Микропрограммное устройство управления Советский патент 1984 года по МПК G06F9/22 

за счрт 11(1НЫ11е)Шя гиСжпстм ммкропрогрлммлогч) базиса, онп дополнительно содержит триггер нлстройки, второй коммутатор, блок памяти кодов настройки, деши(1(рат()р кодпи настройки и ттересчетный блок, сод«ржа щий одновибратор, счетчик и дешифратор, причем вход устанопки в единицу триггера настройки янляется входом признака настройки устройств единичный йыход триппера tiaci ройки соединен с вторыми входами нторого и третьего элементов It, выход1л которых соединетм соотнетстненно с входом записи блока памяти кодов настройки и со счетным входом счетчика, группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов второго коммутатора и с группой входов дешифратора, выход которого через одновибртор соединс { с входами установки в ноль счетчика и триггера настройки, нулевой выход которого соединен с входами чтения блока памяти адресных микрокоманд и и блоков памяти операциош1ых микрокоманд, -вход чтения блока памяти кодов настройки соединен с выходом триггерд пуска, инверсные входы первого и четвертого элементов И соединены с упрагу1яющим входом второго коммутатора, группа В1,1ходов которого соединена с гругнюй адресных входов блока памяти кодов настройки, группа выходов которого через дешифратор кодов настройки подключена к гругтпе управляющих входов блока коммутации i -я группа (,2,. . .,п) информацио 1ных входов которого соединена с группой выходов i -го блока памяти операционной микрокоманды, группа адресных входов которого соединена с 1-и группой выходов адреса зон операционных микрокоманд блока памяти адресных микрокоманд, г 5уппа выходов адреса кода настройки которого соединена с второй группой инфс)рмационных входов вюрого коммутатора, i-я группа выходо блока коммутации соединена с i-и группой информационных входов регистра микрокомарщ, группа информацнонРГ1 1х входов блока памяти кодог настройки является группой входов кода настройки устройства.

МНОГОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок памяти адресных микрокоманд, группу из п блоков памяти операционных микрокоманд, блок коммутации, регистр микрокоманд, регистр адреса, первый коммутатор, мультиплексор логических условий, триггер.пуска, генератор тактовых импульсов и четыре элемента И, причем группа (ш -.1-) информационных входов мультиплексора логических условий (т 2,3...) является группой m-l входов логических условий устройства, группа управляющих входов мультиплексора логических условий соединена с группой выходов кода логических условий блока памяти адресных микрокоманд группа I -1 выходов ( ,3...) немодифицируеь 4х разрядов адреса которого соединена с первой группой (i-1)информа S iiOi,.,,,, ционных входов первого коммутатора, 1 -и информационный вход первой группы которого соединен С выходом мультиплексора логических условий т -и информационный вход группы мультиплексора логических условий соединен с выходом модифицируемого разряда адреса, блока памяти адресных микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой выходов регистра адреса, группа информационных входов которого соединена с группой выходов первого Коммутатора, вторая группа информационных входов которого является группой входов кода команд устройству, управлякщий вход первого коммутатора соединен с выходом конца команды регистра микрокоманд, выход конца работы которого соединен с входом установки в ноль триггера пуска, вход установки в единицу которого является входом пуска устройства, выход триггера пуска соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, первый выход которого сое00 динен с прямым входом первого эле4; 1 мента И и с первым входом второго элемента И, второй выход генератора с тактовых импульсов соединен с первым входом третьего и прямым входом четвертого элементов И, выход первого элемента И соединен с входом синхронизации регистра адреса, выход четвертого элемента И соединен с входом синхронизации регистра микрокоманд, группа выходов кода операции которого является группой управляющих выходов устройства, о т- личающееся тем, что, с целью расширения области применения

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам и системам микропрограммного управления, и может быть использовано при построении ЭВМ, АСУ технологическими процессами и контроллеров с микропрограммным управлением.

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее регистр адреса, дешифратор адреса, регистр микрокоманд, тактовый генератор, блок элементов И, блок элементов ИЛИ I .

Недостатки устройства - его апожность при увеличении объема микропрограммной памяти и малая гибкость при изменении набора микроопераций.

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее два запоминающих блока, регистр логических условий, счетчики, дешифраторы, регистры, логические элементы И, НЕ,

элементы задержки и генератор тактовых импульсов 2.

Недостатком этого устройства является низкая экономичность, которая обусловлена большим объемом

памяти запоминающих блоков, вызванным хранением большого числа повторяющихся операддионных микрокоманд, большой объем запоминающих блоков приводит к ограничению фу 1кциональных возможностей устройства за счет снижения объема реализуемых микропрограмм ,

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее регистр адреса, дешифратор адреса микрокоманд, накопитель, регистр микрокоманд, дешифратор микрокоманд, группы элементов И, ИЛИ .З .

