Устройство для формирования сигнала идентификации начала команды ЭВМ Советский патент 1987 года по МПК G06F11/30 G06F11/28 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах отладки программ вычислительной систем1 1.

Целью изобретения является повышение точности формирования сигнала.

На фиг. 1 представлена структурна схема предлагаемого устройства на фиг. 2 - структурная схема узла блокировки счетчика.

Устройство содержит триггер 1, узел 2 блокировки счетчика, первый элемент И 3, элемент ИЛИ 4, второй элемент И 5, счетчик 6, элемент 7 задержки, третий элемент И 8, шифратор 9, вход 10 обращения, вход 11 разрешения прямого доступа, вход 12 занятости магистрали данных, вход 13 начальной установки, вход 14 признака прямого обращения к памяти, вход 15 признака прерывания, вход 16 признака информации, группу информационных входов 17, выход 18 признака начала команды.

Узел 2 блокировки счетчика содержит первый триггер 19, второй триггер 20, элемент И 21, элемент 22 задержки. Узел 2 блокировки счетчика

обеспечивает сохранение-значения счет-зо счетчика и выхода элемента ИЛИ 4. При

чика 6 при реализации процедуры вне- процессорной передачи данных по магистрали данных мини-ЭВМ. Шифратор 9 устанавливает заданное соответствие между кодом входного информационного сигнала, уровнем сигнала на тактовом входе и кодом, -заносимым в счетчик 6.

Для выполнения своих функций устройство подключается к мини-ЭВМ еле- Q личества импульсов. Во всех -/сталь- дующим образом.

Магистраль мини-ЭВМ подсоединяется к группе информационных входов 17 устройства.

Сигнальные шины: ПВБ (Подтверждение выборки устройства) ; РП,Ц (Разрешение прямого доступа)-; ЗАН (Указатель использования магистрали данных); ПОДГ (Сброс системы в исходное состояние)J СХЗ (Синхронизация задатчика) i ПРЕР (Запрос прерывания программы процессора); СХИ (Синхронизация исполнителя)j мини-ЭВМ подсоединяются к входам 10-16 устройства соответственно.

В начальньш момент времени сигнал сброса системы в исходное состояние (ПОДГ), поступающий с входа устройства 13 на четвертьн вход узла 2

ных случаях (когда информация на ма страли данных мини-ЭВМ не должна i. идентифицироваться как код первого слова подлежащей выполнению инструк

45 ции) сигнал СХИ выступает в качеств счетного импульса устройства.

При вьшолнении мини-ЭВМ инструкции, считанной в первом цикле обмен данными по магистрали данных миниgQ ЭВМ, последовательность выдачи упра ляющих сигналов, определяющих обмен и используемых в устройстве, такая же, а именно: выдача сигналов СХЗ; прием исполнителям СХЗ, вьщача на

дс гистраль данных определенной информ ции, установка CXIi; прием информаци сброс СХЗ; сброс СХИ.

После чтения первого слова инстр щш.с выхода счетчика 6, в которой

блокировки счетчика и на первый вход счетчика 6, сбрасывает устройство в исходное состояние. При этом с выхода узла блокировки счетчика на первые входы элементов И 3,5 и 8 подается высокий потенциал, а с выхода счетчика 6 на информационный вход триггера 1 подается низкий потенциал.

После этого мини-ЭВМ производит чтение первого слова инструкции, подлежащей выполнению.

Мини-ЭВМ выдает сигнал СХИ (Синхронизация исполнителя), который

через вход 16 устройства поступает на вход элемента И 8. При этом элемент И 8 открывается, т.е. на его первый вход подается высокий потенциал с выхода узла 2 блокировки счетчика и по переднему фронту импульса с выхода элемента И 8 происходит суммирование единицы в счетчик 6. Одновременно сигнал СХИ с задержкой, обусловленной наличием элемента 7

задержки, поступает на третий вход элемента И 5. Он открывается, так как на первый и второй его входы поступают высокие потенциалы соответственно с выхода узла 2 блокировки

5

этом производится уставка дополнительного количества импульсов в счетчице 6.

