Мультимикропрограммное устройство управления с контролем Советский патент 1986 года по МПК G06F11/36 

Изобретение относится к автоматик и цифровой вычислительной технике и может быть использовано при проектировании мультимикропрограммных систем контроля и управления сложными идентичными объектами. Целью изобретения является уменьшение времени простоя объектов управления, реализация режима селективных блокировок. На фиг. 1-3 приведены функциональные схемы мультимикропрограммного устройства управления с контролем на фиг. 2-6 - временные диаграммы работы устройства. Мультимикропрограммное устройство управления с контролем (фиг. 1) содер жит блок 1 памяти микропрограмм, N регистров 2.1-2.N адреса, N регистров 3.1-3.N кода логических условий, ре гистр 4 микрокоманд с выходами 4.1признака конца операции, 4.Z - признака конца работы, 4.3 поля адреса, 4.4 - поля микроопераций, 4.5 - поля логических условий, регистр 5 маски регистр 6 копии маски, генератор 7 тактовых импульсов, счетчик 8, первый триггер 9 управления, второй триггер 10 управления, регистр 11 конца работы, мультиплексор 12 кодов логических условий, первый мультиплексор 13 логических условий, второй мультиплексор 14 логических условий . мультиплексор 15 адреса, первый мул типлексор 16 сигналов блокировок, второй мультиплексор 17 сигналов блокировок, демультиплексор 18, дешифратор 19, N коммутаторов 20f- 20д коммутатор 21 маски, группы элементов И 22-27, вторую и третью группы элементов ИЛИ. 28 и 29, элементы И 30-34, третий триггер 35 управления элементы ИЛИ 36-38, элемент И-НЕ 39 входы 40.1-40.N кодов команд устрой ства, вход 41 пуска устройства, вхо ды 42.1-42.N сигналов логических условий устройства, первый - четвертый выходы 43-46 генератора 7 тактовых импульсов, выходы 47.1-47.N дешифратора 19, выходы 48.1-48.N поля кода маски блока 1 памяти микр программ, выход 49 признака окончания блокировки блока 1 памяти микро программ, выход 50 признака разрешения блокировки блока 1 памяти мик ропрограмм, выходы 51.1-51.N микроопераций устройства, первая группа элементов ИЛИ 52. Предлагаемое мультимикропрограмное устройство управления функциоирует в следующих режимах: реализаия управления N объектами при отсутствии сигналов занятости от объектов правления (режим 1); реализация правления N объектами при наличии сигналов занятости объектов управления (режим 2); селективных блокировок (режим 3). Висходном состоянии регистры 5, 6, 11, триггеры 9, 10, 35 и счетчик В устройства находятся в нулевом состоянии. В поле 4.1 регистра 4 записана единица (цепи установки в исходное состояние не показаны). Работа устройства начинается с подачей сигнала Пуск на вход 41. На соответствующие входы 40.1-40.N устройства поступают ненулевые коды команд. При этом сигналы с выходов элементов ШШ группы 28, соответствующих работающим объектам, проходят через группу элементов И 26 и устанавливают соответствующие триггеры регистра 11 в единичное состояние. При этом на выходе элемента И-НЕ 39 появляется единичный сигнал, включающий генератор 7 тактовых импульсов. Сигнал с входа 41 устройства поступает через элементы ИЛИ 52 первой группы на входы синхронизации регистров 2.1-2.N адреса и записывает в эти регистры коды команд (начальные адреса микропрограмм), поступающие с выходов коммутаторов 20,1-20.N. Коды адресов с регистров 2.1-2.N поступают на информационные входы мультиплексора 15. На управляющий вход мультиплексора 15 поступает управляющий сигнал (номер первого объекта управления, счетчик 8 находится в нулевом состоянии), разрешающий прохождение кода операции с регистра 1 адреса через мультиплексор 15 на вход блока 1 памяти. При этом из блока 1 памяти считывается первая микрокоманда (МК1-1) для первого объекта управления и поступает на информационный вход регистра 4 микрокоманд. Рассмотрим особенности функционирования устройства по режимам. Резким 1 . При появлении на выходе 43 генератора 7 импульса первой фазы (импульса Т1) происходит запись в регистр 4 микрокоманды, МК1-1. Импульс Т1 проходит через элемент И 30 на вход синхронизации регистра 4 и

по заднему фронту записывает в него код МК1-1. При этом на выходе 4.1 регистра 4 появляется нулевой сигнал, разрешающий запись адреса второй микрокоманды для первого объекта управления МК1-2 с выхода 4,3 регистра 4 в регистр 2.1 и кода, проверяемого после ее выполнения логического условия с выхода 4.5 регистра 4 в регистр 3.1. Сигналы микроопераций для перво го объекта управления с выхода 4.4 ; регистра 4 поступают через демультиплексор 18 на выходы микроопераций 51.1 (на управляющий вход демультиплексора со счетчика 8 поступает адpec первого объекта управления).

