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

рого соединен с выходом конца команда регистра микрокоманд, информационный вход которопо соединен с выходом сумматора по модулю два, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока памяти микрокоманд и с выходом буферного

.регистра, информационный вход которого соединен с выходом вторрго блока элементов И, выход третьего блока элементов И соединен с третьим входом блока элементов ИЛИ, выход элемента И соединен с входом установки в О триггера.

МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ,содержащее блок памяти микрокоманд, регистр команд, регистр микрокоманд, счетчик адреса, генератор адреса, дешифратор логических условий, генератор тактовых импульсов, триггер, первый блок элементов И, блок элементов ИЛИ, первый элемент ИЛИ, элемент задержки, причем вход кода команд устройства является информационным входом регистра команд, вход кода логических условий устройства является первым входом первого блока элементов И, второй вход которого соединен с выходом дешифратора логических условий, вход которого соединен с первым входом блока элементов ИЛИ и с выходом кода логических условий регистра микрокоманд, выход кода операций которого является управляющим выходом уст- ройства, второй вход блока элементов ИЛИ соединен с выходом первого элемента ИЛИ, вход которого соединен с выходом первого блока элементов И, выход блока элементов ИЛИ соединен с информационным входом счетчика адреса, информационный выход которого соединен через дешифратор адреса с адресным входом блока памяти микрокоманд, выход конца микрокоманды регистра микрокоманд соединен с суммирующим входом адреса, вход пуска устройства является входом установки в 1 триггера, выход которого соединен с входом,запуска генерато(Л ра тактовых импульсов, выход которого соединен со стробирующим входом дешифратора адреса и через элемент задержки с входом синхронизации рес е гистра микрокоманд, отличающееся тем, что, с целью сокращения объема оборудования, оно содержит буферный регистр, сумматор по модулю два, второй и третий блоки элементов И, второй элемент ИЛИ, СП элемент НЕ, одновибратор и элемент о И, причем первый вьпсод регистра ко манд соединен с.первым входом вторЬ; , го блока элементов И и с первым входом второго элемента ШШ, второй вход которого соединен с вторым выходом регистра команд и с первым входом третьего блока элементов И, второй вход которого соединен с вторым входом второго блока элементов И и с выходом одновибратора, вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ н через элемент НЕ - с первым входом элемента И, второй вход кото

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении устройств и систем управления ЭВМ, АСУ технологическими процессами, контролеров.

Известно микропрограммное-устройство -управления, в котором хранение микропрограмм выполнения операций производится в ЗУ с выборкой их в зависимости от кода операций и уелоВИЙ, возникающих при выполнении операций LIJ .

Недостатком устройства является избыточность блока памяти микропрограмм

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее регистр адреса, дешифратор адреса, накопитель регистр микрокоманд, причем входы накопителя соединены с выходами дешифратора адреса, а выходы - с входами регистра микрокоманд, адресные выходы которого подключены к первому входу регистра адреса, второй вход которого является входом устройства,, выход регистра адреса подключен к входу дешифратора адреса 21.

Недостатком такого устройства является то, что для хранения микрокоманд используется накопитель, емкость которого зависит от числа микрокоманд и количества микроопераций в микрокоманде.

Известно устройство микропрограмного управления, содержащее два запоминающих блока, блоки элементов И, адресный регистр, дешифраторы, счетчик микрокоманд, регистр микрокоманд генератор тактовых импульсов, элементы И, ИЛИ, НЕ, элементы задержки

з5 .

Недостатками данного устройства является низкая экономичность запоминающего блока операционных шкpoкoмaнд узкая область применения, которая обусловлена необходимость увеличения запоминающего блока при расширении списка операционных микрокоманд.

Известно мик 1зопр ограммное устройство управления, содержащее арифметический блок, матрицу микроопераций, матрицу микропрограмм, счетчик команд, регистр адреса передачи управлния, дешифратор, регистр адреса возврата, группу элементов И и группу элементов ИЛИ 41 .

Недостаток этого устройства управления - невозможность выполнения команд, не входящих основной набор команд ЭВМ.

Известно также микропрограммное устройство управления, содержащее регистр команд, формирователь адреса микрокоманд, |)егистр микрокоманд, блок постоянной памяти, регистр адреса, коммутатор адреса, дешифратор адреса иблок оперативной памяти 15. Недостатком устройства является то что при необходимости расширения списка микрокоманд пользователем необходимо изменять или дополнять содержимое оперативной памяти.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту к изобретению является микропрограммное устройство управления, содержащее регистр команд, модификатор адреса микрокоманд, регист адреса микрокоманд, дешифратор, адреса микрокоманд,блок памяти, регистр-микрокоманд, дешифратор команд и триггер, причем командный вход регистра команд является командным входом устройства,выход регистра команд соединен с первым входом модификатора адреса микрокоманд, выход

которого соединен с информационным входом регистра адреса микрокоманд, выход которого соединен с вторым входом модификатора адреса микрокоманд и с входом дешифратора адреса микрокоманд, выход которого соединен с входом блока памяти, выход которого соединен с информационным входом регистра микрокоманд, управляющий выход которого является управляющим выходом устройства, а адресный выход регистра микрокоманд соединен с третьим входом модификатора адреса микрокоманд, четвертый вход которого является входом условий устройства, выход триггера соединен с пятым входом модификатора адреса микрокоманд, а счетный вход триггера - содинен с выходом дешифратора команд, вход которого соединен с командным входом устройства б .