Недостаток устройства - слабая гибкость микропрограмм при образовании управляющих слов.

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее генератор импульсов, счетчик адреса микрокоманд; дешифратор адреса микрокоманд, блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, логические элементы И, ИЛИ, коммутатор, счет чик 3.

Однако в известном микропрограммном устройстве управления используются блок памяти микрокоманд большого объема и сложная система переадресации микрокоманд с учетом переходов .

Известно устройство управления, в состав которого входят регистр команд, формирователь адреса микрокоманд, регистр микрокоманд и микропрограммный запоминающий блок 5 3.

В процессе работы с ЭВМ у подьзователя часто возникает необходимость ввода в основной набор команд ЭВМ новых команд, соответствующих . работе ЭВМ в конкретных приложениях. Однако возможность расширения основного набора команд отсутствует.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является микропрограммное устройство управления, содержащее первое - (п+1)-е запоминающие устройства, генератор тактовых импульсов, буферный регистр, регистр адреса, дешифратор, элементы И передачи адреса, элементы И изменения адреса, линию задержки логические элементы ИЛИ, регистр команд, причем входы первого запоминающего устройства подключены к адресным шинам дешифратора, к потенциальным входам которого подключены соответственно выходы регистра адреса, а к импульсному входу через линию задержки - выход генератора тактовых импульсов, причем к единичному и нулевому входам каждого разряда регистра адреса подключень соответственно выходы каждой пары элементов И передачи адреса, первые из входов которых объединены и подключены к выходу генератора тактовых импульсов, а вторые - к выходам разрядов буферного регистра, к входам которого подключены через элементы И изменения адреса выходы регистра команд, групп выходов первого запоминающего устройства, адресные шины дешифратора подсоединены через логические элементы ИЛИ к соответствующим входам второго

зaпo шнaющeгo устройства, а выход одного разряда первого запоминающего устройства подключен к.первым входам элементов И изменения адреса, к двум другим входам которых подключены.выходы разрядов кода операций регистра команд, п групп элементов ИЛИ и п операционных запоминаюцих блоков, причем выходы элементов ИЛИ первой группы соединены с первыми группами входов операционных запоминающих блоков со второго по (п+1)-й, выходы элементов ИЛИ с второго по (п+1)-ю группу соединены соответственно с вторыми группами входов операционных запоминающих блоков с второго по (п+О-й, выходы которых являются выходами устройства С 6}.

Недостатком известного устройства является низкая гибкость (коэффициент использования) формируемого этим устройством микрокомандного базиса. Низкая гибкость устройства обусловлена тем, что структура устройства не обеспечивает многократную интерпретацию множества хранимых микрокоманд (микрокомандного базиса), т.е. микрокоманд, храни вdx в блоке памяти, не могут быть использованы для формирования других микрокоманд, которые необходимо ввести, например, при увеличении списка команд, реализуе1 1х системой в целомь Это существенно сужает область применения устройства, поскольку именно способность к модификации набора выполняемых Команд и соответствующих микрокоманд является одним из основны достоинств микропрограммного управ.ления.

Гибкость микрокомандного базиса, формируемого устройством, может (йлть оценена формулой

U-M---.

ML

где М,

- множество микрокоманд,

формируемых устройством; Kg - мощность микрокомандного

базиса.

В известном устройстве ,. поэтому f)l. При изменении макрофункций, выполняемых системой, а следовательно, при расширении числа требуемых микрокоманд необходимо изменять микропрограммы, содержащие дополнительно введенные микрокоманды.

