Мультимикропрограммное устройство управления Советский патент 1985 года по МПК G06F9/22 

входы первого мультиплексора логичес ких условий соединены с выходами соответственно мультиплексора кода логических условий и второго мультигшексора логических условий, управляющий вход которого подключен к выходу счетчика, t-й информационный вход второго мультиплексора логически условий соединен с i-м входом значений логических условий устройства, первый и второй информационные входы, управляющий вход и вьгход i-ro коммутатора подключен соответственно к 1-му входу кода операции устройства, выходу лоля адреса и выходу поля конца команды регистра микрокоманд и информационному входу i-ro регистра адреса, синхровход которого соединен с выходом 1-го элемента ИЛИ группы, первый и второй входы которого подключены соответственно к входу пуска устройства и i-му выходу второго дешифратора, информационный вход и выход первого дешифратора соединены соответственно с выходом поля конца работы регистра микрокоманд и входом регистра конца работы, выход которого подключен к входу первого элемента И, синхровход, информационный вход и выход 1-го регистра кода логических условий соединены соответственно с i-м выходом второго дешифратора, выходом поля логических условий регистра микро-, команд и 1-м информационным входом мультиплексора кода логических условий, 1-и информационный вход мульгтиплексора сигналов готовности подключен к 1-му входу сигнала готовности устройства, выход мультиплексора сигналов готовности соединен с инверсным входом элемента запрета и первым входами элемента И-НЕ и третьего элемента И, второй и третий входы и выход которого подключены соответственно к нулевому выходу триггера блокировки, второму выходу генератора синхроимпульсов и входу установки второго триггера управления, первый и второй входы и выход четвертого элемента И соединены соответственно с единичным выходом триггера разблокировки, вторым выходом генератора синхроимпульсов и входом элемента задержки, вькод которого подключен к входу сброса триггера разблокировки, второй вход и выход элемента И-НЕ соединены соответственно с единичным выходом триггера блокировки и входом второго одновибратора, выход которого подключен к входу установки триггера разблокировки, прямой вход и выход элемента запрета соединены соответственно с вторым выходом генератора синхроимпульсов и первым входом пятого элемента И, вторые входы второго и пятого элементов И подключены к нулевому выходу триггера блокировки, выход пятого элемента И соединен с синхровходами регистра . микрокоманд и триггера блокировки, вход сброса и информационный вход которого подключены соответственно к выходу четвертого элемента И и выходу признака блокировки блока памяти микрокоманд, а первьй и второй входы и вькод шестого элемента И соединены соответственно с выходом второго элемента И, нулевым выходом второго триггера управления и управляющим входом второго дешифратора.

МУЛЬТЙМИКРОПРОТТАМИНОЕ УСТРОЙСТВО 71РАВЛЕНИЯ, содержащее блок памяти микрокоманд, N регистров адреса, регистр микрокоманд, мультиплексор адреса, первый мультиплексор логических условий, демультиплексор, генератор синхроимпульсов, первый триггер управления,-элемент ШШ и два элемента И,причем вход установки, вход .сброса и выход, первого триггера управления соединены соответственно с входом пуска устройства, выходом первого элемента И и входом генератора синхроимпульсов, выход которого подключен к первому входу второго элемента И, выход памяти микрокоманд соединен с информационным входом регистра микрокоманд, выход поля микроопераций которого подключен к информационному входу демультиплексора, i-и выход демультиппексора

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при проектировании муль- тимикропрограммных управляющих систем сложными идентичными объектами.

Цель изобретения - повышение быстродействия устройства путем использования естественной временной избыточности объекта для параллельного управления им, .

На фиг. 1 приведена функциональная схема предлагаемого мультимикропрограммного устройства управления на фиг. 2 - временные диаграммы работы устройства; на фиг. 3 - алгоритм работы устройства.

