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

Изобретение относится к вычисли-; тельной технике, в частности к микро прЬграммным устройствам управления, Известно Микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, регистр адреса микрокоманд, узел формирования адреса и коммутатор Cl J. Недостаток такого устройства - от сутствие возможности микропрограммно организации временных задержек и вре менного отсчета отсутствия логического условия (сигнала) при реализаци режима ожидания. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является микропрограммное устройство управления, содержащ блок памяти микрокоманд) , регистр ми рокоманд, регистр адреса микрокоманд узел формирования адреса и счетчик, причем выход регистра адреса микрокоманд соединен с входом блока памяти микрокоманд, выход которого соеди нен с входом регистра микрокоманд, выход которого является выходом устройства, выход блока памяти, микрокоманд подключей также к входу узла формирования адреса, к установочному входу счетчика и входу записи числа с установочного входа в счетчик. Недостатком известного микропрограммного устройства управления явля ется отсутствие возможности микро- . программной о.рганизации временньк задержек на выполнение группы микрокоманд. В известном устройстве возможна организация временной задержки на вьтолнение лишь одной микрокоманды, причем этой микрокомандой может быть только микрокоманда проверки логического условия. Между тем в пра тике применения микропрограммных устройств управления достаточно часто встречаются циклические программы выход из которых осуществляется не по изменению внешних условий, а по определенному количеству циклов. Подобный цикл должен содержать микроко манды счета количества циклов и определения условия выхода из цикла. Это приводит кувеличению требуемого объема памяти микрокоманд и к снижению реального быстродействия устройства. Если микропрограмма содержит большое число циклов, то потеря быст родействия и объема памяти за Счет лишних микрокоманд выхода из цикла. могут быть значительными. Цель изобретения - повьшение быстродействия устройства. , Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, регистр адреса микрокоманд, формирователь адреса, счетчик, причем выход регистра адр,еса микрокоманд соединен с адресным входом блока памяти микрокоманд, выход кода микрокоманд которого подключен к информационному входу регистра микрокоманд, первому информационному входу формирователя адреса, .к установочному входу счеТчика, входу записи числа счетчика, входу разрешения счета счетчика, выход которого соединен с,первым управляющим входом формирователя адреса, второй управляющий вход которого подключен к входу признака устройства, выход формирователя адреса соединен с информационнмм входом регистра адреса микрокоманд, а выход регистра микрокоманд является информационньвуг выходом устройства, введен регистр хранения адреса перехода, установочньй вход и вход записи адреса которого подключен к соответствующим выходам, блока памяти микрокоманд4 а выход регистра хранения адреса перехода соединен с вторым информационным входом формирователя адреса. На фиг. 1 представлена блок-схема Микропрограммного устройства управления j на фиг. 2 - блок-схема формирователя адреса. Микропрограммное устройство управления содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 микрокоманд, регистр 3 адреса микрокоманд, формиро-, ватель Д адреса, счетчик 5, регистр 6 хранения адреса перехода, вход 7 признака. Формирователь 4 адреса содержит элемент.НЕ 8, элементы И 9 и 10, элемент ИЛИ 11, элемент И 12, эле- . мент НЕ 13, элементы И 14, 15 и 16, управляющий вход 17. Устройство работает следующим образом. Во время проховдения очередного такта работы микропрограммногЬ устройства управления на выходе блока 1 памяти микрокоманд находится текущая микрокоманда. Одна часть этой микрокоманды, которая содержит поля информации, предназначенные для . внешних устройств, выводится на выход устройства через регистр 2 микрокоманд. Другая часть микрокоманды содержит следующие поля информации. Поле формирователя адреса. В этом поле содержится в прямой или косвенной форме информац1 я об адресе следующей микрокоманды, а также указывается код операции, которую надо проделать с указанной информацией, чтобы получить адрес очередной микрокоманды. После счетчика. Это по,ле содержит код числа, которое записьшается в счетчик 5 по сигналу разрешения записи содержащемуся в этом поле, кроме того, в поле имеется сигнал разрешения счета. Поле регистра хранения адреса перехода. Это поле содержит код адре са микрокоманды и сигнал разрешения записи этого кода в регистр 6 хранения адреса перехода. Формирователь 4 адреса на основании информации, поступающей на его входы, вырабатьшает адрес следующей микрокоманды, который по синхросигна лу переписьгоается,в регистр 3 адреса микрокоманд. Работу формирователя 4 адреса поясняет блок-схема, представленная на фиг. 2. Конкретная реализация это го формирователя не влияет на сущность работы предлагаемого устройстiBa, поэтому на фиг. 2 дана одна из простейших возможных реализаций рассматриваемого блока. Данная реализация формирователя 4 адреса может осуществлять две операции выработки адреса следующей микрокоманды: операцию безусловного перехода и операцию условного перехода по признаку, поступающему из внешнего устройства, т.е. код операции имеет в данном случае один разряд, которьй подается на первый вход элемента И 9 и через элемент НЕ 8 на первый вход элемента И 10. На вторые входы этих элементов подключены соот ветственно признак и младший разряд кода следующего адреса. В зависимости от значения кода операции на первый вход элемента И 12 через элемент ИЛИ 11 подается либо младший I 1 разряд адреса, либо признак, поступающий из внешнего устройства через вход 7. Остальные разряды кода адреса подаются на первые входы группы 1 2 .4 элементов И 14, а на первые входы группы элементов И 15 подаются раз- ряды числа с регистра хранения адреса перехода. На вторые входы группы элементов И 15 через вход 17 подается сигнал переполнения счетчика j. этот же сигнал через элемент НЕ 13 подается на вторые входы группы элементов И 15 и элемента И 12, так как в зависимости от значения сигнала переполнения сче чика на выход формирователя 4 адреса выводится через группу элементов ИЛИ 16 либо код с группы элементов И 14 и элемента И 12, либо с группы элементов И 15.. Для организации выхода из цикла по заданному числу повторов цикла, т.е. по заданному времени работы циклической программы, следует перед вхождением в цикл записать в счетчик 5 код, соответствующий времени работы циклической программы, а в регистр 6 хранения адреса перехода - адрес той микрокоманды, которую следует выполнить по окончании заданного времени работы. Тогда, до тех пор пока счетчик 5 не выработает сигнал переполнения, формирователь 4 адреса будет вырабатьгеать адреса в соответствии с информацией, поступающей на его входы из текущей микрокоманды. А с приходом сигнала переполнения на выход формирователя 4 адреса вьщается код, записанный в ре- . гистр. 6 хранения адреса перехода. Сигнал переполнения держится на выходе счетчика .один такт работы устройства. Кроме указанного режима работы устройства в предлагаемом устройстве микропрограммного управления возможно еще осуществление контроля времени работы того устройства, которое содержит в своем составе данное устройство микропрограммного управления. Например, такой контроль необходим во время обмена информацией с внешним абонентом. В этомслучае гв счетчик 5 заносится код, соответствующий допустимому времени обмена информацией с абонентом, а в регистр 6 хранения адреса перехода - адрес, являющийся начальным адресом программы обработки ошибочной ситуации. Очевйдно, что в случае, если обмен с абонентом закончился дб выработки счетчиком сигнала переполнения, следует запретить работу счетчика.