НадЬ отметить, что сигнал СХИ, соответствующий моменту прохождения по магистрали данных мини-ЭВМ кода первого слова подлежащей выполнению инструкции, используется в устройстве как строб записи в счетчик кода количества импульсов. Во всех -/сталь-

ных случаях (когда информация на магистрали данных мини-ЭВМ не должна i. идентифицироваться как код первого слова подлежащей выполнению инструкции) сигнал СХИ выступает в качестве счетного импульса устройства.

При вьшолнении мини-ЭВМ инструкции, считанной в первом цикле обмена данными по магистрали данных миниЭВМ, последовательность выдачи управляющих сигналов, определяющих обмен и используемых в устройстве, такая же, а именно: выдача сигналов СХЗ; прием исполнителям СХЗ, вьщача на магистраль данных определенной информации, установка CXIi; прием информации, сброс СХЗ; сброс СХИ.

После чтения первого слова инструк- щш.с выхода счетчика 6, в которой

была произведена уставка дополнительного кода количества импульсов, на информационный вход триггера 1 подается высокий потенциал. Поэтому первым же сигналом СХЗ (первым после чтения кода инструкции) триггер 1 -ус- тановится в е иничное состояние и низкий потенциал с его инверсного выхода закроет элемент И 5. Тем самым ю будет осуществлена установка в счетчик 6 нового кода количества импульсов. Одновременно низкий потенциал с инверсного выхода триггера 1 поступает на второй вход элемента ИЗ, 15 который закрывается и низкий потенциал на его выходе (который соединен с выходом устройства 18) говорит о том, что информация на магистрали данных мини-ЭВМ не должна идентифицировать- 20 ся как первое слово подлежащей вьтол нению инструкции (мини-ЭБМ приступила к вьтолнению инструкции и обмену информацией, ею определенной).

В процессе обмена данными по ма- 25 гистрали данных мини-ЭВМ счетчик 6 заполняется (по сигналам СХИ, которые в данном случае являются счетными для устройства). По переполнению счетчика, что является признаком того, что ЗО мини-ЭБМ закончила выполнение инструкции, низкий потенциал с его выхода поступает на информационный вход триггера 1, И первым же сигналом СХЗ, который является начальным в процеду- с ре чтения первого слова следующей, подлежащей вьтолнению инструкции, триггер 1 сбрасывается в нулевое состояние.

Высокий потенциал с инверсного 40 выхода через элемент ИЛИ 4 поступает на второй вход элемента И 5. По приходу сигнала СХИ (на магистрали данных мини-ЭВМ присутствует код инструк дии) происходит уставка в -счетчик 45 6 нового дополнительного кода количества импульсов, определяемого кодом первого слова подлежащей выпол- нению инструк1ц и. В дальнейшем работа устройства происходит аналогично gg описанному способу.

Рассмотрим работу устройства на конкретном примере выполнения определенной инструкции. При этом допустим, что устройство находится в ИС- gc

ходном состоянии (счетчик 6 сброшен в нулевое состояние с выхода узла 2 блокировки счетчика 2, на первые входы элементов И 3,5 и 8,подается

высокий потенциал)j подлежащей выполнению инструкцией будет инструкция пересылки слова MoV X, (R2) машинный код 013712. В данном случае имеет место абсолютная адресация источника и косвенная адресация (через регистр) приемника операнда. Инструкция пересыпает содержимое ячейки памяти, адрес которой указан символом X и хранится во втором слове инструкции в ячейке памяти, адрес которой указан в R2. Выполнение инструкции включает в себя следующие шаги: чтение первого слова инструкции, содержащего код операции, режим адресации и приемника; чтение второго слова инструкции, являющегося адресом ячейки памяти - источника операнда j чтение операнда из ячейки памяти, адрес которой был указан во втором слове инструкцииj пересылка операнда в ячейку памяти - приемник операнда.

