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

венно с выходами блоков элементов И второй группы, -с группой кодовых вхо дов устройства и с группой информационных входов регистра адреса микро команд, .третий выход генератора импульсов соединен с тактовым входом регистра микрокоманд, второй выход которого соединен с входом сброса 02 триггера запуска, установочный вход которого соединен с входом запуска устройства, третья группа выходов регистра микрокоманд является группой выходов устройства, выход тригсеРа запуска соединен с входом запуска генератора импульсов.

МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок памяти микропрограмм, регистр адреса микрокоманд, группу регистров адресов Возврата, счетчик адреса возврата, регистр микрокоманд, блок элементов ИЛИ, два элемента И, первую и вторую группу блоков элементов И, блок элементов И, причем выход регистра адреса микро команд соединен с входом блока памяти микрокоманд и информационным входом счетчика адреса возврата, выход которого соединен с первыми входами блоков элементов И первой группы, выходы каждого регистра адреса возврата .группы соединены с первыми входами соответствующего блока элементов И второй группы, каждый выход первой группы выходов регистра микрокоманд соединен с вторым входом соответствующего блока элементов И первой группы, выход блока памяти микрокоманд соединен с информационным входом регистра микрокоманд, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения вызовов микропрограмм произвольных уровней, оно содержит дещифратор, регистр управления возвратом, генератор импульсов, триггер запуска, одновибратор, элемент задержки и элемент ИЛИ, причем первый выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй выход генератора импульсов совпадения соединен с тактовым входом регистра адреса микрокоманд и с первым входом второго элемента И, счетный вход счетчика адреса возврата соединен с выходом второго элемента И и через элемент задержки с синхровходами регистров адресов возврата группы, первая группа выходов регистра микрокоманд соединена с входами элемента ИЛИ, каждый выход первой группы выходов (О регистра микрокоманд соединен с единичным входом соответствующего разряда регистра управления возврас е том, выход элемента ИЛИ соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, первый выход регистра микрокоманд через одновибратор соединен с управляющим входом дешифратора, каждый выход которого соединен с втоС рым входом соответствующего блока элеЭО ментов И второй группы и с нулевым О входом соответствующего разряда гистра управления возвратом, выходы которого соединены с группой входов дешифратора, первый выход регистра микрокоманд соединен с инверсным входом блока элементов И, группа входов и выходы которого соединены соответственно с второй группой выходов регистра микрокоманд и с первой группой входов блока элементов ИЛИ, вторая, третья группы входов и выходы которого соединены соответст

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах управления цифровых вычислительных машин и систем.

Известно многоуровневое микропрограммное устройство управления, которое для выполнения переходов с одног уровня на другой содержит регистр адреса возврата, счетчик, дешифратор и логическую схему переходов, а микропрограммы содержат специальные микрокоманды переходов 1.

Недостатки этого устройства низкое быстродействие и большое количество оборудования.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является многоуровневое микропрограммное устройство управления, которое содержит блок памяти, регистр микрокоманды, регистр адреса микрокоманды, регистры адреса возврата, с5четчик, первую, вторую, трет тью и четвертую группы элементов И, элемент ИЛИ, причем выход блока пайяти соединен с входом регистра микркоманды, первые прямые операционные выходы которого соединены с первьвми выходами элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходу счетчика, вход которого соединен с вькодом регистра адреса микрокоманды и с входом блока памяти, выходы регистров адреса возврата подключены к первым выходам элементов И второй группы, к вторым выходам которых подключены соответственн элементов И третьей группы первые входы которых соединеньГ с инверсными операционными выходами регистра микрокпмянгты. а вторые вход соединены с входом сброса устройства

выходы элементов И второй группы подключены к первым входам элементов ИЛИ, к вторым входам которых подключены вхомы элементов И первой группы а выходы элементов ИЛИ соединены с входами регистров адреса возврата, причем вторые прямые операционные выходы регистра микрокоманды соединены соответственно с первыми выходами элементов И четвертой группы, вторые входы которых подключены к входам регистра адреса возврата, а выходы - к входам регистра адреса микрокоманды и к адресным входам регистра микрокоманды 2.

Недостатки данного устройства низкая экономичность и узкая область применения.

