Микропрограммное устройство управления Советский патент 1987 года по МПК G06F9/22 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при построении микропрограммных устройств управления для ЭВМ и цифровых систем.

Цель изобретения - увеличение быстродействия устройства,

На фиг.1 и 2 приведена функциональная схема устройства; на фиг.З - пример размещения микрокоманд в блоке памяти; на фиг,4 - примеры размещения полных и неполных микрокоманд в блоках и порядок их нумерации,

Устройство (фи г,1 и 2) содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 адреса, регистр 3 остатков микрокоманд, регистр 4 микрокоманд, регистр 5 выхода, коммутатор 6 адреса, ком- . мутатор 7 управления, коммутатор 8 команд, коммутатор 9 остатков, дешифратор 10 команд, дешифратор М остатков, первый сумматор 12 адреса, второй сумматор 13 адреса, г-1ульти- плексор 14, первый триггер 15, второй триггер 16, генератор 17 тактовых импульсов, первый блок 18 элементов И, второй блок 19 элементо з И, седьмой блок 20 элементов И, шестой блок 21 элементов И, пятый блок 22 элементов И, третий блок 23 элементов И, четвертый блок 24 элемен- тов И, блок 25 элементов ИЛИ, второй элемент ИЛИ 26, первый элемент ИЛИ

дов 48 коммутатора.остатков, вторая группа выходов 49 коммутатора остатков, выход 50 коммутатора команд,

Устройство работает следующим об- 5 разом,

В исходном состоянии-все триггеры находятся в нулевом состояний .входы установки в исходное состояние не

IQ показаны), На вход 29 подается сигнал Пуск, триггер 15 разблокирует генератор 17 и первый синхроимпульс с выхода 43,1 генератора 17 разрешает запись начального адреса с входаJJ 28 через коммутатор 6 в регистр 2, По первому тактовому импульсу с выхода 43,2 генератора 17 в регистр 3 записывается первая линейка блока микрокоманд, в котором находится

20 считываемая -микрокоманда. Этим же импульсом, прошедшим через элемент ИЛИ 26, триггер 16 переводится в едиется блок 20 элементов И, демаскируя 25 вторую часть адреса, В сумматоре 13 происходит сложение первой и второй части адреса,, в результате получается адрес необходимой строки блока м крокоманд, в которой находится счи- 30 тываемая микрокоманда или ее часть.

По первому тактовому импульсу с выхода 43,3 эта строка записывается в регистр 4, В это же время на од-Л иом из выходов 42 дешифратора 10 27, вход 28 кода операции устройства, ,, устанавливается единичный потенциал, вход 29 пуска устройства, вход 30 Номер выхода соответствует номеру

останова Устройства, вход 31 логичесих условий устройства, группу выходов 32 микроопераций устройства, при-- чем выход 32,1 является выходом при- знака Конец работы, выход 32,2 - выходом признака Конец команды, выход 33 поля адреса регистра адреса, выход 34 поля приращения адреса регистра адреса, выход 35 поля номера микрокоманды регистра адреса, выход 36 метки ветвления, выход 37 регистра остатков выход 38 регистра микрокоманд, выход 39 поля адреса микрокоманды регистра выхода, выход 40 поля кода логических условий регистра выхода, выход 41 дешифратора остатков, выход 42 дешифратора команд, группа выходов 43,1-43,4 генератора импульсов, выход 44 шестого блока элементов И, выход 45 пятого блока элементов И, выход 46 третьего блока элементов И, выход 47 четвертого блока элементов И, первая группа выходов 48 коммутатора.остатков, вторая группа выходов 49 коммутатора остатков, выход 50 коммутатора команд,

Устройство работает следующим об- разом,

В исходном состоянии-все триггеры находятся в нулевом состояний .входы установки в исходное состояние не

показаны), На вход 29 подается сигнал Пуск, триггер 15 разблокирует генератор 17 и первый синхроимпульс с выхода 43,1 генератора 17 разрешает запись начального адреса с входа28 через коммутатор 6 в регистр 2, По первому тактовому импульсу с выхода 43,2 генератора 17 в регистр 3 записывается первая линейка блока микрокоманд, в котором находится

считываемая -микрокоманда. Этим же импульсом, прошедшим через элемент ИЛИ 26, триггер 16 переводится в едимикрокоманды в строке, записанному в двоичном коде в регистре 2, На дешифратор 10.этот код подается с хода 35 регистра 2 через блоки элементов И 19- и ИЛИ 25, т,е, подается третья часть адреса. Если микрокоманда (ветвления или линейная) оказалась последней в строке, то. единич jj кый потенциал с соответствующего выхода 42, пройдя через коммутатор 7, поступает на стробируюший вход дешифратора И, разблокируя его. На одном из лыходов 41 дешифратора II

rQ появляется единичный потенциал. Номер этого выхода соответствует номеру строки считываемого блока микрокоманд (отсчет строк блока микрокоманд начинается с О), таким обра зом однозначно определяется необходи- мый остаток (номер строки блока микрокоманд соответствует номеру остатка в первой строке, ко отсчет остатков ведется, начиная с первого).

