Микропрограммное управляющее устройство Советский патент 1985 года по МПК G06F9/22 

О5 О5

СО

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности к микропрограммным устро ствам управления, и может быть использовано в цифровых вычислительных системах, а также терминальной аппаратуре. По основному авт. св. № 949657 известно микропрограммное управляющее устройство, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, регистр адреса, блок проверки условий, генератор импульсов, группу элементов. И, регистр блокировки и элемент И, причем выходы блока проверки условий соединены с входами регистра адреса,выходы которого соеди нены с входами блока памяти микрокоманд выходы которого соединены с информационными входами регистра микрокоманд, адресные выходы которого соединены с информационными входами . блока проверки условий, управляющие входы которого являются входом устройства, управляющие выходы регистра микрокоманд соединены с первыми входами каждого элемента И группы, выходы которых являются управляющим выходом устройства, а информационный выходы регистра микрокоманд являются операционным, выходом устройства, выход каждого элемента И группы соединен с инверсными входами всех последующих элементов И группы и с инверсньм входом элемента И и с уста новочным входом регистра блокировки, соответственно выходы регистра блоки ровки соединены с входами элементов И группы, выход элемента И соединен с управляющим входом регистра микрокоманд и с входом установки в исходное состояние регистра блокировки, тактирукяций вход которого соединен с выходом генератора импульсов l . В известном устройстве для реализации режима ожидания в определенной микрокоманде задается обратный переход в саму г 1крокрманду, в результате чего работа устройства заьд1кливается на выполнении этой микрокоманды до появления ожидаемого условия, изменяющего адрес перехода. При этом микрокоманды, с помощью которых реализуются режимы ожидания, являются холостыми, так как в них используется только адресное поле. Из-за наличия холостых микрокоманд объем микропрограммной памяти в устройстве явл.яется избыточным. Кроме того, известное устройство не позволяет выполнять режимы ожидания в процессе выполнения одной микрокоманды между микротактами. Это снижает гибкость управления устройства. Целью изобретения является повышение производительности. Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммнсге управляющее устройство введены вторая и третья группы элементов И и элемент ИЛИ, причем выходы элементов И первой группы соединены соответственно с первыми входами элементов И второй и третьей групп, вторые входы которых соединены с выходом признака ожидания регистра микрокоманд, вход начальной установки устройства соединен с входами сброса регистров адреса и микрокоманд, вход устройства соединен с третьими входами элементов И второй группы и инверсными входами элементов И третьей группы, выходы элементов И второй и третьей групп соединены с входами элемента ИЖ, выход которого соединен с блокирующим входом генератора импульсов. Такое решение позволяет вьтолнять режимы ожидания без использования .холостых микрокоманд путем приостановки работы устройства до появления ожидаемого условия. Это позволяет сократить объем микропрограммной памяти. Кроме того, режим ожидания может быть организован в любом такте выполнения одной микрокоманды. На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема блока проверки условий; на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства. Микропрограммное управляющее устройство содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 микрокоманд, регистр 3 адреса, блок 4 проверки условий, генератор 5 импульсов, регистр 6 блокировки, группу элементов И 7, элемент И 8, группы элементов И 9 и 10, элемент ИЛИ 11, вход 12 начальной установки, вход 13 условий, операционный 14 и управляющий 15 выходы устройства.

Блок проверки условий (фиг.2) содержит группу элементов И 16 и групу элементов ИЛИ 17.

На фиг. 3 введены следунлцие обозначения: 18 сигнал начальной установки на входе 12 устройства; 19 - импульсы на выходе генератора 5 импульса; 20 - сигнал на выходе элемента И 8; 21 - сигнал на выходе элемента ИЛИ 11; 22-24 - сигналы микро приказов на выходах соответственно первого, пятого и двенадцатого элементов И 7.

Микропрограммное управляющее устройство работает следукмцим образом.

Для приведения устройства в исходное состояние на вход 12 подается сигнал 18 начальной установки, в результате чего регистр 2 микрокоманд и регистр 3 адреса устанавливаются в ноль. По нулевому адресу из блока 1 памяти микрокоманд выбирается начальная микрокоманда и поступает на информационные входы регистра 2 микрокоманд. Так как содержимое регистра 2 микрокоманд равно нулю - группа элементов И 7 оказывается закрытой.

При этом на выходах элементов И 7 присутствуют нулевые сигналы, в результате чего вырабатьгаается сигнал 20. По этому сигналу регистр 6 блокировки устанавливается в исходное единичное состояние, а в регистр 2 микрокоманд заносится начальная микрокоманда .

Каждая микрокоманда состоит из трех полей - адресного, операционного и управляющего. Кроме того, в микрокоманде содержится один бит признака ожидания.

В адресном поле микрокоманды, кроме непосредственного адреса следующей микрокоманды, содержится бит признака перехода (условный или без- условньй)..

В операционном поле указывается код операции, которую вьтолняют операционные схемы, управляемые данным микропрограммным управляющим устройством. В управляющем поле задается набор микроприказов, при вьщаче которых потактно осуществляется выполнение операции, указанной в операционном поле.

Например, для вьшолнения микрокоманды, содержащейся в регистре 2 микрокоманд, необходимы три микротакта, причем в течение первого.

второго и. третьего микротактов единичный сигнал должен присутствовать, например , на вькоде первого, пятого и двенадцатого элементов И 7. Тогда на первом, пятом и двенадцатом управляющих выходах регистра 2 микрокоманд присутствует единичный сигнал, а на остальных - нулевой.

На выходе первого элемента И 7 вырабатывается сигнал 22, в результате чего все последующие элементы И 7 закрываются. Например, по значению условия, вьщаваемого из операционных схем в результате вьщачи первого микроприказа, должен быть организован режим ожидания. Тогда сигналом 22 выбирается один из элементов И групп элементов И 9 или И 10, на вход которого поступает соответствукяцее условие.

