинаковое состояние Таким образом, изменение состояния триггера 19 свидетельствует о том, что сигнализируемое соответствуквдими управляющими выходами объектов событие (например, окончание предыдущей операции) произошло и в проверяемом и в эталонном объекте. Любое изменение состояния тригге ра 19 в любом из каналов блока 13 фиксируется блоком 16 как очередной запрос со стороны проверяемого и эталонного объектов. Блок 16 выбирает запрос с наивысшим приоритетом и формирует соответствующий ему адрес блока 1 памяти, с которого начинается часть микропрограммы, обслуживающая этот запрос. В нужных точках микропрограммы (эти точки отмечаются соответствующим признаком в командах) производится опрос блока 16. Если в этот блок не поступило запросов от блока 13, то выполнение микропрограммы приостанавливается путем прерывания работы тактового генератора 5 и устройство переходит в режим ожидания запроса. Если имеется какой-нибудь из запросов, то подготовленный блоком 16 адрес передается в блок 2 выборки, вызывая тем самым переход к новой последовательности команд. Одновременно производится сброс обработанного запросав регистре блока 16, что позволяет этому блоку сформировать адрес для следующего из имеющихся запросов более низкого приоритета. Если, например, обработанный блоком 16 запрос, является запросом на прием данньох в проверяемый и эталонный объекты, то выполняемая далее последовательность команд пе-. редает на информационные входы обоих объектов очередной тестовый набор и, затем, на соответств тощие их управляющие входы (через регистр 8 управления) - сигнал ответа о передаче данных. Если запрос требует приема данных от объектов, то делается сравнение состояния информационных входов проверяемого и эталонного объектов и вырабатывается ответ о приеме данных. Если при обработке того или иного запроса необходим анализ состояния остальных управляющих выходов проверяемого и эталонного объекта, то с помощью соответствующих команд микропрограммы производится опрос триггеров 19 блока 13 синхронизации запросов. Состояние опрашиваемого триггера передается мультиплексором 15 в блок 2 выборки и используется в качестве условия при определении адреса следующей команды. 13 синхронизации запросов вырабатывает запрос в блок 16 приоитета только при совпадении значений игналов на одноименных управляющих ыходах проверяемого и эталонного бъектов. Однако из-за неисправности роверяемого объектаi такое совпадение вообще может не произойти либо но возникает с слишком большой заержкой. Обе эти ситуации фиксируются локом 14 контроля запросов, который бнаруживает любое несовпадение знаений любой пары одноименных управяющих выходов проверяемого и эталоного объекту и, если оно существует ольше, заданного промежутка времени, ырабатывает сигнал в регистр 6 остояния, свидетельствующий о несправности проверяемого объекта. Несовпадение значений управляющих ыходов фиксируется элементами И-НЕ -НЕ 22 блока 14. При любом несовпаении на выходе элемента И-НЕ 23 возникает сигнал , который включает генератор 24 импульсов. Им пульсы генератора 24 подсчитываются счетчиком 25. Если несовпадение длится достаточно долго, то происхо дит переполнение счетчика и сигнал переполнения воздействует на регист 6 состояния. В противоположном случае до переполнения счетчик сбрасывается в нуль сигналом на выходе элемента И-НЕ 23 и генератор 2 останавливается. Главным технико-экономическим преимуществом предлагаемого устройства, по сравнению с известньом является более высокое быстродействие В наиболее простом случае, когда у объекта для организации асинхронного обмена имеются только два управляющих выхода (запросы на прием и выдачу данных) и два входа (ответы о приеме и вьщаче), в предлагаем устройстве для одной передачи данны между генератором тестовых последовательностей к эталонным и проверяе мым объектам требуется две команды микропрограмме. Одна из них обеспечивает подачу тестового набора на входы обоих объектов или прием и сравнение их реакций, а другая - вы дачу ответа в объекты о выполнении обмена. В известном устройстве в том же случае необходимо четыре команды, так как кроме указанных двух команд требуется еще две: одна - ус ловный переход по состоянию управляющего выхода проверяемого объекта другая - условный переход по состоя нию управляющего выхода эталонного объекта. При выполнении предлагаемого уст ройства на элементах ТТЛ Шотки, нап ример, серий К531, К589 со средней задержкой 3 не на вентиль, время подготовки адреса команды блоком 2, считая с момента появления запросов на выходах 11, 12 объектов, составляет около 60 не. Применение в блок ЭСЛ ЗУ позволяет получить минимальную длительность цикла одной коман ды 10С-120 НС. Тогда продолжительность операции обмена данными с объ ектом у предлагаемого устройства равна 2/100 нс+60 не -260 не, а у известного устройства (при той же элементной базе) - 4X100 не 400 н Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает в 1,54 раза .