31310816

В промежутке между первыми импульсами с выходов 43.3-43.4 в коммутаторах 8 и 9 заканчиваются все переходные процессы, связанные с формированием считываемой микрокоманды. 5 В результате на выходе 50 коммутатора 9 команд формируется необходимая микрокоманда. По первому импульсу с выхода 43.4 генератора 17 она записывается в регистр 5. По этому же им- tO пульсу, прошедшему через элемент ИЛИ 26, обнуляется триггер 16, маскируя вторую часть адреса, так как блок элементов И 20 закрывается.

По второму тактовому импульсу с 5 выхода 43.1 генератора 17 адрес очередной микрокоманды записьюается в регистр 2. Вход 28 при этом заблокирован, так как если это не последняя

Такое состояние коммутатора 7 будет до тех пор, пока в регистр 5 не будет записана такая микрокоманда, при которой на выходе 32.2 не появит ся нуль. Если при работе устройства на выходе 32.1 появится единица, то она, пройдя через элемент ИЛИ 27, об нуляет триггер 15, тем самым блокируя генератор 17. Устройство выключается. Запуск возможен только при подаче на вход 29 устройства единицы Остановка устройства может производиться извне, для этого достаточно подат на вход 30 единицу.

Ф о р мула изоб р.е тения Микропрограммное устройство управкоманда микропрограммы, на выходе20 ления, содержащее блок памяти микро30

32,2 будет О, устройство работает аналогично.

I

Если с выхода устройства была считана микропрограмма ветвления, то на 25 выходе мультиплексора 14 могла появится единица (если считана линейная команда, то на выходе мультиплексора всегда будет нуль). Если на выходе мультиплексора 14 присутствует нуль, то блок 18 элементов И закрывается, а блок 19 элементов И открывается, третья часть адреса проходит через блок 25 элементов ИЛИ на вход дешифратора 10 без изменений. Если на выходе мультиплексора 14 присутствует единица, то блок 18 элементов И- открывается, а блок 19 элементов И закрывается, третья часть адреса, пройдя через сумматор 12, изменяется на единицу. Модифицированный адрес, пройдя через блок 25 элементов ИЛИ, поступает на вход дешифратора 10.

Четвертая часть адреса, записанная в регистр 2, выполняет роль управляющего сигнала в зависимости от того, какой тип микрокоманды считывается: нуль соответствует микрокоманде ветвления, единица - линейной.

35

40

45

команд, регистр остатков, регистр микрокоманд, коммутатор адреса, ксм- мута;тор управления, коммутатор команд, регистр адреса, дешифратор команг, первый элемент ИЛИ, первый триггер, генератор импульсов, с первого по четвертый блоки элементов И, блок элементов ИЛИ, первый сумматор адреса, мультиплексор, причем вход кода операции устройства соединен с первым информационным входом коммутатора адреса, выход которого соединен с информационным входом регистра адреса, вход логических условий устройства соединен с информационным входам мультиплексора,.выход которого соединен с первьн входом первого блока элементов И и с инверсным входог второго блока элементов И, выход поля номера микрокоманды регистра адреса соединен с остальными входами первого и второго блоков элементов И, с первого по третий выходы генератора импульсов соединены с входами синхронизации соответственно регистра адреса, регистра остатков и регистра микрокоманд, выход метки ветвления регистра адреса соединен с управляющим входом коммутатора управЭта метка открывает или закрывает не- ления, с инверсным входом третьего обходимые блоки элементов И 21, 22, блока элементов И, с первым входом

23 и 24, а также управляет входами коммутатора 7.

Если при считывании очередной микрокоманды на выходе 32.2 устройства появилась единица, то по первому импульсу с выхода 43.1 генератора 17 в регистр 2 будет записан новый код оп.ераций с входа 28 устройства.

четвертого блока элементов И и с первым управляющим входом когФ1утато ра команд, выходы третьего и четвер JJ5 того блоков элементов И соединены соответственно с вторым и третьим управляющим входами ко1Ф1утатора ко- мацц, выход первого блока элементов И соединен с входом первого операнд

Такое состояние коммутатора 7 будет до тех пор, пока в регистр 5 не будет записана такая микрокоманда, при которой на выходе 32.2 не появится нуль. Если при работе устройства на выходе 32.1 появится единица, то она, пройдя через элемент ИЛИ 27, обнуляет триггер 15, тем самым блокируя генератор 17. Устройство выключается. Запуск возможен только при подаче на вход 29 устройства единицы. Остановка устройства может производиться извне, для этого достаточно подат на вход 30 единицу.