На выходы групп элементов И 9 и 10 подключаются сигналы только тех условий, по которым организуются режимы ожидания. Если в результате выдачи микроприказа ожидается нулевое значение условия - сигнал условия подключается на вход одного из элементов И группы элементов И 9.

При ожидании единичного значения условия сигнал условия подключается к входу одногб из элементов И группы элементов И 10.

Если задается режим ожидания, то значение бита, поступающего с вьг хода регистра 2 микрокоманд на входы групп элементов И 9 и 10, равно единице.

Если значение сигнала условия, поступающего на вход выбранного элемента И группы элементов И 9 или 10, отличается от ожидаемого - сигнал 21 принимает единичное значение. В результате этого блокируется работа генератора 5 импульсов, и работа устройства приостанавливается до тех пор, пока соответствующее условие не примет ожидаемое значение. Сигнал 21 принимаетнулевое значение разрешая работу генератора 5 импульсов.

Во втором микротакте по импульсу 19 и при наличии единичного сигнала на первом установочном входе первый разряд регистра 6 блокировки устанавливается в ноль. При этом первый элемент И 7 закрывается, открывая тем самым последующие элементы И 7. Но так как второй . третий и чет51вертый элементы И 7 закрыты нулевыми сигналами с управляннцих выходов регистра 2 микрокоманд, единичный сигнал 23 вырабатывается на выходе пятого элемента И 7. Режим ожидания по этому микроприказу может быть организован аналогично описанному. (В предлагаемом примере для упрощения режимы свидания во втором и третьем микротактах не производятся) В третьем микротакте по импульсу 9 устанавливается в ноль пятый разряд регистра 6 блокировки, при этом состояние остальных разрядов регистра 6 блокировки не изменяется. В результате этого пятьй элемент И 7 закрывается, первый элемент И 7 остает ся в закрытом состоянии, а на выходе двенадцатого элемента И 7 вырабатывается единичный сигнал 24. В следующем микротакте по импульсу 19 двенадцатый разряд регистра 6 блокировки устанавливается в ноль, в результате чего закрывается двенадцатьй элемент И 7. При этом на выходах всех элементов И 7 единичный сиг нал отсутствует, так как нулевой сиг нал присутствует на всех последующих после двенадцатого управляющих выходах регистра 2 микрокоманд. В результате этого вырабатьтается сигнал 20, по которому все разряды регистра 6 блокировки устанавливаются в единичное состояние. Одновременно следу ющая микрокоманда из блока 1 памяти заносится в регистр 2 микрокоманд, и единичный сигнал вырабатьгаается на выходе этого элемента И 7., на вход которого поступает единичный сигнал с управляющего выхода регистра 2 микрокоманд с наименьшим порядковым номером. Адрес, нанесенньй в регистр 2 микрокоманды, формируется по адресному полю предьщущей микрокоманды. В зависимости от признака перехода, указываемом в адресном поле микрокоманды, адрес микрокоманды вычисляется безусловно или в зависимости от значения условий, поступакяцих на вхо ды 13 устройства. Признак перехода Поступает на входы элементов ИЛИ 17. Если значение признака перехода равно единице - на выходах всех элеменг тов ИЛИ 17 присутствует единичный сигнал и адрес следукщей микрокоман96ды определяется непосредственно из адресного поля микрокоманды. Если признак перехода равен нулю - на выходы элементов ИЛИ 17 поступают значения сигналов логических условий с входов 13 устройства, и адрес следующей микрокоманды модифицируется в зависимости от значения зтих условий. По импульсам 19 адреса микрокоманды заносятся в регистр 3 адреса, в результате чего из блока 1 памяти микрокоманд считывается соответствующая микрокоманда. Дальнейшая работа устройства будет аналогична описанной. Таким образом, в предлагаемом устройстве режимы ожидания организуются без использования холостых микрокоманд, в отличие от известного устройства, где для этого требуется введение в микропрограмму холостых микрокоманд. В результате этогЪ предлагаемое устройство имеет меньший, по сравнению с известным, объем дорогостоящей микропрограммной памяти. Кроме того, в предлагаемом устройстве режим ожидания может быть организован в любом такте выполнения одной микрокоманды, в отличие от известного, где режим ожидания организуется только после вьшолнения микрокоманды и при считывании специально предназначенной для этого холостой микрокоманды. Предлагаемое устройство имеет объем микропрограммной памяти на 15% меньшей по сравнению с базовым объектом за счет реализации режимов ожидания без использования холостых микрокоманд. Кроме того, повьшенная гибкость управления предлагаемого устройства по сравнению с базовым объектом за счет возможности организации режима ожидания в любом микротакте выполнения одной микрокоманды позволяет дополнительно сократить 5% микропрограммной памяти. Использование предпагаемого устройства в информационно-справочной системе позволяет сократить объем микропрограммной памяти на 20% по сравнению с использованием базового объекта. .

W «79 If 15

МИКРОПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО по авт. св. № 949657, отличающееся тем, что, с целью повьшения производительности., оно дополнительно содержит вторую и третью группы элементов И и элемент ИЛИ, причем выходы элементов И первой. группы соединены соответственно с первыми входами элементов И второй и третьей групп, вторые входы которых соединены с выходом признака ожидания регистра микрокоманд, вход начальной установки устройства соединен с входами сброса регистров адреса и микрокоманд, вход устройства соединен с третьими входами элементов И второй группы и инверсными входами элементов И третьей группы, выходы элементов И второй и третьей групп соединены с входами элемента ИЛИ, выход которого соединен с блокирующим входом генератора импульсов. СО с:

13 « 73

Фиг.

п п гз

Фиг. 2

Фиг.5