Микропрограммное устройство управления Советский патент 1988 года по МПК G06F11/36 

00

эо

ел

о сь

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке микропрограммных устройств управления и средств диагностирования отказоустойчивых вычислительных систем.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности управления группой объектов при нашичии в ,них отказов.

На фиг.1 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - функциональная схема мультиплексора; на фиг. 3 - функциональная схема коммута тора данных; на фиг.4 - функциональная схема блока начальных адресов микропрограмм дис1гностирова- ния на основе программируемой логической матрицы;-на фиг. 3 - временная диаграмма работы устройства в различных режимах функционирования.

Микропрограммное устройство управления (фИГ.1) содержит блок I Пе1МЯТИ

микрокоманд, регистр 2 адреса, регистр 3 кода команды, регистр 4 микроопераций, второй регистр 5 управления, первый триггер 6 управления, триггер 7 пуска, блок 8 памяти на- чальных адресов микропрограмм диагностирования, генератор 9 тактовых импульсов, дешифратор 10, счетчик 11 мультиплексор 12 логических условий мультиплексор 13 адреса, группу объектов управления (ОУ) 14.1 - 14.N группу коммутаторов 15.I - 15.N данных, первую Ib.l - 16.N и вторую 1 7 . 1 -1 7 . N группы шинных формирователей , первый 18, второй 1У, четвертый 20, третий 21 элемен- ты Н, элемент ИЛИ 22, шину 23 мик роопер адий , шину 24 логических условий, шину 25 данных, вход 26 кода операций устройства, вход 27 останова устройства, вход 28 пуска устройства, единичный выход 2У триггера 6 управления, единичный выход 30 триггера 5 управления, выходы конца восстановления 31, конца работы 32,кон ца командь 33 регистра 4 микроопераций, выход 34 мультиплексора 12, выход 35 модифицируемого разряда адреса выхода постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 1, выходы 36.1-36 дешифратора 10, выход 37 регистра 4 микроопераций, выход 38 разряда управления шины 23 микроопераций,выход ЗУ конца микроопераций 113У 1 , второй

5

0

40.1 и первый 40.2 выходы генератора У, выходы 4I и 42 соответственно второго 1У и первого 18 элементов И, входы-выходы 43.1-43.N устройства, информационные выходы 44. 1-44.N устройства, выход 45 блока 8 памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования, выход 4Ь разряда признака ошибки шины 24 логических условий, информационные входы 47.1-47.N устройства, выход 48 кода логических условий ПЗУ 1, выход 4У признака , ошибки диагностирования и восстановления ПЗУ 1.

Мультиплексор 12 (фиг. 2) содержит коммутатор 50, элемент ИЛИ 51, дешифратор 52, группу 52.1 - 52.п выходов дешифратора 52, группу 53.1 - 53. выходов шины 24 логических условий.

Коммутатор 15.1 данных (фиг.З) содержит первый 54, второй 55 блок магистральных элементов, элементы 5 и 56, 57.

Блок 8 памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования (фиг.4) содержит группу элементов НЕ 58. 1 - 58.5, две. группы резисторов, матрицу элементов И. Блок 8 памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования построен на программируемой лог ической матрице. Функционирование устройства можно условно разделить на следующие режимы работы: режим реализации рабочих микропрограмм, режим диагности- .рования и восстановления.

Режим реализации рабочих микропрограмм.

В исходном состоянии все триггеры, счетчик и регистры микропрограммного устройства управления и диагностирования находятся в нулевом состоянии. В регистре 4 микроопераций записан код, содержаший единичное значение в разряде, соответствующем микрооперации Конец команды на выходе 33.

Работа устройства начинается по сигналу Пуск, поступаклцему на вход 28 устройства и устанавливающему триггер 7 в единичное состояние. По единичному сигналу с единичного выхода триггера 7 генератор У начинает формировать на своих выходах 40,1 и 40.2 две сдвинутые друг относительно друга последовательности тактовых импульсов Т и .

0

5

0

5

0

5

По тактовому импульсу

код

операции (начальный адре.с микропрограммы) заносится в регистр 2, С выхода регистра 2 поступает исполнительный адрес первой микрокоманды на вход. ПЗУ 1, из которого считывается первая микрокоманда. С выхода 39 конца микроопераций 1ВУ1 поступают

Режим диагностирования и восстановления.