большую скорость обмена, а следовательно, и во столько-же раз большую частоту проверки. Формула изобретения 1. Устройство микропрограммного управления, содержащее блок памяти микрокоманд, блок выборки микрокоманд, регистр микрокоманд, дешифратор микрокоманд, тактовый генератор, регистр состояния, счетчик циклов, блок приоритета и мультиплексор, причем управляющий вход блока памяти микрокоманд соединен с выходом,блока выборки микрокоманд, информационный вход - с первым информационным входом устройства, а выход - с первым информационным выходом устройства и входом регистра микрокоманд, выход которого соединен с информационными входами дешифратора микрокоманд и счетчика циклов, с первым информационным входом блока выборки микрокоманд и с управляющим входом мультиплексора, выход которого подключен к первому управляющему входу блока выборки микрокоманд, выход тактового генератора подключен к первому стробирующему входу блока выборки микрокоманд и к стробирующему входу дешифратора микрокоманд, а вход - к первому выходу регистра состояния, второй выход которого -соединен с в.торым управляющим входомблока выборки микрокоманд, выход дешифратора микрокоманд соединен с управляющим входом блока приоритета, с третьим управляющим входом блока выборки микрокоманд, со счетным входом счетчика циклов и с управляющим выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок синхронизации запросов, блок контроля запросов и регистр управления, причем управляющий вход блока синхронизации запросов подключен к первому управляющему входу устройства, ин-формационный вход - к второму информационному входу устройства, первый выход блока синхронизации соединен с информационными входами блока приоритета и мультиплексора, выход блока приоритета соединен с вторым информационным входом блока выборки микрокоманд, второй выход блока синхронизации подключен к информационному входу блока контроля, выход которого соединен с первым установочным вхо- , дом регистра состояния, второй установочный вход которого подключен к второму управляющему входу устройетва, выход переполнения счетчика циклов соединен с четвертым управляющим входом блока выборки микрокоманд, второй стробирующий вход которого соединен с вторым управляющим входом устройства, выход регистра микрокоманд еоединен с информационным входом регистра управления, управляющий вход которого подключен к выходу дешифратора микрокоманд, а выход - к второму информационному выходу устройства. 2.Устройство по п, 1, отличающееся тем, чтоблок синхронизации запросов содержит группу триг- еров, группу элементов И-НЕ, группу элементов ИЛИ, причем выход элемента И-НБ группы подключен к второму выходу блока и к единичному входу триггера группы, к нулевому входу которого подключен второй выход блока и выход элемента ИЛИ группы, первый вход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ группы и с информационным входом блока, второй вход - с вторым входом элемен та И-НЕ группы и с управляющим входом блока, прямой и инверсный выходы триггера группы подключены к первому выходу блока. 3.Устройство по п. .1, о т л ичающееся тем, что блок конт роля запросов содержит счетчик,стар ший разряд которого подключен к вы- . ходу блока, выход старт-стопного генератора импульсов-соединен с входом синхронизации счетчика, вход сброса которого соединен с входом старт-ртопного генератора импульсов ис выходом элемента И-НЕ, входаа которого соединены с выходами элементов И-НЕ группы соответственно, входы которых соединены с информационным входом блока. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №642708, кл. G 06 F 11/00, .1976. 2.Патент ФРГ 2914128, кл. G OIR- 31/28, опублик. 1978 (прототип).

Sff fi

ilil

«к/

ti

JO

Iff

i

IftJ

ЧьК

M «II