Микропрограммное устройство для обработки прерываний Советский патент 1985 года по МПК G06F9/46 G06F9/22 

pa соединен с управляющим входом первого ключа, нулевой выход второго триггера соединен с четвертыми входами элементов И первой группы, единичный выход первого триггера соединен с управляющим входом второго ключа, выход которого соединен с входами питания регистра микрокоманд, памяти микропрограмм и первого элемента И, информационные входы первого и второго ключей подключены к входу питания устройства, выход первого ключа соединен с входами питания дешифратора, элементов И второй группы, второго и третьего элементов ИЛИ, первого триггера, второго элемента И и счетчика адресов, входы питания остальных элементов устройства подключены к входу питания устройства.

МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПРЕРЫВАНИЙ, содержащее регистр маски, регистр блокировки прерываний, первую и вторую группы элементов И, генератор импульсов, дешифратор, три элемента ИЛИ, два элемента И, первый триггер, счетчики адресов и зон, память микропрограмм и регистр микрокоманд, выходы которого являются информационными выходами устройства, выходы кода микрооперации регистра микрокоманд соединены с информационными входами памяти микропрограмм, вход синхронизации регистра микрокоманд соединен с выходом первого элемента И и счетным входом счетчика адресов, установочный вход которого соединен с выходом второго элемента И и счетным входом счетчика зон, информационный выход которого соединен с адресным входом старших разрядов памяти микропрограмм и информационным входом дешифратора, выходы которого соединены с первым входом элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с входами первого элемента ИЛИ и выходами соответствующих элементов И первой группы, первые входы которых соединены с соответствующими инверсными выходами регистра блокировки прерываний, прямые выходы которого являются выхода ми сигналов оповещения обработки прерываний, вторые входы элементов И первой группы соединены с соответствующими выходами регистра маски, информационные входы которого являются входами кода маски устройства, третьи входы элементов И первой группы являются входами запросов прерываний устройства, информационный выход счетчика адресов соединен с адресным входом младщих разрядов памяти микропрограмм, выходы элементов И второй группы соединены с соответствующими информационными входами регистра блокировки прерываний и входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом синхронизации первого триггера, информационный вход которого подключен к шине единичного потенциала, выход первого элемента ИЛИ I соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с вхо(Л дом установки в «О первого триггера, единичный и нулевой выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго элементов И, вход синхронизации регистра маски является входом внешней синхронизации устройства, вход начальной установки регистра блокировки является входом начальной установки устс ройства, отличающееся тем, что, с целью 00 уменьшения энергопотребления, оно содержит два ключа, второй триггер и четвертый элемент ИЛИ, причем первый выход генесо со ратора импульсов соединен с вторым входом первого элемента И, второй выход генератора импульсов соединен с вторым входом второго элемента И, выход признака конца обработки -прерываний соединен с первым входом четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого является входом сброса устройства, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, входом установки в ноль счетчика зон и входом установки в ноль второго триггера, вход установки в единицу которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, единичный выход второго тригге

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в специализированных цифровых вычислительных машинах, а также при создании цифровых физических комплексов, требующих разделения времени обработки их микропрограмм.

Цель изобретения - уменьшение энергопотребления.

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства; на фиг. 3 - блок-программа алгоритма работы устройства; на фиг. 4 - график зависимости энергопотребления от скважности сигналов прерывания.

Микропрограммное устройство для обработки прерываний содержит входы 1 запросов прерываний, первую группу 2 элементов И регистр 3 блокировки прерываний, регистр 4 маски, первый элемент ИЛИ 5, второй элемент И 6, вторую группу элементов И, дешифратор 8, второй элемент ИЛИ 9, первый триггер 10, счетчик 11 адресов микрокоманд, счетчик 12 зон, память 13 микропрограмм, регистр 14 микрокоманд, первый элемент И 15, третий элемент ИЛИ 16, первый 17 и второй 18 ключи, четвертый элемент ИЛИ 19, второй триггер 20, генератор 21 импульсов, вход 22 сброса, входы 23 кода маски, вход 24 внешней синхронизации, вход 25 начальной установки, выходы 26 сигналов оповещения обработки прерываний и вход 27 питания.