В данном режиме при реализации рабочих микропрограмм с выхода 46 разряда шины 24 логических условий поступает единичный сигнал, который по тактовому импульсу осуществляет установку триггера 6 управления в

Изобретение относится к автоматике и ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ технике и может быть использовано при разработке микропрограммных устройств управления и средств диагностирования отказоустойчивых вычислительных систем. Цель изобретения- распшрение области применения за счет обеспечения возможности управления группой объектов при наличии в них отказов. Устройство содержит блок памяти микрокоманд, регистры кода команды, адреса, микроопераций, первый и второй триггеры управления., триггер пуска, блок памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования, генератор тактовых импульсов, дешифратор, счетчик, мультиплексор логических условий, мультиплексор адреса, группу коммутаторов данных, первую и вторую группы шинных формирователей, четыре элемента И, элемент ИЛИ. 5 ил. i (Л

сигналы микроопераций на вход регист- Q единичное состояние. По единичному

ра 4 и записываются в него по тактовому импульсу Т . С выхода 47.1 ОУ через блок 17.1 шинных формирователей, шину 24 логических условий на вход мультиплексора 12 поступают сиг-( налы значений логических условий, так как на выходе 36.1 дешифратора 10,присутствует единичный си1 нал. С выхода 35 ПЗУ 1 на вход мультиплексора 12 поступает модифицируемый раз- 20 ряд адреса кода адреса микрокоманды. Одновременно с выхода 48 кода логических условий ПЗУ 1 на вход мультиплексора 12 поступает код логических условий, который осуществля- 25 ет выбор значения логического условия, поступающего с выхода 47,1 ОУ, Выбранное значение логического условия с выхода коммутатора 50 поступает одновременно на вход элементазо ИЛИ 51 со значением сигнала модифицируемого разряда адреса на входе 53.П+1 информационного входа 24 мультиплексора 12 (см.фиг.2). Если проис- хо дит модификация модифицируемого разряда адреса, то последовательный ход микропрограмг-1ы нарушается и происходит переход микропрограммы в со- ответствии со значением моди лщируе- мого разряда адреса. Если модификации модифицируемого адреса нет, то последовательный ход микропрограммы не нарушается. Таким образом, происходит формирование кода исполнительного адреса очередной микрокоманды, . который проходит через мультиплексор 13 под воздействием нулевых сигналов с выходов 31 и 33 регистра 4, выходов 29 и 30 соответственно триггеров 6 и 5 и записывается в регистр 2 по оче35

40

50

сигналу с единичного выхода 29 триг гера 6 с мультиплексора 13 адреса поступает на вход регистра 2 начгшь ный адрес микропрограммы диагностир ваний с зыхода 45 блока 8, и по так товому импульсу С код адреса запи сывается в регистр 2. По начальному адресу микропрограммы диагностирова ния с выхода регистра 2 на вход ПЗУ поступает исполнительный адрес микр команды микропрограммы диагностирования. С выхода 39 ПЗУ1 поступают сигналы микроопераций на вход регис ра 4 и записываются в него по такто вому импульсу 7п . Сигначы микроопер ций с выхода регистра 4 поступают ч рез щину 23 и коммутатор 15.1 на объект 14.1. От объекта с выхода 47. 1 через шину 24 на вход мульти- luieKcopa 12 поступают сигналы логических условий, -В поле кода логичес ких условий ПЗУ) задается код этого условия, а код адреса модифицируетс зиаче нием проверяемого логического условия.

По последней микрокоманде микропрограммы диагностирования, если ОУ 14.1 исправен, с выхода 31 регист ра 4 формируется едл1шчный сигнал Конец восстановления и с выхода 33 - нулевой сигнал Конец команды

Единичный сигнал Конец восстанов ления поступает на вход элемента И 19 и разрешает прохождение очередного тактового импульса l о -которому триггер 6 сбрасывается в нуле вое состояние. По единичному сигналу Конец восстановления с выхода 3 1 , нулевому сигналу Конец команды с выхода 33 регистра 4, единичному сигналу с выходов 2У и 3Q соответственно триггеров 6 и 5 мультиплексор 13 разрешает прохождение кода операций с выхода регистра 3 на вход регистра 2. По очередному тактовому импульсу ;;. в регистр 2 записывается код начального адреса рабочей мик ропрограммы, который поступает на вход ПЗУ1. По коду адреса считываетредному тактовому импульсу i,

В

дальнейшем устройство работает аналогично. По тактовому импульсу Т в регистр 2 записывается исполнительный адрес очередной микрокоманды,по тактовому импульсу -2 в регистр 4 записью ают с я сигналы микроопераций,поступающие через тину 23 и блок 16.1 шинных формирователем на вход объекта.

