Микропрограммное устройство управления Советский патент 1983 года по МПК G06F9/22 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для управления работой ЦВМ, а также в оконечной аппаратуре автоматизированных систем управления тех-, нологическими процессами (АСУ ТП).

Известно микропрограммное устройство управления (МПУУ), в котором микрокоманды запоминаются в постоянной памяти (применяется кодированная организация управляивдего слоЬа). Управляющее поле микрокоманды дешифрируется и управляет схемами передачи дан-. ных,а адреса переходов в зависимости от микропрограммы.управляют переходами для выполнения следунхцей микроког. манды 1.

Недостаток известного устройства состоит в том, что оно требует запоминающего устройства большой разрядности для хранения микрокоманды и наличия дополнительной аппаратуры декодирования микрокоманд, что усложняет устройство в целом.

Наиболее близким к предлагаемому является МПУУ, в котором за счет введения многоступенчатого дешифратора микрокоманд и групп элементов И, ИЛИ повышается гибкость кодирования информации в управляющем поле и уменьшается разрядность регистра микрокоманды, а также накопителя.

Сущность микропрограммного управления заключается в следующем.

Каждое операционное поле микрокоманды, считанной из памяти в зависимости от комбинаций сигналов с выходов групп элементов ИЛИ и многоступенчатого дешифратора, можетучаство10вать в формировании не одного, а нескольких управляющих сигналов, что позволяет уменьшить разрядность регистра микрокоманды и накопителя.

15

Это МПУУ включает в себя регистр адреса микрокоманд, дешифратор адреса микрокоманд, накопитель микрокоманд, регистр микрокоманд, многоступенчатый дешифратор микрокоманд, груп20пы элементов И и группы элементов ИЛИ 2.

Указанное устройство требует большой объем аппаратуры и ограниченный набор микроопераций, определяемой 25 разрядностью накопителя и количеством групп элементов ИЛИ. При необходимости глубины микропрограммироватния требуется увеличение количества микроопераций, что влечет за собой