Так как моменту чтения первого слова подлежащей вьтолнению инструкций соответствует уставка нового кода количества импульсов в устройстве, т.е. не учитывается один счетный импульс устройства (СХИ), то при поступлении с группы информационных входов 17 устройств на группу информационных входов шифратора 9 кода 013712., с его группы на информацион-

о

ные входы счетчика 6 должен быть подан код 1101j (три цикла обмена данными по магистрали данных мини-ЭВМ, т.е. исключая чтение первого слова инструкции в дополнительном коде). При этом в счетчик 6 будет произведена уставка кода 1102.2- Это обеспечит отсчет трех циклов обмена информацией по магистрали данных мини-ЭВМ По приходу третьего после окончания процедуры чтения первого слова подлежащей вьшолнению инструкции (сигнала СХИ) счетчик 6 переполнится. С его выхода на вход триггера 1 будет пода .ваться низкий потенциал. И первьгй (после переполнения) сигнал СХЗ, которьш является начальным в процедуре чтения первого слова следующей, подлежащей вьшолнению инструкции, сбросит триггер 1 в нулевое состояние. В последующем работа устройства происходит аналогично описанному способу (изменяется только код, заносимый в счетчик 6, в зависимости

от кода первого слова подлежащей выполнению инструкции).

Шифратор работает следующим образом,

В случае перехода, мини-ЭВМ к про- цедуре обслуживания внешних прерываний алгоритм перехода к подпрограмме обслуживания прерьтания следующий после арбитража поступивших запросов на прерывание устройство, получившее доступ к магистрали данньпс мини-ЭВМ, выставляет на нее свой вектор прерывания и выдает сигнал ПРЕР, вектор прерывания является адресом слова памяти, в котором хранится новое PC процессораJ чтение из памяти нового PC процессора; чтение из памяти следующего слова ((РС)+2), являющегося новым PS процессора, запись в стек старого PC процессора; запись в стек старого PS процессора; переход к чтению первого слова первой инструкции подпрограмм обработки прерывания.

Моменту чтения мини-ЭВМ вектора прерывания соответствует уставка в счетчик 6 нового кода количества импульсов. Поэтому первый в процедуре перехода к подпрограмме обслуживания прерывания счетный импульс устройства (СХИ) производит запись новой ус- тавки в счетчик 6, появление на магистрали данных мини-ЭВМ первого слова первой, подлежащей вьшолнению инструкции подпрограммы обслуживания прерывания должно произойти после отсчета четьфех счетных импульсов устройства (СХИ) (код уставки 11002), Причем уставка, заносимая в счетчик 6, не должна зависеть от кода вектора прерывания, поступающего с шины данных

мини-ЭВМ на группу информационных входов 17 устройства. Поэтому при поступлении сигнала ПРЕР на вход 15 устройства он устанавливает триггер 1 в единичное состояние. Низкий по- тенциал с инверсного выхода триггера 1 поступает на второй вход элемента ИЗ, элемент закрывается. Низкий потенциал с его выхода поступает на выход 18 устройства, а это говорит о том, что информация, появляющаяся на магистрали данных мини-ЭВМ в, процедуре перехода к обслуживанию подпрограммы прерьшания, не должна идентифицироваться как первое слово под- лежащей вьтолнению инструкции. Одновременно сигнал ПРЕР через элемент ИЛИ 4 поступает на второй вход

5 0

5 0 5

0

5 0 5

элемента И 5, подготавливая тем самым устройство к уставке в счетчик 6 нового кода количества импульсов. Однако уже говорилось,что уставка, заносимая в счетчик 6, не должна зависеть от входного информационного сигнала. Поэтому сигнал ПРЕР подается на тактовый вход шифратора 9, при этом вне зависимости от кода вектора прерывания, поступающего с шины данных мини-ЭВМ на группу информационных входов 17 устройства, с выхода шифратора 9 на группу информационных входов счетчика 6 подается код IIOOj. При приходе сигнала СХИ, следующего за ПРЕР, происходит уставка этого кода в счетчик 6, Устройство, выставившее запрос и получившее в результате арбитража запросов на прерывание доступ к магистрали данных мини-ЭВМ, получает установ1 у СХИ, убирает свой вектор прерывания с магистрали данных, затем сбрасывает ПРЕР, По сбросу сигнала ПРЕР происходит снятие кода 1100 с выхода шифратора 9,.

Установка кода IIOOj в счетчик 6 обеспечивает отсчет четырех циклов обмена информацией по магистрали данных мини-ЭВМ (исключая цикл передачи вектора прерьшания) в процедуре перехода к обслуживанию подпрограммы прерывания. По четвертому счетному сигналу устройства (СХИ) произойдет переполнение счетчика 6, С его выхода на информационный вход триггера 1 будет подаваться низкий потенциал. Поэтому по приказу сигнала СХЗ (следующего за последним, четвертым, сигналом СХИ), который является начальным в процедуре чтения первого слова подлежащей вьтолнению первой инструкции подпрограммы обработки прерывания, триггер 1 сбросится в нулевое состояние, В дальнейшем работа устройства происходит аналогичным образом, как при выполнении прерванной программы.