Q единичное состояние. По единичному

0 5 о

5

0

0

5

сигналу с единичного выхода 29 триггера 6 с мультиплексора 13 адреса поступает на вход регистра 2 начгшь- ный адрес микропрограммы диагностирований с зыхода 45 блока 8, и по тактовому импульсу С код адреса записывается в регистр 2. По начальному адресу микропрограммы диагностирования с выхода регистра 2 на вход ПЗУ 1 поступает исполнительный адрес микрокоманды микропрограммы диагностирования. С выхода 39 ПЗУ1 поступают сигналы микроопераций на вход регистра 4 и записываются в него по тактовому импульсу 7п . Сигначы микроопераций с выхода регистра 4 поступают через щину 23 и коммутатор 15.1 на объект 14.1. От объекта с выхода 47. 1 через шину 24 на вход мульти- luieKcopa 12 поступают сигналы логических условий, -В поле кода логических условий ПЗУ) задается код этого условия, а код адреса модифицируется зиаче нием проверяемого логического условия.

По последней микрокоманде микропрограммы диагностирования, если ОУ 14.1 исправен, с выхода 31 регистра 4 формируется едл1шчный сигнал Конец восстановления и с выхода 33 - нулевой сигнал Конец команды.

Единичный сигнал Конец восстановления поступает на вход элемента И 19 и разрешает прохождение очередного тактового импульса l о -которому триггер 6 сбрасывается в нулевое состояние. По единичному сигналу Конец восстановления с выхода 3 1 , нулевому сигналу Конец команды с выхода 33 регистра 4, единичному сигналу с выходов 2У и 3Q соответственно триггеров 6 и 5 мультиплексор 13 разрешает прохождение кода операций с выхода регистра 3 на вход регистра 2. По очередному тактовому импульсу ;;. в регистр 2 записывается код начального адреса рабочей мик ропрограммы, который поступает на вход ПЗУ1. По коду адреса считывается первая микрокомш1да рабочей микропрограммы. Сигналы микроопераций поступают на первый объект.

Формирование кода адреса микрокоманды микропрограммы диагностирования осуществляется аналогично коду адреса микропрограммы рабочей микропрограммы.

При функционировании предлагаемого устройства в режимах реализации рабочих микропрограмм диагностирования и восстановления используются общие области памяти а 113У1. При поступлении нулевого сигнала с выхода 29 триггера 6 на вход мультиплексора 12 в устройстве осуществляется режим реализации рабочих микропрограмм. В данном режиме при поступлении сигнала признак ошибки ОУ 14,1 проверяется на работоспособность. В случае отказа объекта 14.1 при реализации микропрограмм диагностирования и восстановления с выхода 49 ПЗУ1 поступает единичный сигнал Не норма диагностирования и восстановления на вход элемента И 20 и разрешает прохождение тактового импульса t i на вход счетчика 1 1 , увеличивая содержимое последнего на единицу.На выходе счетчика I1 формируется код, который поступает на вход дешифратора 10. На выходах 36.1 и ЗЬ.2 дешифратора 10 формируются управляющие сигналы, отрслючающие ОУ 14.1 и подключающие ОУ 14.2. Объект 14.2 начинает функционировать с данным устройством в режиме реализации рабочих микропрограмм.

В случае отказа ОУ 14.2 подключается следующий объект. При последунг- щих отказах объектов происходят аналогичные подключения. Если при реализации рабочих микропрограмм происходит отказ объекта 14.N, то с выхода счетчика 1 1 по сигналу Признак ошиб ки диагностирования и восстановления поступающему с выхода 49ПЗУ, формируется сигнал, который сбрасывает триггер 7 в нулевое состояние, и геНера- тор 9 прекращает выдавать с выходов 40.2 и 40.1 тактовые импульсы t и

2Формирование тактовых импульсов L , и t . прекращается также при пос-, туплении единичного сигнала Конец работы с выхода 32 регистра 4, котоос13813066

рый формируется после реализации всех рабочих микропрограмм.