Ф о р мула изоб р.е тения Микропрограммное устройство управ0 ления, содержащее блок памяти микро0

5

5

0

5

команд, регистр остатков, регистр микрокоманд, коммутатор адреса, ксм- мута;тор управления, коммутатор команд, регистр адреса, дешифратор команг, первый элемент ИЛИ, первый триггер, генератор импульсов, с первого по четвертый блоки элементов И, блок элементов ИЛИ, первый сумматор адреса, мультиплексор, причем вход кода операции устройства соединен с первым информационным входом коммутатора адреса, выход которого соединен с информационным входом регистра адреса, вход логических условий устройства соединен с информационным входам мультиплексора,.выход которого соединен с первьн входом первого блока элементов И и с инверсным входог второго блока элементов И, выход поля номера микрокоманды регистра адреса соединен с остальными входами первого и второго блоков элементов И, с первого по третий выходы генератора импульсов соединены с входами синхронизации соответственно регистра адреса, регистра остатков и регистра микрокоманд, выход метки ветвления регистра адреса соединен с управляющим входом коммутатора управчетвертого блока элементов И и с первым управляющим входом когФ1утато- ра команд, выходы третьего и четвер- JJ5 того блоков элементов И соединены соответственно с вторым и третьим управляющим входами ко1Ф1утатора ко- мацц, выход первого блока элементов И соединен с входом первого операнда

первого сумматора адреса, выход которого соединен с первым входом блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с входом дешифратора команд выходы которого объединены и подключены к остальным входам третьего и четвертого блоков элементов И и к информационным входам- коммутатора управления, вход второго операнда Сумматора адреса подключен к шине логической единицы устройства, выход второго блока элементов И соединен с вторым входом бдока элементов ИЛИ, выход блока памяти микрокоманд соединен с информационными входами регистра остатков и регистра микрокоманд, выход регистра микрокоманд соединен с первым информационным входом коммутатора команд, вход запуска устройства соединен с входом установки в l первого триггера, вход останова устройства соединён с-первым входом первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в О первого триггера, выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов , отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в устройство введены дешифратор остатков, второй сумматор адре са, второй триггер, второй элемент ИЛИ, с пятого по седьмой блоки элементов И, регистр выхода, причем второй выход генератора импульсов соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго триггера, выход которого соединен с первым входом седьмого блока элементов И, выход поля адреса первой строки регистра адреса соединен с входом первого операнда второго сумматора ад- реса, выход которого соединен с адресным входом блока памяти микроко

манд, выход поля приращения адреса регистра адреса соединен с входом деишфратора остатков и с вторым входом седьмого блока элементов И, выход которого соединен с входом второго операнда второго сумматора адреса,, выход метки ветвления регистра адреса соединен с первым входом пятого блока элементов И и с инверсным

входом шестого блока элементов И, вы-, ход коммутатора соединен со строби- рующйм входом дешифратора остатков, выходы которого объединены и соединены с остальными входами пятого и

шестого блоков элементов И, выход пятого блока элементов И соединен с первым управляюш;им входом коммутатора остатков, выход шестого блока элементов И соединен с вторым управляю

шдм входом коммутатора остатков, первый выход которого соединен с вторым информационным входом коммутатора команд, выход регистра остатков соединен с информационным входом коммутатора остатков, второй выход которого соединен с третьим информатдион- ным входом коммутатора команд, выход которого соединен с информационным входам регистра выхода, выход поля адреса которого соединен с вторым информационным входом коммутатора адреса, четвертый выход генератора им- пуль.сов соединен с вторым входом второго элемента И и с входом синхрони35 зации регистра выхода, выход поЛЯ

условий которого соединен с управляющим входом мультиплексора, выход поля микроопераций регистра выхода является выходом устройства, выход при40 знака Конец работы регистра выхода соединен с вторым входом первого элемента ИЛИ,, выход признака Конец команды регистра выхода соединен с управляющим входом коммутатора ад.реса.

фиг.1

37

f

2в

10 .

39

32

8

32.1 -М

32.2

-С

23

46

24

47

CPUB.J

Субдлок „ полных микрокоманд

Субблок,, неполных микрокоманд

Составитель А.Сошкин Редактор М.Дьшын ТеХред Л.Олнйнык Корректор Л.

Заказ 1892/45 Тираж 673 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

фиг4

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в ЭВМ и других цифровых системах с микропрограммным управлением. Целью изобретения является ио- вьшение быстродействия устройства. Устройство содержит блок памяти, микрокоманд, регистр адреса, регистр остатков, регистр микрокоманд, регистр выхода, коммутаторы, дешифраторы, сумматоры, мультиплексор, триггеры, генератор импульсов, блоки элементов И, блок элементов ИЛИ, элементы ИЛИ. Новыми в устройстве являются регистр.выхода, коммутатор, дешифратор, сумматор, триггер, блоки И элементов, элемент ЮШ. В устройстве в одной строке блока памяти размещается несколько микрокоманд, причем для считьшания одной микрокоманды необходимо считать одну, максимум две линейки блока памяти, размещение в блоке памяти всех блоков микрокоманд осущестьляется независи- мо от типа микрокоманды сверху вниз, а размещение в каждом блоке микрокоманд - слева направо и сверху вниз. 4 ил. i СЛ 00 О)