Второй тактовый -импульс с выхода 44 генератора 7 (импульс Т2) проходит через открытый по первому и второму входам сигналами с выхода 4.1 регистра 4 и с выхода 47.1 дешифратора 19 элемент И 22.1 группы элементов И 22 навходы синхронизации регистров 2.1 и 3.1. По переднему фронту импульса Т2 в эти регистры записываются соответственно код адреса следующей микрокоманды и код логического условия, проверяемого после ее выполнения. При появлении на выходе 45 генера тора 7 третьего тактового импульса (импульса ТЗ) происходит подготовка устройства к обслуживаниюследующего (второго) объекта управления: регист 4 устанавливается в нулевое состояние, а содержимое счетчика 8 увеличивается на единицу (фиг. 2). Управление работой с второго по г--й объектов управления будет происходить аналогично описанному алгорит му. BN+1 цикле работы устройства будет осуществляться управление первым объектом управления. При этом счетчик 8 будет находиться в нулевом состоянии. Сброс счетчика 8 в нулевое состояние осуществляется по сигналу переполнения, который является внутренним сигналом счетчика 8. Поэтому в цикле работы устройства N+1, 2N+1, 3N+1 и т.д. в регистре 4 будет записана микрокоманда МК1-2, МК1-3, МК1-4 и т.д. (фиг. 2). Адреса микрокоманд в устройстве формируются следующим образом. Старшие разряды адреса с выхода мультиплексора 15 непосредственно поступают на вход блока 1 памяти, а младший разряд адреса с выхода мультиплексора 15 поступает на вход младшего разряда адреса блока 1 памяти через элемент ИЛИ 36. С помощью элемента ИЛИ 36 осуществляется модификация младшего разряда адреса значением проверяемого логического условия, поступающего с выхода мультиплексора 13 (при нулевом значении проверяемого логического условия значение младшего разряда адреса ,сохраняется, а при единичном - заменяется значением логического условия).

При выдаче в регистр 4-последней микрокоманды текущей микропрограммы работы i-ro объекта управления (i 1, N) на выходе 4.1 появится единичное значение сигнала Конец операции. Этот сигнал разрешит прохождение на регистр 2.1 кода очередной операции с входа 40.1.