б р е т

Формула изо

е и

Микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр кода команды, регистр микроопераций,мультиплексор адреса, мультиплексор логи-

ческих условий, первый триггер управления, триггер пуска, генератор тактовых импульсов, первый и второй элементы И,причем вход кода команды уст ройства соединен с первым информационным входом мультиплексора адреса, выход немодифицируемых разрядов адреса поля адреса блока памяти микрокоманд соединен с вторым информационным входом мультиплексора адреса, выход которсг- го соединен с информационным входом регистра адреса, выход которого соединен с адресньм входом блока памяти микрокоманд выход модифицируемого разряда адреса поля адреса которого соединен с информационным входом мультиплексора логических условий, выход которого соединен с вторым информационным входом мультиплексора адреса, выходы поля логических условий и поля микроопераций блока памяти микрокоманд соединены соответственно с управляющим входом мультиплексора логичесю1х условий и с информационным входом регистра микро- опера1;ий, вход логических условий

устройства через шину логических условий соединен с информационным входом мультиплексора логических условий, вход пуска устройства соединен

.с входом установки в 1 триггера пуска, выход которого соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом синхронизации регистра микроопераций и первым входом первого элемента И, выход которого сое-, дивен с входом установки в О первого триггера управления, выход второго элемента И соединен с входом синхронизации первого триггера управления, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения устройства за счет обеспечения возможности управления группой объектов при наличии в них отказов, оно содержит второй триггер управления, счетчик, дешифратор, блок памя

ти начальных адресов микропрограмм диагностирования, группу коммутаторов данных, первую и вторую группы шинных формирователей, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ,причем вход кода команды устройства содинен с информационным входом регистра кода команды, выход которого соединен с третьим информационным входом мультиплексора адреса и адресным входом блока памяти начальны адресов микропрограмм диагностирования, выход которого соединен с четвертым информационным входом мульти плексора адреса, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом второго элемента И и с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, i-и выход которого (i I, N, где N - количество управляю1цих выходов устройства) соединен с входом разрешения передачи i-ro шинного формирователя первой группы, выход которого соединен с i-м управляющим выходом устройства, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с входами синхронизации второго триггера управления, регистра адреса и первым входом четвертого элемента И,выход которого соединен с входом синхронизации регистра кода команды, выход признака конца команды регистра микроопераций соединен с первым управляющим входом мультиплексора адреса и вторым входом четвертого элемента И, выход признака конца восстановления регистра микроопераций соединен С вторым управляющим входом мультиплексора адреса и вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом установки в О второго триггера управления, прямей выход которого соединен с третьим управляющим входом мультиплексора ад

1381bUb8

реса, прямой выход первого триггера

0

0

5

0

5

0

5

управления соединен с входом синхронизируемой установки в 1 второго триггера управления, с информационным входом мультиплексора логических условий и с четвертым управляюсцим входом мультиплексора адреса, вход признака ошибки устройства через шину логических условий соединен с входом синхронизируемой установки в 1 первого триггера управления,инверсный выход которого соединен с вторым входом второго элемента И,выход Признака конца работы регистра микроопераций соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход поля кода диагностирования и восстановления блока памяти микрокоманд соединен с вторым входом третьего элемента И, вьгход переполнения счетчика соединен с вторым входом элемента ШШ,вход останова устройства соединен с третьим входом элемента ШШ, выход которого соединен с входом установки в о триггера пуска, i-й выход де- шифратора соединен с входом подклкг- чения информационного входа i-ro шинного формирователя второй группы к шине логических условий и с первым управляющим входом i-ro коммутатора данных групЛы, выход регистра микроопераций соединен через шину микроопераций с i-ми информадионными выходами устройства, i-й информационный вход устройства соединен с информационным входом i-ro шинного формирователя второй группы, выход которое Г1. соединен через шину логических условий с информационным входом мультиплексора логических условий, i-й вход-выход устройства соединен с пер вым входом-выходом i-ro коммутатора данных, второй вход-выход которого соединен с шиной данных,выход разряда управления регистра микроопераций через шину микроопераций соединен с вторым управляющим вхоцон i-ro коммутатора данных.

Г

Mf umun effcop jfottjyecf ux yc oSutifi

Фиг. 2

.--7,

т

I« Hof i umttirtaf atuffft

-/-1

zrlJ