Мультимикропрограммное устройство управления содержит блок 1 памяти микрокоманд, первьй - N-й регистры 2.1-2.N адреса, первьй - N -и регист3ры 3.1-3.N кода логических условий, регистр 4 микрокоманд с полями конца команды Б, конца работы 6, адреса 7, микроопераций 8, логическик условий 9, регистр 10 конца работы, счетчик 11, мультиплексор 12 адреса, первый мультиплексор 13 логических условий, мультплексор 14 кода логический условий, второй мультиплексор 15логических условий, мультиплексор 16сигналов готовности, демультиплексор 17, первьй - N -и коммутатор 18.1-18.N, второй дешифратор 19, .первый дешифратор 20, генератор 21 синхроимпульсов, первый 22 и второй 23 триггеры управления, триггер 24 блокировки, триггер 25 разблокировки группу элементов ИЛИ 26.1-26.N, элемент ИЛИ 27, первый 28, второй 29, седьмой 30 элементы И, элемент 31 запрета, шестой 32, пятьй 33 и четвертый 34 элементы И, элемент И-НЕ 35, первый одновибратор 36, второй одновибратор 37, элемент 38 задержки элемент НЕ 39. Устройство имеет первый - N -и входы 40.1-40.N кодов операций, устройства, вход 41 пуска устройств первый - N -и входа 42.1-42. N зна чений логических условий устройства первый -Н-и входы 43.1-43.N сигналов готовности устройства, первый N-й выходы 44.1-44.N управления первым - N -м объектами соответствен но, первый 45.1 и второй 45.2 выходы генератора 21 синхроимпульсов, выход 46 модифицируемого разряда адреса мультиплексора 12 адреса, выход 47 элемента ИЛИ 27, выход 48 признака блокировки блока 1. На фиг. 2 приведены временные диаграммы работы устройства в трех основных режимах. Для конкретизации временных.диаграмм работы устройства приняты следующие исходные данные: количество объектов управления .четыре; во втором цикле работы устро ства второй объект управления занят; ;сигнал .готовности второго объэкта управления приходит асинхронно в восьмом такте работы устройства; режим блокировки работы мультимикропрограммного устройства управления реализуется по третьему объекту упра ления; сигнал готовности третьего объекта управления приходит асинхронно в тринадцатом такте работы устройства.I 424 Мультимикропрограммное устройство управления содержит три группы технических средств. К средствам хранения и формирования микрокоманд относятся блок 1, регистр 4 микрокоманд, триггер 24 блокировки. Блок 1 предназначен для хранения микропрограмм управления первым N-M объектами управления. Регистр 4 предназначен для записи микрокоманд,, считанных из блока 1. Триггер 24 предназначен для хранения специальной метки блокирования работы мультимикропрограммного устройства управления на время выполнения текущей микрокоманды одним из N объектов управления. К средствам формирования адреса относятся регистры 2..f, регистры 3.1-3.N, мультиплексоры 12-15 и элемент ИЛИ 27. Регистры 2.1-2.N предназначены для записи кодов операций, поступающих на входы 40.1-40.N кодов операций, или адресов микрокоманд, которые будут считываться из блока 1. Регистры 3.1тЗ.М предназначены для записи кодов логических условий, поступающих из поля 9 регистра 4. Мультиплексор 12 предназначен для коммутации адресов микрокоманд, поступающих из регистров 2.1-2.N адреса, в зависимости от номера объекта зттравления, поступающего со счетчика 11. Мультиплексор 12 реализует следующую систему логических функций: N i .«,-.Ki -, i y , Л П V где м - значение м-го разряда адреса в i-м регистре адреса; х. V-. где I Kj - если в соответствующем разряде счетчика 1 1 записана К; - если в соответствующем разряде счетчика 11 записан О, ., - п - разрядность регистров 2.1-2.N; 5 М - число разрядов счетчика 11, причем 2 Ч - N - 1; N - число объектов управлени Мультиплексор 15 предназначен дл коммутации в зависимости от номера объекта управления значений логических .условий, поступающих на вхо 42.1-42.N устройства. Сигнал гото ности устройства является одним из сигналов логических условий, посту пающих на входы 42.N устройства. Мультиплексор 15 реализует следующую систему логических функций: -v . B, V . ; .,где т m -и разряд логического уровня на входе 42.i устройства;К-Л К. / m - количество разрядов логичес ких условий, поступающих на входы 42,1-42.N устройства Мультиплексор14 предназначен для коммутации кодов логических усл вий, поступающих с регистров 3.1-3 устройства. Мультиплексор 14 коммутирует прохождение кода логического условия регистра 3.,1-3.N в зависимости от номера объекта, поступающего на вход м льтиплексора со счет чика 11. Мультиплексор 14 реализует следующую систему логических функци ,.,., , N .,K -. 