Окончание работы устройства происходит следующим образом. При записи в регистр 4 последней микрокоманды для i-ro объекта управления на выходе 4.2 появляется единичный сигнал Конец работы. Этот сигнал проходит через элемент И 25.1 группы элементов И 25, открытьш по второму входу сигналом с выхода 47.1 дешифратора 19 на вход установки в ноль триггера 11.1 регистра 11 и устанавливает его в нулевое состояние. При установке всех триггеров регистра 11 в нулевое состояние (что соответствует окончанию работы всеми объектами управления) на выходе элемента И-НЕ 39 сигнал исчезает. При этом генератор 7 отключается и функционирование устройства прекращается. Режим 2. Функционирование устройства в этом режиме отличается от рассмотренного тем, что при условии занятости 1-го объекта управления (объект не успел закончить работу по предыдущей микрокоманде) запись очередной микрокоманды в регистр 4 микрокоманд, а также адреса очередной микрокоманды в регистр 2.1 и кода проверяемого после ее выполнения логического условия в регистр . 3.1 происходить не должна. То есть устройство управления должно пропускать циклы управления 1-м объектом до тех пор, пока он не выполнит микрокоманду, а после ее выполнения вьщать очередную микрокоманду. Таким образом в устройстве произвольное время должна храниться информация об очередной микрокоманде {ее адрес и код проверяемого после ее выполнения логического условия). Рассмотрим алгоритм функционирова ния устройства в предположении, что при выдаче очередной микрокоманды второму объекту управления последний оказался занятым (т.е. второй объект еще не выполнил предыдущей микрокоманды). При этом на входе 42,2 сигна лов занятости входов логических уело вий устройства 42,1-42,N присутствует единичный сигнал. При переходе устройства к обслуживанию второго объекта упраззления содержимое счетчика 8 станет равным единице (cT8j 1). При этом сигнал заняности второго о.бъекта с входа 42.2 устройства через мультиплексор 16 поступит на управляющий вход триггера 35. При поступлении тактового импульса четвертой фазы (импульса.Т4, фиг, 2) триггер 35 переходит в единичное состояние и выдает сигнал занятости через элемент ИЛИ 38 на элемент И 30. При этом запрещается передача импульсй Т1 на вход синхронизации регистра 4, а импульса Т2 - на вход синхронизации регистров 2,2 и 3,2. При этом будет запрещена запись очередной микрокоманды в регистр 4 и адреса следующей микрокоманды и проверяемого после ее выполнения логического условия в регистры 2,2 и 3.2 соответственно. Таким образом, в текущем цикле на выходе 51,2 устройства сигналы микроопераций не поступают и на второй объект управления не вьщаются. По тактовому импульсу ТЗ содержимое счетчика 8 увеличивается на единицу ст8 2 и устройство перейдет к управлению работой третьего объекта, После окончания выполнения микрокоманды вторым объектом сигнал занятости на входе 42,2 исчезает, при последующем управлении вторым объектом триггер 35 в единичное состояние не переходит и устройство функционирует аналогично алгор тму работы в режиме 1, Режим 3, В данном режиме реализуется возможность блокировки нескольких объектов управления одним объектом управления. Предлагаемое устрой133б тво начинает функционировать в этом ежиме, если при считывании очередой микрокоманды из блока 1 памяти на на выходах 48.1-48.N кода маски блоируемых объектов появится ненулевой од (маска) блокировки (каждый разряд кода соответствует номеру блокируемого объекта управления). Маска блокировки с блока 1 памяти при этом поступит на входы установки в единицу соответствующих триггеров регистра 5, а через блок элементов И 23 на входы у-становки в единицу триггеров регистра 6, Предположим, что i-й объект управления будет блокировать j-й и k-й объекты. Тогда при считывании микрокоманды блокировки триггеры 5.j, 5,,k и 6,j, 6.k перейдут в единичное состояние, Ка отмечено, устройство должно осуп ествить блокировку j-ro и k-ro объектов управления только при выполнении ими участков микропрограмм, где блокировка возможна. Рассмотрим функционирование устройства в режиме 3 на приведенном примере. После записи маски в регистры 5 и 6 на выходе коммутатора 21 появляется единичный сигнал. При этом на выходе элемента И 31 присутствует единичньм сигнал. При поступлении импульса Т1 триггер 9 переходит в единичное состояние и код очередной микрокоманды для i-ro объекта управле- . ния в регистр 4 не записьшается. Адрес очередной микрокоманды в регистре 2,1 и код проверяемого логического условия в регистре 3.1 остаются прежними. При поступлении импульса ТЗ содержимое счетчика 8 увеличивается на единицу и устройство переходит к управлению работой (i+1)-ro объекта. Далее устройство функционирует аналогично функционированию в режиме 2. Если j-й (k-й) объект управления блокировать нельзя, то при считывании микрокоманды для управления J-м (k-м) объектом на выходе 50 блока 1 памяти сигнал отсутствует и устройство функционирует аналогично описанному алгоритму. Если блокировка j-ro (k-ro) объекта возможна, то на выходе 50 блока 1 памяти появляется единичный сигнал. При этом элемент И 24.j (24.k) группы элемен тов И 24, открытый по второму входу сигналом с выхода 47.j (47.k) дешиф ратора 19 выдает на вход установки в ноль триггера 6.j (6.k) единичный сигнал и устанавливает его в нулевое состояние. Если все блокируемые объекты буду выполнять участки микропрограмм, где блокировка возможна, то триггеры 6.J и 6.k регистра 6 установятся в нулевое состояние. При пов торном считывании микрокоманды управления J-M объектом на выходе элемента ИЛИ 37 появляется единичньсй сигнал. Так как на выходе коммутатора 21 сигнал отсутствует (регистр 6 находится в нулевом состоянии), то на выходе элемента И 31 будет нулевой сигнал. При поступлении импульса Т1 в регистр 4 будет записана микрокоманда для управления J-M объектом и триггер 10 установится в единичное состояние. При поступлении импульсов Т2 и ТЗ устройство будет функционировать аналогично описанному алгоритму. Блокировка работы j-ro (k-ro) объектов происходит следующим образом. При переходе к управлению устройства J-M (k-м) объектом единичный сигнал с выхода триггера 5.j (5.k) через мультиплексор 17 и элемент И 34 поступает на элемент ИЛИ 38 и запрещает выдачу очередной микрокоманды для j-ro (k-ro) объекта в регистр 4. После выполнения i-м объектом управления участка микропрограммы в. режиме блокировки работы j-ro и k-r объектов управления режим 3 функционирования устройства заканчивается. Окончание режима 3 происходит следующим образом. При формировании очередной микрокоманды i-му объекту управления на выходе 49 блока 1 памяти появляется единичный сигнал. При этом регистр 6, триггеры 9 и 10 уста навливаются в нулевое состояние. Вре менная диаграмма работы устройства при приведена на фиг. 2. В цикле 1 осуществляется .