Работа узла блокировки счетчика осуществляется следующим образом,

. Узел 2 блокировки счетчика обеспечивает сохранение значения счетчика 6 при реализации процедуры вне- процессорной передачи данных и одновременно на время этой процедуры устанавливает на выходе 18 устройства низкий потенциал. Это связано с тем, что ни одно слово из передаваемых по магистрали данных мини-ЭВМ во время прямого доступа не может быть идентифицировано как первое слово, подлежащей выполнению в данный момент времени инструкции.

В начальный момент времени сигнал ЗАН не установлен. Поэтому низкий потенциал с входа 12 устройства подается на инверсный установочньй (R) вход триггера 20. Триггер 20 сброшен в нулевое состояние. Сигнал начальной подготовки, который с входа 13 устройства подается на установочный (R) вход триггера 19, также сбрасывает его в нулевое состояние. Инверсный выход триггера 20 является выходом узла 2 блокировки счетчика. Поэтому в начальный момент времени с выхода узла блокировки счетчика на первые вхо- 2о п,ироваться как первое слово подлежа35

ды элементов И 3,5 и 8 подается высокий потенциал, что обеспечивает работу устройства аналогичным способом, В случае реапизации процедуры вне- процессорной передачи данных последовательность вьвдачи управляющих сигналов, регламентирующих процедуру внепроцессорной передачи данных и используемых в устройстве, следующие: установка арбитром сигнала РЦЦ (разрешение прямого доступа); выдача сигнала ПВВ (подтверждение выборки запрашивающего устройства); установка запрашивающим устройством сигнала ЗПН, с этого момента запрашивающее устройство становится задатчиком шины и начинает циклы передачи информации; арбитр, получив установку ПВБ, сбрасывает РЦЦ; незадолго до завершения пер1едачи информации задатчик сбрасывает ПВБ; завершив передачу данных, задатчик сбрасывает ЗАН,

В соответствии с описанной последовательностью узел 2 блокировки счетчика работает следующим образом 5 (фиг, 2).

Сигналы ПВБ и РЦЦ, поступающие соответственно с входов 10 и 11 устройства на первый и второй входы соответственно элемента 21, открывают его и производится установка триггера 19 в единичное состояние. При установке сигнала ЗАН его передний фронт приходит на тактовьш (С) вход триггера 20 с задержкой (обусловленной элементом 22 задержки) по отношению к установке высокого потенциала на инверсном установочном (R) входе триггера 20, Это обеспечивает уста-

щей выполнению инструкции.

По окончании процедуры внепроцессорной передачи данных по маги- страли данных мини-ЭВМ запрашнваю25 щее устройство сбрасывает ЗАН, Триггер 20 сбрасывается в нулевое состояние. При этом открываются элементы И 3,5 и 8, т,е. работа устройства на вьщеление первого слова подлежа30 щей выполнению инструкции продолжается с момента, когда вьтолнение программы мини-ЭВМ было прервано запросом на внепроцессорную передачу, данных. Одновременно положительный фронт сигнала, который образуется

40

при перебрасывании триггера 20 из единичного состояния в нулевое, с инверсного выхода подается на тактовый вход триггера 19, так как к этому времени на установочный вход триггера 19 с выхода.элемента И 21 подается низкий потенциал .(сигналы ПВБ и РЦЦ сброшены), то триггер 19 также сбрасывается в нулевое состояние, тем самым узел 2 блокировки счетчика переходит в исходное состояние.