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности расширения основного списка команд без увеличения объема блока памяти микро команд.

Цепью изобретения является сокращение аппаратурных затрат путем расширения набора микрокоманд без увеличения объема блока памяти,

Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр команд, счетчик адреса, генератор адреса, дешифратор логических условий, генератор тактовых импульсов, триггер, первый блок элементов И, блок элементов ШШ, первый элемент ИЛИ, элемент задержки, причем вход кода команд устройства является информационным входом регистра команд, вход кода логических условий устройства - первым входом первого блока элементов И, второй вход которого соединен с выходом дешифратора логических условий, вход которого соединен с первым входом блока элемеитов ШШ и с выходом кода логических условий регистра микрокоманд, выход кода операций которого является управляющим выходом устройства, второй вход блока элементов ИЛИ соединен с выходом первого элемента ШШ, вход которого соединен с выходом первого блока элементов И, выход блока элементов ШШ - с информационным входом счетчика адреса, информационный выход которого соединен

черех дишифратор с адресным входом блока памяти микрокоманд, выход конца микрокоманды регистра микрокомандс суммирующим входом счетчика адреса вход пуска устройства является входом установки в 1 триггера, выход которого соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, выход которого соединен со стробирующим входом дешифратора адреса и через элемент задержки - с входом синхронизации регистра микрокоманд, введены буферный регистр, сумматор по модулю два, второй и третий блоки элементов И, второй элемент ИЛИ, элемент НЕ, одновибратор и элемент И, причем первый выход регистра команд соединен с первым входом второго блока элементов И и с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с вторым выходом регистра команд и с первым входом третьего блока элементов И, второй вход которого .соединен с вторым входом второго блока элементов И и с выходом одновибратора, вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ и через элемент НЕ - с первым входом элемента И, второй эход которого соединен с выходом конца команды регистра микрокоманд, информационный вход которого соединен с выходом сумматора по модулю два, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока памяти микрокоманд и с выходом буферного регистра, информационный вход которого соединен с выходом второго блока элементов И, вход третьего блока элементов И - с третьим входом блока элементов ШШ, выход элемента И - с входом установки в О триггера.

Сущность изобретения состоит в модификации микрокоманды путем наложе- ния на нее кода маски и изменения тем самым кода выдаваемой на управление микрокоманды. Код маски задается пользователем, что дает возможность ему расширить основной набор команды управления ,

Введение буферного регистра позволяет хранить код маски, поступающей с первого информационного хода устройства через регистр команд и второй блок элементов И,