управление объектом 1. В цикле 2 осуществля ется управление объектом 2. В цикле 3 выдача МК1-2 на объект 1 не проис ходит, так как на вход 42.1 устройст ва поступает сигнал занятости. В цик ле 4 объект 2 выполняет микрокоманду МК2-2. В цикле 5 выдается микрокоманда блокировки первым объектом второго объекта. В цикле 6 на объект 2 выдается микрокоманда МК2-3. При этом сигнал разрешения блокировки на выходе 50 блока 1 памяти отсутствует. В цикле 7 на объект 1 микрокоманда МК1-2 не вьщается. В цикле 8 на объект 2 выдается микрокоманда МК2-4 и разрешается блокировка объекта 2 . В цикле 9 на объект 1 микрокоманда МК1-2. В цикле 10 на объект микрокоманда МК2-5 не вьщается, так как объект 2 блокирован. В цикле 11 на объект 1-выдается микрокоманда МК1-3 и снимается блокировка объекта 2. В цикле 12 на объект выдается микрокоманда МК2-5. Формула изобретения Мультимикропрограммное устройство управления с контролем, содеражщее блок памяти микропрограмм, N регистров адреса, регистр микрокоманд, N коммутаторов адреса, N регистров кода логических условий, мультиплексор адреса, два мультиплексора значений логических условий, мультиплексор кода логических условий, первый мультиплексор сигналов блокировок, демультиплексор,три триггера управления, счетчик, регистр конца работы, состоящий из N триггеров, генератор тактовых импульсов, дешифратор, первую группу элементов ИЛИ, первый элемент ИЛИ, пять элементов И, элемент И-НЕ, причем вход пуска устройства соединен с первыми входами элементов ИЛИ первой группы, выход признака конца операции регистра микрокоманд соединен с управляющими входами с первого по N-й коммутаторов адреса, выходы которых соединены с информационными входами с первого по N-й регистров адреса соответственно, выходы с первого по N-й регистров адреса соединены с первым по N-й информационными входами мультиплексора адреса, выход младшего разряда адреса мультиплексора адреса соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с информационным входом младшего разряда адреса блока памяти микропрограмм, выход старших разрядов адреса мультиплексора адреса соединен с информационным входом поля старших разрядов адеса блока памяти микропрограмм, выход ПОЛЯ микрокоманд которого соединен с информационным входом регистра микрокоманд, выход поля микроопераций которого соединен с информационным входом демультиплексора, входы кодов команд устройства соединены с вторыми информационными входами с первого по N-й коммутаторов адреса, выход поля логических условий регистра микроопераций соединен с ин-. формационными входами с первого по N-Й регистров логических условий, выходы которых соединены с первого по N-й информационными.входами муль типлексора кода логических условий, выход которого соединен с управляющим входом первого мультиплексора л логических условий, выход которого соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом первого элемента И, выход счетчика соединен с входом дешифратора, управляющим входом пер вого мультиплексора сигналов блокировки, управляющим входом мультиплексора кода логических условий, управляющим входом второго мультиплексора логических условий и управляющим входом демультиплексора, выходы которого является выходами мик рооперации устройства для первого п N-й объектов управления, входы сигналов логических условий устройства и входы сигналов блокировки устройства соединены соответственно с информационными входами второго мультиплексора логических условий и с информационными входами первого мул типлексора блокировок, о т л и ч а щ е е с я тем, что, с целью уменьш ния времени простоя объектов управления, . реализации режима селективны блокировок, в него введены регистр маски и регистр копии маски, состоя щие из N триггеров каждьп, второй мультиплексор сигналов блокировок, коммутатор маски, шесть групп элементов И, вторая и третья группы эл ментов ИЛИ,второй и третий элементы ИЛИ, причем выходы поля маски блока памяти микропрограмм соединены с первыми входами элементов И второй группы, с входами установки в 1 с первого по N-й триггеров регистра маски и входами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами второго, третьего и четвертого элементов И, выход призн ка разрешения блокировки блока памяти микропрограмм соединен с первыми входами элементов И третьей группы, . выходы которых соединены с входами установки в О с первого по N-й триггеров регистра копии маски, выходы которых соединены с управляющими входами коммутатора маски, выходы регистра маски соединены с информационными входами коммутатора маски, выход- которого соединен с вторыми входами второго и третьего элементов И, выход йторого элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьими входами элементов И первой группы и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом синхронизации регистра микрокоманд, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с третьим входом третьего элемента И и с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом установки в 1 первого триггера управления, .инверсный выход которого соединен с вторыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входами установки в 1 с первого по N-й триггеров регистра копии маски, выходы регистра маски соединены с информационными входами второго мультиплексора сигналов блокировок, выход которого соединен с первым вхо- дом пятого элемента И, выход третьего элемента И соединен с входом установки в 1 второго триггера управления, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход признака окончания блокировки блока памяти микропрограмм соединен с входами установки в О триггеров регистра маски, с входом установки в ноль второго триггера управления, выход признака конца работы регистра микрокоманд соединен с первыми входами элементов И четвертой группы, выходы которых соединены с входами I установки в О с первого по N-й триггеров регистра конца работы, инверсные выходы которых соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом генератора тактовых импульсов,третий вход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого сое11