В практике применения микропрограммных устройств управления встречается необходимость в том, чтобы начала отдельных частей программы « ледовали друг за другом через определенные промежутки времени, которые должны быть выдержаны с высокой степенью точности. Причем время вьаюлнения очередной части программы заранее неизвестно, чтовозможно в тех случаях, когда выполняемая часть программы содержит несколько ветвей неравной длительности. В этом случае перед выполнением очередной части программы в счетчик 5 записывается код промежутка времени, по окончании которого следует приступить к выполнению следующей части программы, а в регистр 6 хранения адреса перехода - адрес первой микрокоманды этой части программы..

Предлагаемое устройство позволяет получить существенный выигрыш в быстродействии по выполнению циклических программ и в аппаратуре устройств, в которых есть необходимость осущест ления указанных режимов работы.

Для расчета повьппения быстродействия вьтолнения циклической программы воспользуемся тем соображением, что время выполнения одного цикла этой программы пропорционально числу ц , содержащихся в цикле. Использование предлагаемого устройства позволяет удалить из цикла по крайней мере одну команду (команду счета циклов, по которой определяется момент выхода из цикла). Применение предлагаемого устройства позволяет повысить быстродействие выполнения

п

циклических программ в

раз.

П-1

Следовательно, при п 2 быстродействие повьшается в два раза.

16

Т

t . t

МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, регистр адреса микрокоманд, формирователь адреса, счетчик, причем выход регистра адреса микрокоманд соединен с адресным входом блока памяти микрокоманд, выход кода микрокоманд которого подключен к информационному входу регистра микрокоманд, первому информационному входу формирователя адреса, к установочному входу счетчика, входу записи числа счетчика, входу разрешения счета счетчика, выход которого соединен с первым управляю1цим входом формирователя адре са, второй управляющий вход которого . подключен к входу признака устройства, выход формирователя адреса соединен с информационным входом регистра адреса микрокоманд, a выхбд регистра микрокоманд является информационным выходом устройства, о т .л и ч a ющ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введен регистр хранения адреса перехода, установочный вход и вход записи адреса которого подключены к соответствую щим выходам блока памяти микрокоманд, a выход регистра хранения адреса перехода соединен с вторым информационным входом формирователя адреса.

Л i h

/

I. t i. 1

ф

77

Фиг 2