Цель изобретения - расширение области применения устройства путем обеспечения вызовов микропрограмм произвольных уровней.

Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее блок памят микропрограмм, регистр адреса микрокоманд, группу регистров адресов возврата, счетчик адреса возврата, регистр микрокоманд, блок элементов ИЛИ, два элемента И, первую и вторую группу блоков элементов И, блок элементов И, причем выход регистра адреса микрокоманд соединен с входом блока памяти микрокоманд и информационным входом счетчика адреса возврата, выход которого соединен с первыми входами блоков элементов И первой группы, выходы каждого регистра адреса возврата группы соединены с первыми входами соответствующего блока элементов И второй группы, каждый выход первой группы выходов

регистра микрокоманд соединен с вторым входом соответствующего блока элементов И первой группы, вьгход блока памяти микрокоманд соединен с информационным входом регистра микрокоманд, введены дешифратор, регист управления возвратом, генератор импульсов, триггер запуска, одновибратор, элемент задержки и элемент ИЛИ, причем первый выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй выход генератора импульсов соединен с такт вым входом регистра адреса микрокоманд и с первым входом второго элемента И, счетный вход счетчиков адреса возврата соединен с выходом вто рого элемента И и через элемент задержки с синхровходами регистров адресов возврата группы, первая груп па выходов регистра микрокоманд соединена с входами элемента ИЛИ, кажды вьгход первой группы выходов регистра микрокоманд соединен с единичным входом соответствующего разряда регистра управления возвратом, выход элемента ИЛИ соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, первый выход регистра микрокоманд через одновибратор соединен с управляющим входом дешифратора, каждый выход которого соединен с вторым входом соответствующего блока элементов И второй группы и с нулевы входом соответствующего разряда per. гистра управления возвратом, выходы которого соединены группой входов дешифратора, первый выход регистра микрокоманд соединен с инверсным входом блока элементов И, группа входов и выходы которого соединены соответственно с второй группой выходов регистра микрокоманд и с первой группой входов блока элементов ИЖ, вторая, третья группы входов и выхоДы которого соединены соответственно с выходами блоков элементов И второй группы, с группой кодовых входов регистра адреса микрокоманд, третий вьгход генератора импульсов соединен с тактовым входом регистра микрокоманд, второй выход которого соединен с входом сброса триггера запуска, установочный вход которого соединен с входом запуска устройства, третья группа выходов регистра микрокоманд является группой выходов устройства, выход триггер.а запуска соединен

с входом запуска генератора импульсов.

Иа чертеже представлена функциональная схема предлагаемого микропрограммного устройства управления.

Микропрограммное устройство управления содержит блок 1 памяти микропрограмм, дешифратор 2, регистр 3 адреса микрокоманд, группу 4 регистро

адресов возврата, счетчик 5 адреса возврата, регистр 6 микрокоманд регистр 7 управления возвратом, генератор 8 импульсов, триггер 9 запуска, блок элементов И 10, группу блоков 11 элементов И, группу блоков 12 элементов И, блок эдементов ИЛИ 13, элементы И 14 и 15, элемент ИЛИ 16, одновибратор 17, элемент 18 задержки, вход;запуска 19 устройства группу кодовых входов 20 устройства выход 21 регистра 6, группу выходов 22 регистра 6, выход 23 регистра 6, группа выходов 24 регистра 6 и выходы 25-27 генератора 8, группу выходов 28 регистра 7, управляющий вход 29 дешифратора 2, группу выходов 30 устройства.

Устройство работает следующим образом.

Все микропрограммы разбиваются на .уровни: например, первый уровень вычисление сложных функций, второй уровень - вычисление элементарных функций, третий уровень - умножение и деление и т.д.

В устройстве предусмотрены три реж.има работы: выполнение микрокоманд микропрограммы одного уровня; переход от выполнения микропрограммы более высокого уровня к микропрограмме более низкого уровня; возврат на выполнение микропрограммы более низкого уровня.

В исходном состоянии все элементы памяти установлены в нулевое состояние. Для начального запуска устройства используется триггер 9. По сигналу пуска с входа 19 триггера 9 устанавливается в единичное состояние и запускает генератор 8.