Введение сумматора по модулю два позволяет осуществлять модификацию выбранной из блока памяти микрокоманды путем наложения на нее некоторого кода маски. За счет этого, изменяя код в буферном регистре, быть использованы микрокоманды из блока памяти для новых приложений. Введение второго элемента ИЖ, одновибратора и обусловленных ими связей позволяет осуществлять перезапись информации при переходе к выполнению очередной команды. Введение второго блока элементов И и обусловленных-им связей необходимо для задания очередной последовательности микрокоманд после выполнения предыдущей. Введение элемента НЕ и элемента И, а также обусловленных ими связей для приведения в исходное состояние устройства после выполнения микропрограммы. На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого устройства. Микропрограмное устройство управления содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 команд с зонами: 2.1- зона расширения набора операций; 2.2 - зона кода операции, буферный регистр 3, регистр 4 микрокоманд с зонами: 4.1 - зона микроопераций; 4.2- зона кода логических условий; 4.3- зона сигнала конец микрокоманды ; 4.4 - зона сигнала конец команды, счетчик 5 адреса, дешифратор 6 адреса, дешифратор 7 логических условий, сумматор 8 по модулю два, генератор 9 тактовых импульсов, триггер 10 первый 11, второй 12 и третий 13 блок и элементов И, блок 14 элементов ИЛИ одновибратор 15, первый 16 и второй 17 элемент и ИЛИ, элемент И 18, элемент НЕ 19, элемент 20 задержки, вход 21 кода команды, вход 22 кода логических условий, вход 23 пуска и управляющий выход 24. Микропрограммное устройство управления работает следующим образом. В исходном состоянии элементы памяти устройства находятся в нулевом сое тоянии. Устройство функционирует в двух режимах: при peaл зaции обычного спис ка команд, микропрограммы которого записаны в блоке памяти микрокоманд, и при реализации расширенного списка команд, когда увеличение списка кома нд требует расширения микропрограм мы. 54 Работа устройства при реализации обычного списка команд . В исходном состоянии элементы памяти устройства находятся в нулевом состоянии. Код команды входа 21 поступает в регистр 2 команды. При работе устройства в режиме реализации обычного списка команд (заданного набором микропрограмм, хранимых в блоке I памяти) значение разрядов зоны 2.1 регистра 2 равны нулю. На информационном выходе зоны 2.2 регистра 2 команд устанавливается код выполняемой операции.При появлении кода в зоне 2.2 регистра 2 через элемент ИЛИ. 17 на выходе одно- вибратора 15 появляется импульс.Этот импульс разрешает перезапись информации через второй 12 и третий 13 блоки элементов И с регистра 2 команд соответственно в буферный регистр -3 и в счетчик 5 адреса. В счетчик 5 адреса записывается код, определяющий .начальный адрес первой микрокоманды микропрограммы . Устройство начинает работу при поступлении с входа 23 импульса. Этот импульс перебрасывает триггер 10 в единичное состояние. После установки триггера 10 генератор 9 тактовых импульсов начинает выработку импульсов. Первый: тактовый импульс с выхода генератора 9 поступает на стробирующий вход дешифратора 6 адреса и производит выборку информации из блока I памяти по адресу, записанному в счетчике 5 адреса. Так как буферный регистр 3 в рассматриваемом режиме работы находится в нулевом состоянии, то после выборки информации из блока 1 памяти информация через сумматор по модулю два заносится в регистр 4 микрокоманд. После выборки информации о первой микрокоманде из блока I памяти и записи ее в регистр 4 микрокоманд тактовый импульс через элемент 20 задержки поступает на синхровход регистра 4 микрокоманд и осуществляет выдачу операционной части микрокоманды с зоны 4.1 регистра 4 на выход 24 устройства на управление, например, арифметикологическим устройством процессора.Одновременно с выдачей операционной части микрокоманды с зоны 4,4 регистра 4 выдается метка - признак выдачи микрокоманды. Данная метка поступает на счетный вход счетчика 5 адреса и увеличивает его содержимое на единицу. Очередной тактовый импульс с выхода генератора 9 считывает информацию из блока памяти в регистр 4 микрокоманд и вьщает на управление. Аналогичным образом происходит выдача линейной последовательности микрокоманд

При микрокоманде ветвления в регистр 4 микрокоманд поступает операционная lacTb микрокоманды (код заносится в зону 4.1) и код проверяемого логического условия (код заносится в зону 4.2). При выдаче информации (микрокоманды ветвления) с регистра 4 микрокоманд код проверяемого логического условия, содержащий постоянную часть и модифицируемый разряд, поступает через блок 14 элементов ИЛИ в счетчик 5 адреса и одновременно на дешифратор 7 логических условий. Информация о проверяемом логическом условии с входа 22 устройства поступает на вход блока 11 элементов И и, если проверяемое логическое условие выполнено, на выходе элемента ИЛИ 16 появляется сигнал логической единицы, который изменяет значения модифицируемого разряда адреса в счетчике 5 адреса, окончательно сформируется начальньпТ адрес микрокоманды очередной линейной последовательности, и работа устройства продолжится аналогично рассмотренному.

При выдаче последней микрокоманды микропрограммы в зоне 4.3 регистра 4 микрокоманд выдается метка - призкак окончания микропрограммы. Эта метка поступает на вход элемента И 18. В том случае если в регистре 2 команд отсутствует информация о выполнении очередной микропрограммы, то через

элемент ИЛИ 17 и элемент НЕ 19 поступает разрешение на приведение в исходное состояние триггера 10 меткой - признаком окончания микропрограммы.

Работа устройства при реализации расширенного списка команд.

Работа микропрограммного устройства управления при реализации расширенного списка команд аналогична работе устройства при реализации обычного списка команд. Отличительным является то,что при необходимости реализации дополнительной команды, микропрограмма которой отсутствует в блоке памяти, в зону 2.1 регистра 2 команд заносится некоторый код.

При появлении кода в зонах 2.1 и 2.2 регистра 2 команд на выходе одновибратора 15 появляется импульс, по которому происходит перезапись информации из регистра 2 в буферньй регистр 5 и счетчик 5 адреса. Сосчитанная первая микрокоманда линейной последовательности из блока 1 памяти поступает на сумматор 8 по модулю два где модифицируется кодом, поступившим из буферного регистра 3. Модифицированная микрокоманда с сумматора 8 по модулю два заносится в регистр 4 микрокоманд и с приходом на синхронизирующий вход импульса выдается на выход устройства. Далее устройство функционирует аналогично рассмотренi ному.

Таким образом в результате модификации микрокоманд,записанных в блоке памяти, реализуется новая дополнительная команда (или список команд) без расширения управляющей памяти.

2

tX

„ 5

го