4 . где - значение Е-го разряда кода логических условий в 3.i регистре устройств «Р К.Л К. Р - разрядность регистров 5.1-3.N. 42 .6 Мультиплексор 13 предназначен для выбора одного из 6 значений логических условий, поступающих на вход мультиплексора 13 с выхода мультиплексора 15. Выбор значения логического условия происходит в зависимости от кода Ср логического условия, поступающего с выхода мультиплексора 14. Мультиплексор 15 реализует логическую функцию V , если в соответствующем разряде кода логическихусловий, поступающего на вход мультиплексора15, записанаесли в соответствующем разряде кода логических условий записан О. К средстам управления и синхронизации относятся регистр 10, счетчик 11, мультиплексор 16, демультиплексор 1 7, коммутаторы 18.1 -18. N, дешифраторьг 19 и 20, генератор 21, триггер 22, триггер 23 , триггер 25, элементы ИЛИ 26.126.N, злементы И 28-30, 32-34, элемент 31 запрета, элемент И-НЕ 35, одновибраторы 36 и 37, элемент 38 задержки, элемент НЕ 39. Регистр 10 служит для записи сигналов конца работы микропрограмм первого - Ц -го объекта управления. Счетчик 11 предназначен ,для определения номера первого -N-ro Iобъекта управления. Счетчик 11 имеет ;коэффициент пересчета N, где N число объектов управления. Сигнал переполнения является внутренним сигналом счетчика. После поступления на С-вход счетчика 11 числа импульсов, равного N , счетчик возвращается в исходное сое-, тояние, и цикл работы устройства повторяется. Мультиплексор 16 предназначен для коммутации сигналов занятости объектов управления. Он реализует логическую функцию N .к где - сигнал занятости i-ro объекта управления; К. Л К. . 1 .1 Демультиплексор 17 предназначен для вьщачи сигналов микроопераций с выхода поля 8.регистра 4 на. один из выходов 44.1-44.N управления устройства. Демультиплексор 17 реализует следующую систему логических функций Л, : Pv,4,Pl.K, где t,N - номера объектов управ ления; Ь - разрядность поля 8 микроопе рации регистра 4; . Устройство работает в режимах реа лизации :микропрограммного1 управления при наличии сигналов готовности от объектов; реализации микропрограммного управления при наличии сигналов занятости объектов управления; блокировки работы мультимикропрограм много устройства управления. Режим реализации микропрограммного управления при наличии сигналов готовности от объектов. В исходном состоянии все триггвры, регистры и счетчик находятся в нулевом состоянии (вхо;Е1Ы сброса регистров 2. и 3.;, 10 счетчика 11 и вход установки регистра 4 на фиг. 1 не показаны). В поле 5 регистра 4 : микрокоманд записана единица. В блоке 1 записаны микропрограммы, угфавляющие работой первого - N -го объектов управления. Работа устройства начинается с подачи сигната Пуск на вход 41 пуска. В результате, триггер 22 устанавливается в единичное состояние и запускает генератор 21, крторы формирует на своих выходах две поелёдовательности сдвинутых один относительнр другого синхроимпульсов f, и 111 28 1. Сигнал Пуск, проходя через группы элементов ИЛИ ,26;1-26.N и поступая на входы регистров 2.1-2.N, записьгоает в данные регистры коды операций (начальные адреса микропрограмм), , которые поступают с выходов коммутаторов 18.1-18.N., Коммутаторы 18.1-18.N разрешают проховдение кодов операций, поступающих с входов 40.1-40.N при поступлении из поля 5 регистра 4 единичного сигнала. Кощл операций с выходов регистров 2.1-2.N адреса поступают на информационные входы мультиплексора 12. Одновременно с выхода счетчика 11 на управляющий вход мультиплексора 12 поступает управляющий сигнал (номер первого объекта управления), который разрешает прохождение кода операций с регистра 2.1 на выход мультиплексора 12. Код операции с выхода мультиплексора 12 поступает на вход блока 1. В результате, из блока 1 считывается первая микрокоманда МК1-1 первого объекта управления и поступает на регистра 4. Синхросигнал t с выхода 45.2 генератора 21, проходя через элементы 31 и 32, записьшает ее в регистр 4. Разрешающим сигналом для элемента 31 является нулевой сигнал с выхода мультиплексора 16, :для элемента 32 - единичный сигнал jC нулевого выхода триггера 24. Кроме того, синхросигнал и с выхода элеl 2 поступает на вход триггера подтверждая исходное состояние триггера, так как с выхода 24 признака блокировки блока 1 на D-вход триггера 24 поступает нулевой сигнал. С выхода поля 5 регистра 4 микрокоманд нулевой сигнал разрешает прохождение адреса следующей микрокоманды МК2-Г через коммутаторы 18.118.N на входа регистров 2.1-2.N адреса, поступающего иа поля 7 адреса регистра 4 микрокоманд. Код логических условий с выхода поля 9 регистра 4 микрокоманд поступает на входы регистров 3.1-3.N. Сигналы микроопераций с выхода поля 8 регистра 4 поступают на информационньй вход демультиппексора 17 одновременно с поступлением на его управляющий вход сигнала (номера первого объекта) со счетчика 11. В результате, сигналы микроопераций микрокоманды Ж1-1 поступают на вход 44.1, т.