Увеличение гибкости микрокомандного базиса при расширении набора марофункций может быть обеспечено без увеличения его мощности. Однако эта возможность в известном устрой стве не реализуется. Таким образом, вследствие низкой гибкости микрокомандного базиса уст ройство имеет существенно более узкую область применения. Цепь изобретения - расширение области применения за счет повьппения гибкости микропрограммного базиса. Указанная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти адресных микрокоманд, группу из п блоков памяти операционных микроко манд, блок коммутации, регистр мик рокоманд, регистр адреса, первый к мутатор, мультиплексор логических условий, триггер пуска, генератор тактовых импульсов и четыре элемента И, причем группа т-1 информационных входов мультиплексора логических условий (т 2,3. ..) является группой т-1 входов логических условий устройства, группа управляю щих входов мультиплексора логических условий соединена с группой выходов кода логических условий бло ка памяти адресных микрокоманд, группа i-l выходов ( ,3...) немодифицируе1 1Х разрядов адреса которого соединена с первой группой -1 информационных входов первого коммутатора, i-й информационный вход первой группы которого соединен с выходом мультиплексора логических условий, т-й информационный вход группы мультиплексора логических условий соединен с вы ходом модифицируемого разряда адреса блока памяти адресных микрокоман группа адресных входов которого сое динена с группой выходов регистра адреса, группа информационных входо которого соединена с группой выходов первого коммутатора, вторая гру па информа1и1онных входов которого является группой входов кода команд устройства, управляющий вход первого коммутатора соединен с выходом конца команды регистра микрокоманд выход конца работы которого соединен с входом установки в ноль триггера пуска, вход установки в еди.ницу которого является входом пуска устройства, выход триггера пуска соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с прям1.1м входом первого элемента И и с первым входом второго элемента И, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом третьего и прямым входом четвертого элементов И, выход первого элемента И соединен с входом синхронизации регистра адреса, выход четвертого элемента И соединен с входом синхронизации регистра микрокоманд, группа выходов кода операции которого является группой управляющих выходов устройства, введены трмггер настройки, второй коммутатор, блок памяти кодов настройки, дешифратор кодов настройки и пересчетный блок, содержащий одновибратор, счетчик и дешифратор, причем вход установки п еди,ницу триггера настройки является |входом признака настройки устройства, единичный выход триггера настройки соединен с вторыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены соответственно с входом записи блока памяти кодов настройки и со счетным входом счетчика, группа информационных выходов которого соединена с первой группой информационных входов второго коммутатора и с группой входов дещифратора, выход которого через одновибратор соединен с входами установки в ноль счетчика и триггера настройки, нулевой выход которого соединен с входами чтения блока памяти адресных микрокоманд и К- блоков памяти операционных микрокоманд, вход чтения блока памяти кодов настройки соединен с выходом триггера пуска, инверсные входы первого и четвертого элементов И соединены с управляющим входом второго коммутатора, группа выходов которого соединена с группой адресных входов блока памяти кодов настройки, группа выходов которого через дешифратор кодов настройки подключена к группе управляющих входов блока коммутации, i-я группа (,2...,п) информационных входов которого соединена с группой выходов i-ro блока памяти операционной микрокоманды, группа адресных входов которого соединена с i-й группой выходов адреса зон операционных микрокоманд блока памяти адресгых микрокоманд, группа выходов адреса кода настройки которого соединена с второй группой информационных входо второго коммутатора, группа выходов блока коммутации соединена с i.-й группой информационных входов регастра микрокоманд, группа информационных входов блока памяти кодов настройки является группой входов кода нactpoйки устройства. Сущность изобретения постоит в повышении гибкости микрокомандного базиса путем управления выполнением операции сериализации, т.е. упорядоченного выстраивания отдельных зон операционных микрокоманд в зависимости от кода настройки. На фиг. 1 представлена функцио.нальная схема микропрограммного устройства управления; на фиг. 2 функциональная схема пересчетного блока; нафиг. 3 - функциональная схема блока коммутации. Микропрограммное устройство управления (фиг.1) содержит блок 1 памяти адресных микрокоманд с поля1 -1 п-ьз микрокоманд, группу из блоков памяти операционных микрокоманд, блок 3 памяти кодов настройки, пересчетный блок 4 регистр 5 адреса, регистр 6 микрокоманд, первый коммутатор 7, блок 8 коммутации, второй коммутатор 9, мультиплексор Ю логических условий, дешифратор I кодов настройки, триггер 12 пуска, триггер 13 настро ки, генератор 14 тактовых импульсов первый 15, четвертый 16, второй 17 и третий 18 элементы И, группу 19 входов логических условий, входы 20 пуска и признака настройки, группу входов 21 кода команды, группу входов 22 кода настройки, группу управ ляющих выходов 23, выход 23, конца команды, выход 232 конца работы. Пересчетньш блок 4 (фиг.2) содер жит одновибратор 24, счетчик 25 и д шифратор 26. Блок коммутации (иг.З) содержит группу элементов ИЛИ 27, группу бло ков элементов И и группу бл ков элементов НШ . Рассмотрим работу предлагаемого микропрограммного устройства управления. Устройство может функционировать в двух режимах: настройки и рабочем. В исходном состоянии блоки памяти устройства находятся в нулевом состоянии за исключением триггера регистра 6, соответствующего выходу 23 . В режиме настройки с входа 20 устройства на входы установки в едуницу триггеров 12 и 13 поступает импульс, которьш переводит их в единичное состояние. С группы входов 22 устройства поступает информация, которую необходимо записать в блок 3. Первый тактовый импульс с выхода генератора 14 через элемент И 17 разрешает запись информации с группы входов 22 в нулевую ячейку блока 3 (адрес, по которому происходит запись информации, поступает с выхода пересчетного блока 4 через коммутатор 9 на вход блока 3). Второй тактовый импульс с выхода генератора 14 через элемент И 18 увеличивает содержимое пересчетного блока 4 на единицу и, тем самым, готовит очередной адрес блоку 3 для записи информации с группы входов 22 устройства. Очередным тактовым импульсом производится запись информации настройки с группы входов 22 в блок 3 .по адресу, сформированному в пересчетном блоке 4. Далее режим настройки проходит аналогично. Запись информации в блок 3 производится до тех пор, пока с выхода пересчетного блока 4 не выдается импульс окончания процесса записи информации в блок 3. Этот импульс с выхода пересчетного блока 4 поступает на вход установки в ноль триггера 13 настройки, и устройство переходит в рабочий режим функционирования. При функционировании устройства в рабочем режиме с группы входов 21 через коммутатор 7 в регистр 5 адреса заносится код операции, определяющий начальный адрес выполняемой микропрограм. Очередной тактовый импульс с выхода генератора 14 через элемент И 15 поступает на синхрони зируннций вход регистра 5 адреса и, тем саьшм, производит выборку информации из блока 1 памяти адресных микрокоманд. С блока I выдается адресная микрокоманда, определякяцая, вопервых, адрес очередной адресной микрокоманды, во-вторых, адреса зои операционных микрокоманди, в-третьих адрес линейки с требуемом кодом на- стройки микрокоманды. Информация об адресе очередной адресной микрокоманды выдается с полей и I, блока I. Если очередиая.адресная микрокоманда является микрокомандой линейной последовательности, адрес очередной адресной микрокоманды с поля 1 /блока 1 через коммутатор 7 заносится в регистр 5 адреса. Если очередная адресная микрокоманда является микрокомандой ветвления, адрес очередной адресной микрокоманды на выходе поля i блока 1 содер7ШТ постоянную часть и один модифицируемый разряд. Постоянная часть ;сс да поступает непосредственно на информационный вход коммутатора 7, а модифицируемый разряд портупает на вход мультиплексора 10 логических условий. Если проверяемое логическое условие вьтолняется {Х 1), младший разряд адреса очередной микрокоманды .принимает единичное значеtme и сформированный адрес очередной микрокоманды при отсутствии признака конца команды (микропрограммы) через коммутатор 7 записывается в регистр 5 адреса. При поступлении адресов зон операционной микрокоманды с выходов полей 1з выходах блоков 2 -2 формируются зоны операционных микрокоманд, которые поступают на входы блока 8 коммутации (фиг.З). Одновременно-с выдачей адресов зон операционных микрокоманд с поля Jj,+3 блока I выдается адрес настройки. Этот адрес через коммутатор 9 поступает на вход блока 3.