Предлагаемое устройство должно обеспечивать обработку сигналов прерывания, поступающих по входам 1 путем реализации соответствующих микропрограмм, зафиксированных в памяти микропрограмм. Причем каждому сигналу прерывания соответствует своя микропрограмма.

Устройство работает следующим образом.

Общий алгоритм работы устройства представлен на фиг. 3 и выполняется в два этапа.

На первом этапе производится прием запросов прерывания (оператор 2) и его обработка, т. е. определение его приоритета при поиске адреса соответствующей зоны (операторы 3 и 4).

На втором этапе производится реализация соответствующей микропрограммы (операторы 5 и 6).

На фиг. 3 приняты следующие обозначения: С312 - содержимое счетчика 12 зон; ; - знак присвоения; - СА -содержимое счетчика 11 адреса.

Обработка приоритета сигнала прерывания и поиск соответствующей ему зоны производится в следующем порядке.

5 Незамаскированные запросы прерываний с входов 1 устройства через элементы И первой группы 2 поступают на элемент ИЛИ 5 (временная диаграмма фиг. 2, строки 3, 4, Б).

Замаскированными(запрещенными)

считаются элементы И, на которые со стороны регистра 4 маски подается нулевой потенциал (фиг. 2, строка 3).

Загрузка кода маски в регистр 4 маски производится путем подачи этого кода по

5 входам 23. Этот код поразрядно поступает на информационные входы этого регистра, где фиксируется синхросигналом, поступающим по входу 24. Разрещение работы элементов И группы 2 осуществляется также

Q соответствующими разрядами регистра 3 блокировки прерывания (фиг. 2, строка 2). В начальный момент регистр 3 блокировки прерывания установлен в единичное состояние.

Элемент ИЛИ 5, на который действует

сигнал с выхода элемента И 2, формирует на своем выходе положительный сигнал, который устанавливает триггер 20 в единичное состояние (фиг. 2, строки 7, 8). Высоким потенциалом с Q-выхода триггера 20 включается ключ 17, который подает рабочее напряжение на группу 7 элементов И, дешифратор 8, элемент И 6, элемент ИЛИ 16,

триггер 10 и элемент ИЛИ 9 (фиг. 2, строка 16). Этот же сигнал (с выхода элемента ИЛИ 5) через элемент ИЛИ 16 устанавливает по R-входу в нулевое состояние триггер 10 (фиг. 2, строка 12).

Высоким потенциалом с Q-выхода триггер 10 разреидает работу элемента И 6. Элемент И 6, разрешенный от триггера 10 и стробируемый импульсами f on от генератора 21 формирует на своем выходе серию импульсов (фиг. 2, строка 9). Эти импульсы поступают- на счетный вход счетчика 12 зон (в первоначальный момент счетчика 12 зон устанавливается в нулевое состояние сигналом через элемент ИЛИ 19). По заднему фронту этих импульсов счетчик 12 зон принимает значение соответственно I, 2, 3 и т.д. (фиг. 2, строка 10). Параллельный код от счетчика 12 поступает на дешифратор 8, где дешифрируется в позиционный код i, 2, 3 и т. д.

Сигналы с выхода дешифратора 8, опрашивают элементы И второй группы 7. Таким образом осуш,ествляется поиск разряда, по которому производится прерывание. Если приоритет обработки сигналов прерывания считывается слева направо, то сигналы прерывания с наивысшим приоритетом должны подаваться соответственно на более левые разряды группы элементов И 2, а позиционные сигналы от дешифратора 8 (1, 2, 3) позиций также должны подсоединяться начиная с левого разряда группы элементов И 7. При совпадении единичных сигналов от соответствуюШ.ИХ выходов дешифратора 8 и элементов И 2 на выходе соответствуюшего элемента И группы 7 формируется сигнал, который устанавливает соответствуюший разряд регистра блокировки прерывания. Это производится следующим образом.