е. на первый объект управления. С поступлением сигналов микрооперац на первьй объект управления на вход 43.1 управления появляется сигнал занятости первого объекта управлени которьй поступает на вход мультипле сора 16. На управлягаций вход мульти плексора 16 поступает сигнал со сче чика 1 1 , в результате единичньш сиг нал занятости первого объекта, появ ляясь на выходе мультиплексора 16, запрещает прохождение синхросигнало t через элемент 31. Сигнал занятости, поступая на вход элемента 35 с выхода мультиплексора 16, не изме няет состояния одновибратора 37, так как на второй вход элемента 35 поступает нулевой сигнал с выхода триггера 24. Кроме того, сигнал занятости не проходит через элемент 34 из-за отсутствия на его входе синхросигнала t . После прохождения на выход 44.1 сигналов микроопераций на выходе 45.1 синхросигналов Т2появляется синхросигнал Tj , который, проходя через элементы 29 и 30, поступает на первый вход дешифратора 19, на второй вход которого поступает номе первого объекта управления со счетчика 11 (счетчик находится в нулевом, состоянии). С выхода дешифратор 19 сигнал поступает через элемент 26.1 на С-вход регистра 2.1 адреса В результате, в регистр 2.1 записывается адрес следующей (второй) микрокоманды МК1-2 первого объекта управления. Одновременно синхросигнал . выхода элемента 29 поступает на вход счетчика 11 и на вход элемента 39, По заднему фронту инвертированного синхросигнала- который поступает на вход одновибра тора 36, последний формирует сигнал сброса регистра 4, поступающего на R-вход регистра 4. Сигнаа сброса также поступает на R-вход триггера 23, подтверждая его исходное (нулевое) состояние. По заднему фронту синхросигнала ьа в счетчик записы- вается единица (номер второго объек та управлени...). Одновременно с записью адреса микрокоманды МК1-2 в регистр2.1 происходит зйтись кода логическ условий по переднему фронту синхросигналя 2, поступающего с выхода поля 9 регистра 4 в регистр 3.1 код логических условий. С выходов регистров 3.1 и 3.N на информационные входы мультиплексора 14 поступают коды логических условий. Номер первого объекта управления со счетчика 11, поступаюи(ий на управляющий вход мультиплексора 14, разрешает прохождение кода логического условия с выхода регистра 3.1. В результате, код логического условия с выхода мультиплексора 14 поступает на управляющий вход мультиплексора 13. Одновременно мультиплексор 15 разрешает прохождение значения логического условия с входа 42.1 устройства, так как на управляющий вход мультиплексора поступает Hot-iep первого объекта. С выхода мультиплексора 15 значения логических условий поступают на информационньй вход мультиплексора 13. Таким образом, по первому тактовому импульсу Г, происходит запись микрокоманды МК1-1 в регистр 4 и вьщача се на первый объект управления; запись информации в триггер 24; выполнение микроопераций первым объектом управления, поступление единичного сигнала занятости на вход мультиплексора 16. По первому тактовому импульсу fj осуществляется запись адреса микрокоманды МК1-2 и кода логических условий в регистры 2.1 и 3.1 соответственно; сброс регистра 4 и подтверждение исходного состояния триггера 23 по заднему фронту Tj ; запись единицы в счетчик 11, в котором устанавливается номер второго объекта управления по заднему фронту LJ . По вторым тактовым импульсам f и работа мультимикропрограммного устройства управления происходит аналогично работе устройства по первым тактовым импульсам ц В регистр 4 происходит запись первой микрокоманды МК2-1 второго объекта управления и запись в регистр 2.2 адреса следующей (второй) микрокоманды МК2-2 второго объекта управления. В (W+1)-M цикле в регистре 4 записана микрокоманда МК1-2 и т.