30 возрастание объема аппарату{яя. Цель изобретения - сокращение обо рудования аппаратуры. , Поставленная цель достигается тем что устройство, содержащее регистр адреса, дешифратор адреса, вход ко. торого соединен с выходом регистра адреса, группу элементов И, выход которой подключен к выходу микроопераций устройства, содержит .коммутаторы адреса и микроопераций, две группы элементов ИЛИ и селектор адреса, причем выход дешифратора адреса подключен к информационным входам коммутаторов адреса и микроопераций управляющие входы которых соединены с входом начальной установки устройства и с управлякяцим входом регистра адреса, информационный вход которого подк;1ючен к выходу селектора адреса, первый информационный вход которого подключен к адресному входу устройства, второй информационный вход - к выходам элементов ИЛИ первой группы, входы которых подключены к выходу коммутатора адреса, управляющий ьход селектора адреса поД ключен к входу разрешения записи уст ройства и к первым входам элементов И rpynnk, вторые входы которых подключены к выходам элементов ИЛИ второй -группы, входы которых соединены с выходом коммутатора микроопераций. На чертеже показана блок-схема предлагаемого устройства. Устройство содержит селектор 1 ад реса, регистр 2 адреса, дешифратор 3 адреса, коммутатор 4 адреса, коммута тор 5 микроопераций, группу элементов ИЛИ б для адресной шины перехода группу элементов ИЛИ 7, группу элементов И 8, вход 9 разрешения устрой ства, вход 10-начальной установки устройства. Селектор 1 адреса выбирает.следую щую микрокоманду либо по адресу, пос тупающему от входа устройства, либо по адресу, поступающему от адресной шины перехода. Регистр 2 адреса принимает код операций с выхода селектора 1 адреса, запоминает до конца выбора и выполнения микрокоманды. Входы регистpa адреса соединены с выходами селек тора 1 адреса и шиной 10 начальной установки. Дешифратор 3 адреса в соответствии с кодом операции, поступающим от регистра 2, выбирает нужную микрокоманду. Входы дешифратора соединены с выходами регистра 2, а выходы с соответствующими входами коммутато ров 4 и 5. Коммутаторы 4 и 5 в зависимости от сигнала, поступающего от дешифратора 3 адреса, через группы элементов ИЛИ б,и 7 возбуждают выбранные .шины: адресные и микроопераций. Другие входы коммутаторов 4 и 5 соедине ны с входом 10 начальной установки, а выходы - соответственно с входами групп элементов ИЛИ 6 и 7. Группы элементов ИЛИ б и 7 соответственно выбирают шины: адресные и микроопераций.. Выходы группы элементов ИЛИ б соединены с входами селектора 1 адреса, а выходы группы элементов ИЛИ 7 - с входами групп элементов И 8. Группа элементов И 8 клапанирует те микрооперации, которые выбирают)гя микроком андой через группы элементов ИЛИ 7. Первые входы группы элементов И 8 соединены -с соответствующими выходами группы элементов ИЛИ 7. Вторые входы группы элементов И 8 соединены с входом 9 разрешения записи для предотвращения появления ложной информации на выходе устройства во время записи адреса микроко.манд за счет переходных процессов. ВыхоД каждого элемента группы элементов И 8 соответствует одной микрооперации и является выходом МПУУ. Сигнал по входу 9 разрешения записи записывает адрес следующей микрокоманды либо от кодовых шин адреса (КША), если до этого подтупил сигнал по входу 10, либо от выходов группы элементов ИЛИ 6. По этому сигналу также через группы элементов И 8 запрещается появление ложной информации на выходе МПУУ при переходных процессах во время действия сигнала. Сигнал по входам начальной установки подготавливает регистр 2 адреса для работы по адресу, поступающему от КША. При этом через коммутаторы 4 и 15 также запрещается появление ложной информации на выходе МПУУ при переходных процессах во время действия сигнала. Устройство работает следующим образом. Сигнал по входу 10 подготавливает МПУУ к работе. Затем по сигналу Разрешение записи по входу 9 начальный адрес микрокоманды по КША через селектор 1 адреса записывается в регистр 2 адреса. По записанному адресу через дешифратор 3 адреса выбирается одна из п микрокоманд, реализованных при помощи коммутаторов 4 и 5 (количество коммутирующих элементов соответствует количеству микроопераций выбранной микрокоманды). На выходе групп элементов ИЛИ б и 7 во збуждаются управляющие сигналы именно тех микроопераций и адресных шин, которыми располагает выбранная микрокоманда. Выходы группы элементов ИЛИ 7 клапанируются через группы элементов И 8 к выходу МПУУ (как видно из схемы, по инверсным входам группы элементов И 8 разрешающий сигнал поступает на все группы этих элементов г однако возбуждаются те элементы, которые выбраны текущей микро командой) . После выполнения выбранной микрокоманды следукхцая выбирается либо по адресу, поступающему с выхода группы элементов ИЛИ 6 (если до появления сигнала Разрешение записи.отсутствовал сигнал по входу 10), либо от адресного входа (если до сигнала по входу 9 поступил сигнал по входу 10). Данный процесс повторяется аналогичным образом в соответствии с новой командой, поступающей на вход МПУУ. Применение предложенного устройст ва микропрограммного управления по сравнению с прототипом позволяет исключить многоразрядг ый накопитель, регистр микрокоманд, многоступенчатый дешифратор и группу элементов ИЛИ, что обеспечивает значительное сокращение оборудрвания и позволяет увеличить глубину микропрограммирования при малых аппаратных средствах. Допустим, требуются МПУУ, имекшие 8 микрокоманд и 19 разновидностей ми роопераций. Для сравнения прототип и предложе ное устройство построейы на базе ИМС серии К 176. Для создания такого МПУУ пострук туре прототипа потребуются примерно следующие элементы: 1 3-разрядный регистр.адреса, 1 дешифратор адреса на 8 выходов, 1 8-адресный накопитель с 11-разрядными ячейками, 1 11-разрядный регистр микрокоманд, 19 элементов ИЛИ для выбора микроопераций (7 корпусов к 176 ЛЕ 10) в соответствии с выходами дешифратора 21 элемент И (5 корпусов К 176 ЛА 7 и 21 элемент ИЛИ (2 корпуса К 176 ЛВ 10 и 4 корпуса К 176 ЛЕ 5) дл}| 3-сту пенчатого дешифратора и 19 элементов И ( 5 корпусов К 176 ЛА 7) на выходе .МПУУ. При определении количества элемен ;тов,которые потребуется в предлгГгае мом МПУУ, надо учитывать, что логическую функцию, выполняемую группами элементов ИЛИ и коммутаторов 4 и 5 для реализации- микоокомаиды, мож но выполнить серийно выпускаекшни пе реключателями типа К 17ё КТ1, К $59 ИП 1 П, К 589 АП 26 и др. Отличитель ной особенностью такого Фипа ключей является то, что их выходы имеют три состояния: Лог,, Лог,О и Обрыв. Таблица истинности перечисленных состояний показана в .таблице. Состояние Обрыв отличает эти переключатели от существующих логических микросхем (например, от схемы И) , благодаря этому становится возможным объединение в одной шине одноименных микроопераций всех мяхро команд. Количество микроопераций в одной микрокоманде в среднем составляет не более 50% общего количества всех микроопераций. В этом же случае при одном и том же количестве регистров адреса, дешифраторов адреса и групп элементов И -на выходе МПУУ для реализации микрокоманд требуется в среднем 80 переключателей (20 корпусов К 176 КТ 1 и два корпуса К 176 ЛЕ 5 для коммутатора адреса), т.е. примерно столько же корпусов, которые применяются в прототипе для декодирования микроопераций (18 корпусов), при сокращении . 8-адресного накопителя с 11-разрядными ячейками и 11-разрядного регистра микрокоманд. Кроме того, в отличие от прототипа, где количество микроопераций ограничивается раэряданостью накопителя и для увеличения глубины микропрограммирования требуется ввод нового накопителя и дешифратора для декодирования микроопераций, в данном случае при малых аппаратнш: средствах можно увеличить глубину микропрограммирования, таккак для этого требуется ввод шины новой микрооперации и подключение | ней выходов тех переключателей, которые введены для новой микрооперации. Состояние не определено. Формула изобретения , Микропрограммное устройство управления, содержащее регистр адреса дешифратор , вход которого соединен с выходом регистра адреса, груп пу элементов И, выход которой подключен к выходу микроопераций устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, чтог с целью сокращения оборудований, оно содержит коммутатор адреса и ишкроопераций, две элементов ИЛИ и селектор гшреса причем в.ыход деишфратора адреса подключен к информационным Ёходшл коммутаторов я микроопераций, управляющие вхрпы которых соединены с входом начальной установки устройства и с управляющим

входом регистра адреса, информационный вход которого подключен к выходу селектора адреса, первый информационный вход которого подключен к адресному входу устройства, второй информационный ( - к выходам элементов ИЛИ первой г зуппы, входы которых подключены к выходу коммутатора адреса, управляющий вход селектора адреса подключен к входу разрешения записи устройства и к первым входам элементов И груп:пы, вторые входы которых

подключены к выходам элементов ИЛ1 второй группы, входы которых соединены с выходом коммутатора микроопе раций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 650077, кл. G Об F 9/22, 1979,

2.Авторское свидетельство СССР 717767, кл..С 06 F 9/22, 1980 (прототип),