По первому тактовому импульсу с выхода 25 генератора 8 происходит прием в регистр 3 адреса первой микрокоманды микропрограммы группы входов 20. По этому адресу из блока памяти выбирается микрокоманда и по второму тактовому импульсу с выхода 27 eнepaтopa 8 записывается в регистр 6. Формат микрокоманды зависит от режима, реализуемого устройством. В первом режиме .работы на выходе 23 сигнал отсутствует. Адрес следующей микрокоманды с группы выходов 22 .регистра 6 по очередному, тактовому импульсу с выхода 25 генератора 8 записывается в регистр 3. Далее работа устройства повторяется аналогично. Во втором режиме при необходимости перехода от выполнения микропрограммы более высокого уровня к микропрограмме более низкого уровня в блоке памяти 1 вырабатывается соответствующая микрокоманда, которая записывается в регистр 6, аналогинно описанному вьше. Эта микрокоманда содержит в поле адреса 22 адрес первой микрокоманды микропрограммы более низкого уровня, в которой осуществля ется переход, а в поле 24 управления переходом обязательно содержит едини цу в одном из разрядов 24 и определя ет тем самым, к микропрограмме каког именно уровня должен выполняться переход. При этом открывается соответствующий блок 11 элементов И, а - j также элементы И 14 и 15. По третьему импульсу с выхода 26 генератора 8 срабатывает элемент И 15 и разрешает запись адреса текущей микрокоманды, с которой осуществляется переход, в счетчик 5. Далее по очередному импульсу с выхода 25 генератора 8 срабатывает элемент И 14, по сигналу с выхода которого содержимое счетчика 5 увеличивается на единицу и задается значение адреса воз врата (адреса очередной микрокоманды данного уровня, с которой необходимо будет продолжить выполнение микропрограммы после возврата к ней с низшего уровня). Адрес микрокоманды возврата по сигналу с выхода элемента 18 задержки записывается через соответствующий открытый блок элементов И 11 в соответствующий данному уровню регистр адреса возврата 4 и сохраняется в нем до возврата к продолжени микропрограммы данного уровня. Одновременно с этим по сигналу с соответствующего выхода 24 регистра 6 в соответствующемразряде регистра 7 делается отметка об использовании микропрограммы данного уровня (установкой i-разряда в единицу) . ДаннГая отметка соответствует уровню микропрограммы, с которого 5ы.г1 осуществлен переход. Пересылка полученного адреса из счетчика 5 в регистр 4 выполняется в микрокоманде перехода по сигна.чу с выхода 25 генератора 8, задержанному на элементе 18 задержки на .время уве личения значения счетчика 5 на единицу. Кроме того, одновременно с выполнением перехода к микропрограмме более низкого уровня в этой же микрокоманде перехода могут выдаваться и микрооперации, относящиеся к микропрогр амме более высокого уровня. В третьем режиме при необходимости возврата к выполнению микропрограммы более высокого уровня у блока памяти 1 считывается соответствующая микрокоманда, выдающая сигнал Возврат на выходе 23 регистра 6. Этот сигнал закрывает блок элементов И 10, и адресная часть микрокоманды с группы выходов 33 регистра 6 не поступает в регистр 3. По сигналу с выхода 23 регистра 6 срабатывает одновибратор 17, который подает управляющий сигнал 29 на дешифратор 2. На выходе дешифратора появляется единичный сигнал, соответствующий уровню, на которой осуществляется возврат, т.е. тому, с которого вызывалась текущая микропрограмма. Данный единичный сигнал открывает соответствующий блок элементов И 12, а также устанавливает в нуль в регистре 7 управления возвратом тот разряд, соответствует этому уровню. Адрес возврата из соответствующего регистра 4 через элементы И 11 и блок элементов ИЛИ 13 по тактовому импульсу с выхода 25 генератора 8 принимается в регистр 3 адреса микрокоманды. Далее происходит выполнение микропрограммы в первом режиме аналогично описанному. При завершении микропрограммы в последней микрокоманде на выходе 21 регистра 6 выдается сигнал, который устанавливает триггер запуска 9 в нулевое состояние. Генератор импульсов 8 прекращает выработку тактовых импульсов. На этом работа устройства завершается. Применение изобретения позволяет расширить область применения-устройства путем обеспечения вызова микропрограмм произвольных уровней.