д. Сброс счетчика 11 в нулевое состояние происходит по сигналу переполнения, возникающему в (N-I)-M цикле работы мультимикропрограммного устройства управления. По окончании выполнения микропрограмм, хранящихся в блоке 1, с выхода поля 5 регистра 4 на вход коммутатора 18.i поступает единичный Конец команды, который разрешает прохождение на регистр 2 , i адреса очередного кода операции. По окончании работы i-ro объекта управления с выхода поля 6 регистра на вход дешифратора 20 поступает единичньй сигнал Конец работы. На управляющий вход дешифратора 20 с выхода счетчика 11 поступает номер i-ro объекта управления. С выхода дешифратора 20 сигнал Конец работы записывается в i-й триггер регистра 10. При записи во все триггеры регистра 10 единичных сигналов Коне работы на входах элемента 2:8 присут ствуют единичные сигналы, которые фо мируют сигнал сброса триггера 22 в нулевое состояние. Нулевой сигнал, поступая на вход генератора 21, прек ращает выдачу этим генератором синхросигналов ц и 2 . Таким образом, устройство заканчивает свою работу. Режим реализации микропрограммног управления при условии занятости объекта управления. Работа мультимикропрограммного устройства управления в данном режим отличается от рассмотренной тем, что при условии занятости объекта управления (объект управления не успел закончить работу по предыдущей микро команде) запись следующей микрокоман ды данного объекта в регистр 4 не происходит. Предположим, что (М+2)-м такте работы устройства второй объект управления оказался зйнят, т.е. на входе 43.2 сигналов г..товности присутствует единичный сигнал, который поступает на вход мультиплексора 16. С выхода мультиплексора 16 единичный сигнал занятости, поступая на инверс ный вход элемента 31, запрещает прохождение синхросигнала на -вход регистра 4 и на С-вход триггера 24 через элемент 32. В результате, запись информации (микрокоманды МК2-2) в регистр 4 и триггер 24 не происходит. Синхроимпульс Т , пройдя через элемент 34, устанавливает триггер 23 в единичное состояние. Нулевой сигнал с его нулевого выхода запрещает прохождение синхросигнала 2 через элемент 30. Синхросигнал tс выхода элемента 30 на вход дешиф ратора 19 не поступает, а следова,тельно, запрещается запись адреса следующей микрокоманды МК2-3 в регистр 2.2 и кода логических условий в регистр 3.2 из регистра 4 (регистр 4 бьт обнулен по предьщущему синхросигналу ). По заднему фронту синхросигнала f происходит запись в счетчик 11 кода номера третьего объекта управления. По заднему фронту инвертированного синхросигнала D2 на выходе одновибратора 36 образуется сигнал, который подтверждает исходное (нулевое) состояние регистра 4 и переводит триггер 23 в нулевое состояние. В следующем, (N+3)-M, такте работы мультимикропрограммного устройства управления на выходе мультиплексора 16 присутствует нулевой сигнал. В счетчике 11 записан номер третьего объекта управления. По синхросигналу f в регистр 4 происходит запись микрокоманды МКЗ-2 и осуществляется вьщача микроопераций на третий объект управления, и работа устройства в дальнейшем аналогична работе в первом режиме. Если к моменту (2N+2)-ro такта работы второй объект управления завершает выполнение микроопераций микрокоманды МК2-1, то на входе 43,2 присутствует нулевой сигнал готовности второго объекта управления, который разрешает запись микрокоманды МК2-2 в регистр 4. Таким образом, при занятости R-ro объекта управления на 1-м цикле работы устройства запись микрокоманды MKR-i в регистр 4 не происходит. В последующих циклах работа устройства аналогична работе в первом режиме. Режим блокировки работы мультимикропрограммного устройства управления. В данный режим работы устройство переходит при появлении на выходе 48 блока 1 единичного сигнала. Единичный сигнал с выхода 48 поступает на D -вход триггера 24. С приходом синхроимпульса f на вход триггера 24 последний переводится в единичное состояние, Одноврем- -нно в р-.егистр 4 из блока 1 записьгоаегся очередная микрокоманда. С входа 43.i единичный сигнал занятости через мультиплексор 16 поступает на входы элементов 31 и 35. Поступая на инверсиьп вход элемента 31, единичный сигнап занятости запрещает прохождение синхроимпульсов f через элемент 31. В результате поступления на входы элемента 35 единичного сигнала занятости и единичного сигнала с триггера 24 на вьпсоде элемента 35 присутствует нулевой сигнал. Нулевой сигнал с выхода триггера 24 поступая на вход элемента 29, запрещает прохождение синхроимпульсов t2через этот элемент. Таким образом, устройство переходит в режим блокировки с записью единицы в триггер 24 (блокируется поступление синхроимпульсов f2 ) и с поступлением сигнала занятости на вход 43.i управления (блокируется прохождение синхроимпульсов )