Сигнал с выхода элемента И группы 7 поступает на информационный вход регистра и на Q-выходе соответствуюш,его разряда устанавливается нулевой потенциал, запрещающий поступление сигнала прерывания по этому входу, а на соответствующий абонент по выходам 26 подается сигнал (высокий уровень) с Q-выхода триггера соответствующего разряда, который сигнализирует, что прерывание данного абонента находится в процессе обработки. Разблокировать этот канал можно подачей импульса на R-вход соответствующего разряда регистра 3 блокировки прерывания по входу 25.

Таким образом, первый этап-формирование адреса зоны соответствующей микропрограммы, оканчивается формированием на выходе элемента ИЛИ 9 сигнала, который устанавливает в единичное состояние триггер 10. Этот триггер запирает элемент И 6 и тогда на счетчике 1.2 фиксируется

базовый адрес соответствующей микропр)граммы.

Адрес микропрограммных слов формируется счетчиком 11 адресов. Каждому запросу прерывания соответствует отдельная зона, включающая количество адресов, необходимое для реализации программы обработки прерывания. Все подпрограммы размещаются в памяти 13 микропрограмм. Подпрограмма обработки прерывания 0 состоит из отдельных микропрограммных слов, каждому из которых соответствует определенный адрес.

Микропрограммное слово состоит из отдельных микрокоманд, каждой из которых соответствует свой разряд .

Выборка микропрограммных слов начинается после нахождения кода зоны адресов определенной микропрограммы.

Триггер 10 (фиг. 2, строка 12), который включает путем подачи управляющего сигнала на ключ 18 рабочее напряжение на регистр микрокоманд 14 н память микропрогра.мм 13, устанавливается в единичное состояние. Одновременно разрешается работа элемента И 15, через который сигнал ion поступает на счетный вход счетчика 11 адресов микропрограммы (фиг. 2, строка 12). Этот счетчик принимает значение О, 1, 2, 3 и т. д. (фиг. 2, строка 14). При этом значения счетчика 12 и счетчика 11 определяют адрес соответствуюшего программного 0 слова.

Под действием этого адреса из памяти 13 микропрограммы считывается информация и подается согласно временной диаграмме на D-входы регистра микрокоманд, где фиксируется по переднему фронту синхроим5 ПУЛЬСОВ, формируемых на выходе элемента И 15.

В последнем п-м микропрограммном слове фиксируется микрокоманда, которая, минуя регистр микрокоманд, подается через Q элемент ИЛИ 19 на установочный вход счетчика 12 и через элемент ИЛИ 16 на аналогичный вход триггера 10, а также на установочный вход триггера 20, устанавливая их в нулевое состояние (фиг. 2, строки 15, 8 и 12)

5 Сброс триггеров 10 и 20 на нуль выключает ключи 17 и 18, обесточивая функциональные элементы, подключенные к их выходам (фиг. 2, строка 16).

Работа устройства возобновляется при Q поступлении на его вход сигнала прерывания по соответствующему входу.

Таким образом, очевидно, что обработка сигналов прерываний осуществляется всегда слева направо с наивысшим приоритетом у левого разряда.

5 На временной диаграмме, представленной на фиг. 4, приведена эпюра энергопотребления устройства. Величина энергопотребления Р зависит от длительности выполнения

соответствующих подпрограмм прерывания и от частоты поступления сигналов прерывания на его вход:

Р и (ItQi + bQ2+Imt). где Q,

Qa |j;

Irti

су1(1марное время и ток, потребляемый включаемой ключом 17 части устройства за общее время t; Ijiti - суммарное время работы и ток потребляемый включаемой ключом 18 части устройства за общее время t;

/, /2 У( У Ул

„ ttttt

//.xxxxv

ято/гг-О fпения

1ш - ток, потребляемый невыключаемой

частью устройства; t-полное время работы.

Полное время работы характеризуется периодом .поступления сигналов прерывания на устройстве, а время (ti4-t2) - длительностью реализации подпрограммы прерывания.

Таким образом, чем больше период поступления сигналов прерывания на устройство и меньще времени реализации подпрограммы прерывания, тем экономичнее эксплуатация устройства.

IS