Формула изобретен-и я

50

Устройство для формирования сигнала идентификации начала команды ЭВМ, содержащее триггер, счетчик и шифратор, причем группа информацион- сс ных входов устройства соединена с

группой входов шифратора, выход переполнения счетчика соединен с информационным входом триггера, о т л и- чающееся тем, что, с целью

новку триггера 20 в единичное состояние, так как на его информационный вход подается высокий потенциал с выхода триггера 19. Низкий потенциал с инверсного выхода триггера 20, который является выходом узла 2 блокировки счетчика, подается на первые входы элементов И 3,5 и 8. Тем самым

они закрываются, что исключает как изменение записанного в счетчик 6 кода количества импульсов, так и запись в него нового кода количества импульсов. Низкий потенциал на выходе элемента И 3 говорит о том, что вся информация, которая передается по магистрали данных мини-ЭВМ во время процедуры внепроцессорной передачи данных, не должна идентифи5

5

щей выполнению инструкции.

По окончании процедуры внепроцессорной передачи данных по маги- страли данных мини-ЭВМ запрашнваю5 щее устройство сбрасывает ЗАН, Триггер 20 сбрасывается в нулевое состояние. При этом открываются элементы И 3,5 и 8, т,е. работа устройства на вьщеление первого слова подлежа0 щей выполнению инструкции продолжается с момента, когда вьтолнение про граммы мини-ЭВМ было прервано запросом на внепроцессорную передачу, данных. Одновременно положительный фронт сигнала, который образуется

0

при перебрасывании триггера 20 из единичного состояния в нулевое, с инверсного выхода подается на тактовый вход триггера 19, так как к этому времени на установочный вход триггера 19 с выхода.элемента И 21 подается низкий потенциал .(сигналы ПВБ и РЦЦ сброшены), то триггер 19 также сбрасывается в нулевое состояние, тем самым узел 2 блокировки счетчика переходит в исходное состояние.

Формула изобретен-и я

Устройство для формирования сигнала идентификации начала команды ЭВМ, содержащее триггер, счетчик и шифратор, причем группа информацион- ных входов устройства соединена с

группой входов шифратора, выход переполнения счетчика соединен с информационным входом триггера, о т л и- чающееся тем, что, с целью

повьшения точности формирования сигнала, в устройство введены три элемента И, элемент ИЛИ, элемент задержки, узел блокировки счетчика, содержащий первый и второй триггеры, элемент И и элемент задержки, причем входы обращения, разрешения прямого доступа и начальной установки устройства соединены соотйетственно с пер- вым и вторым входами элемента И з- ла блокировки счетчика и входом установки нуля первого триггера узла блокировки счетчика, вход занятости магистрали данных устройства соединен с входом установки нуля второго триггера и через элемент задержки - с тактовьм входом второго триггера узла блокировки счетчика, выход элемента И узла блокировки счетчика соеди- нен с единичным входом первого триггера узла блокировки счетчика, выход первого триггера узла блокировки /f счетчика соединен с информационным входом второго триггера узла блоки- ровки счетчика, информационный вход первого триггера узла блокировки / счетчика соединен с шиной нулевого потенциала, инверсный выход второго триггера узла блокировки счетчика

Составитель И;Сигалов Редактор Ю.Середа Техред М.Ходанич Корректор А.Обручар

Заказ 5567/49 Тираж 671Подписное

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

соединен с тактовым входом первого триггера узла блокировки счетчика и с первыми входами первого, второго и третьего элементов И, вход начальной установки устройства соединен с нулевым входом счетчика, вход признака обращения к памяти устройства соединен с тактовым входом триггера устройства, вход признака прерывания устройства соединен с единичным входом триггера устройства, с первым входом элемента ИЛИ и с тактовым входом шифратора, группа выходов которого соединена с группой информационных входов счетчика, вход признака информации устройства соединен с вторым входом третьего элемента И и через элемент задержки - с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с тактовым входом счетчика, инверсный выход триггера устройства соединен с вторыми входами элемента ИЛИ и первого элемента И, выход которого является выходом признака начала команды устройства, выходы элемента ИЛИ и третьего элемента И соединены соответственно с третьим входом второго элемента И и счетным входом счетчика.

фиг. 2

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в .устройствах отладки программ- вычислительной системы. Цель - повьппе- ние точности. Устройство содержит триггер 1, узел 2 блокировки счетчика, три элемента И 3,5,8, счетчик 6. элемент ИЛИ 4, элемент задержки 7, шифратор 9. Устройство позволяет при наименьших затратах отлаживать трассу программы тестируемой мини-ЭВМ. 2 ил. «Л с со 01 ю 4 00