динен с управляющим входом второго мультиплексора сигналов блокировок, каждый из входов кодов команд устройства соединены с входами соответствующих элементов ИЛИ второй группы, выходы которых соединены с первыми входами элементов И пятой группы, выходы которых соединены с входами установки в 1 триггеров регистра конца работы, выход признака конца операции регистра микрокоманд соединен с вторыми входами элементов И шестой группы, выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ третьей группы, выходы которых соединены с вторыми входами элементов И .йятой группы, выходы дешифратора соединены с вторыми входами элементов И первой группы, с вторыми входами элементов И третьей и четвертой групп, с первыми входами

2723332

элементов И шестой группы, выходы элементов И первой группы соединены с вторыми входами соответствующих элементов ИЛИ третьей группы и с вхоJ дами синхронизации с первого по N-й регистров кода логических условий, выход первого мультиплексора сигналов блокировок соединен с информационным входом третьего триггера уп10 равления, выход которого соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, четвертый выход генератора тактовых импульсов соединен с входом .синхронизации третьего триггера уп15 равлеция, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами элементов И первой группы, третий выход, генератора тактовых

с входом

соединен в О регистра микЦ I UuKflt I цамг I Uu/fffJ I UuKntf

-W/ Ifffl

liSi

ff6l

Ш

SSI

ffl

i5

Изобретение относится к облас ти автоматики и цифровой вычислительной техники и может быть использовано при проектировании мультимикропрограммных систем контроля и управления сложными идентичными объектами. Цель изобретения - уменьшение грёмени простоя объектов управления, реализация режима селективных блокировок. Мультимикропрограммное устройство управления с контролем содержит блок памяти микропрограмм, регистров адреса, N регистров кода логических условий, регистр микрокоманд, регистр маски, регистр копии маски, генератор тактовых импульсов, счетчик, первый триггер управления, второй триггер управления, регистр конца работы, мультиплексор кодов логических условий, первый и второй мультиплексоры логических условий, мультиплексор адреса, первый и второй мультиплексоры сигналов блокировок, демультиплексор, дешифратор, N коммутаторов, шесть групп элементов И, (О три группы элементов ИЛИ, пять эле(Л ментов И, третий триггер управления, три элемента ИЛИ, элемент И-НЕ, коммутатор маски. Цель достигается с помощью указанной совокупности признаков. 2 ил. го IsD СО СО

Фиг. 6