Разблокировку устройства производит следующая подгфуппа технических средств: одновибратор 37, триггер 25, элемент 33 и элемент 38 задержки.

Разблокировка устройства происходит следуннцим образом.

После выполнения шкp ; oпepaций объект управлений посылает на вход 43.1 управления нулевой сигнал готовности. Нулевой сигнал с выхода мультиплексора 16 поступает на вход элемента 35. Врезультате, на выходе элемента 35 образуется единичный сигнал. Одновибратор 37, реагируя на i смену потенциала на входе с низкого на высокий, формиру;ет на выходе единичный сигнал разблокировки, который, поступая на триггер 25, устанавливает его в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода триггера 25 постзтает на вход элемента 33 и, тем самым.

разрешает прохождение синхроимпульса на f -вход триггера 24. Синхроимпульс t, поступая на R -вход триггера 24, переводит его в нулевое состояние. Единичный сигнал с выхода триггера 24, поступая на вход элемента 29, разрешает прохождение синхроимпульсов 2 , а также, поступая на вход элемента 32, разрешает прохождение синхроимпульсов f, с выхода элемента 31, на инверсный вход которого Поступает нулевой сигнал готовности с выхода мультиплексора 16. Синхроимпульс t с выхода элемента 33, задержанный элементом 38 на время его длительности, поступая на Р-вход триггера 25, устанавливает последний в нулевое состояние. Нулевой сигнал с выхода триггера 25, поступает на вход элемента 33, запрещает

прохождение синхроимпульсов.

через

этот элемент. После разблокировки работа мультимикропрограммного устройства управления продолжается аналогично работе в первых двух режимах работы.

Таким образом, изобретение позволяет повысить быстродействие за счет возможности одновременного вьтолнени и выдачи микрокоманд группе параллельна управляемых объектов. При ЭТОМ1 используется естественная временная избыточность объектов управления на основе совмещения фаз вьщачи и выполнения микрокоманд параллельно реализуемых ветвящихся микропрограмм.

Д JL 1. i.

ex r rO ; 5 .

tf S csi ro e r rrj «si

51 Jty

NJ

eu

&

r CNJ c

- 5 к 5 к «

2 Выдччч очеррДиои о5ьвлп1) 1.(Г1роР)ения

Зопчгв оЭресо

3onucb-hot)o «пероочирсОиой MIS 6 u,uu 8 регистр i регистр .i

Останоб

Г Иаиапо

г гн

МК. i- Ml)

По/ie S KGit Ж го

KG W 28

KSt

r HOfluj сагна/«г на S 4 dfV3ii

с5рос mpueeeoo 2.1

( Конец Йиг.Л