По адресу с поля l блока I сосчитывается код настройки зон операционных микрокоманд из блока 3.

На одном из выходов дешифратора I кодов настройки появляется сигнал, который поступает на вход блока коммутации и определяет расположение отдельных зон операционной микрокоманды. Сформированная из отдельных

зон. операционная микрокоманда с выходов блока 8 коммутации заносится в регистр 6 микрокоманд и по тактовому импульсу, поступающему с выхода генератора 14 через элемент И 16, выдается на группу выходов 23 устройства. Аналогичным образом устройство функционирует до вьдачи последней микрокоманды микропрограммы.

С выдачей последней микрокоманды на выход вьщается меткапризнак окончания микропрограммы.

4810,

Данная метка поступает на управляющий вход коммутатора 7 и разрешает запись нового кода операции с группы входов 21 устройства в регистр 5 адреса. Выполнение очередной микропрограммы осуществляется аналогично. При выдаче последней микрокоманды программы с выхода 232 выдается метка конца работы, которая поступает на вход установки в ноль триггера 12. Устройство переходит в исходное состояние и го- тово к дальнейшей работе.

Если после выполнения очередной

микропрограммы необходимо осуществить перенастройку операционных частей микрокоманд, на вход 20 поступает единичный сигнал, переводящий устройство в режим настройки.

Таким образом, в предлагаемом устройстве код микрокоманды М представляется в виде композиции

(т, т , . . ., ™h

М

где m(i61,n) - части кодов (зон) операционных микрокоманд, которые хранятся в отдельных БИС памяти. Например, для микрокоманды, состоящей из трех зон операционных микрокоманд, имеем

М ш + т, + т,,

где знак V означает операцию сериализации составлякяцих зон, т.е. последовательного их составления в зависимости от кода настройки. Для рас- сматриваемого примера путем настройки (перестроения зон) можем получить следующий набор операционных микрокоманд:

т,/ + mj + fflj Шд +

т, + ш, + Ш- fflj + m + ihj;

m, + m т Ш.

ш + m + m,.

Таким образом, предлагаемое устроиство позволяет увеличить гибкость микрокомандного базиса за счет операции сериализации Д выстраивания в требуемом порядке, определяемом кодом настройки) отдельных зон опера-, ционных микрокоманд, что расширяет

его область применения.