Устройство для микропрограммного управления и контроля Советский патент 1989 года по МПК G06F11/07 

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при проектировании мультипрограммных систем управления и диагностирования сложных объектов.

Цель изобретения - повьпиение быстродействия устройства и расширение области его применения путем диагностирования объектов управления в режиме ожидания.

На фиг. 1 и 2 представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок I памяти, регистры 2.1,..,,2.Н первой группы, регистры 3.1,...,3.N второй группы, регистры 4.1,...,4.N третьей группы, мультиплексор 5 значения логического условия, коммутаторы 6 и

7, ко1 мутаторы 8.1,...,8.N адреса, переключаюгчие элементы 9.1,...,9.N группы, демшЛраторы 10.1,...,10.N отказов, генератор 11 импульсов, триггер 12 запуска, второй 13 и первый 14 триггеры управления, первую 15. 1, .. ., 15.N, вторую 16.1,...,16.N, третью 17. 1,,.., 17.N и четвертую J8.I,...,I8.N группы 1К-триггеров, первую 19. I,..., 19.N, четвертую 20.1, ...,20.N, шестую 2 I. I,...,21.Н, пятую 22.1,...,22.N, седьмую 23.1,..., 23.N, вторую 24.I,...,24.N, третью 25. 1,...,25.N и восьмую 26.1,...,26.N группы элементов И, элемент И-НЕ 27, элемент И 28, группу блоков 29.1,..., 29.N элементов И, перяую 30,1,...,30.N вторую 31.1,...,31.N. третью 32.1,...,

li со

s|

о

31А9

32,N и четвйрУ Г 33. 1, . . ., 33.N группы элементов ИЛИ, элемент ИЛИ 34, первый 35 и второй 36 элемемты ИЛ1-ИЕ первый 37 и второй 38 элементы ИЛИ, первую 39.,.,.,39.N, вторую 40.1,... 40.N и третью 41. 1,,..,4 I .Ы группы формирователей импул} са, группу

42.142.N блоков задания началi ного адреса микрокоманды, выполнен- ных в виде тумблерных регистров 42. 1,.,,,42.N, входы 43.1,...,43.N кодов операций, 44. 1,..,,44.Ы сигналов готовности, 45, I, . . ., .N логических условий,, 46 пуска и 47 оста- нова устройства, выходы 48,1,...,48.N микроопераций, 49 , 1, , , . , 49 .Н оч каяов, выходы 50 и 51 микроопераций конца команды и Диагностика, Регистры 3,l,,,i,3,N содержат разряди микро- операций 52. 1,,. .,52.N, начала диагностики 53, I, .. ,,53.Ы, Диагностика 54, 1,,,,,54,N , Конец команды 55,1, , , , ,,55,Ы и 56 . 1, ., ,,56N . адреса и

кода логических условии, выходы

57.1,.,.,57,N элементов И 26, узлы коммутации 58,I,,,.,58,N, формирователь 59 импульса и узел 60 памяти.

Устройство работает следующим образом,

В исходном состоянии все элемеьГты памяти за исключением триггера 13 управления и регистров 3.1,.,., 3,Ы (шкpoкoмaнд), соответствующих по-. лям 55,1,,,.,55,N конца команды, об- нулены. На выходах элементов ИЛИ 30, ,,,.,30,N присутствуют нулевые сигналы, так как в регистрах 2,I,,..,2. (кодов операций) хранятся нулевые коды,

Единичный импульс, поступивший с входа 46 на S-вход триггера 12, переводит его в единичное состояние, Единичный сигнал с выходи триггера 12 поступает на вход генератора 1 который начилает формировать на своем выходе последовательность импульсов ,

Первый импульс с выхода генератора 11 поступает через элементы И 19,I,,,,,19,N на синхровходы регис ров 2,1,,,,,2,N, По заднему фронту этого импульса в регистры 2,1,,..,2, соответствую1 1ие входам 43, 1, ,, ,, 43,Н на которые поступили коды цпераций, записываются коды операций и на выходах соответствунпчих этим регистрам элементов ИЛИ 30,130,N появляются единичные сигналы, которые ряз

Q 5 0

5

0

0

5

0

5

решают прохождение сигналов готовности объектов, поступающих на входы 44.I,.,.,44.N, через элементы И 20,I, 20.N.

Таким образом, на выходах элементов И 20.1,,.,,20,N, соответствующих 1 ем объектам управления, для которых поступили коды операций и от которых поступили сигналы готовности, появляются единичные сигналы. Соответствующие формирователи 40, I,,,,,40,N формируют импульсы, которые записываются в триггеры 15,1,,,,,15,N, Нулевой сигнал появляется на выходе элемента ИЛИ-НЕ 35, а единичный сигнал с выхода триггера 15,1, где i - номер, наименьший из номеров триггеров 15,1, ,.,,,15,N, находя1 Ц1хся в единичном состоянии, переписывается в триггер 17.1 через элемент И 22,1, Единичные сигналы с выходов остальных j-X триггеров (1 J) не проходят через соответствующие им элементыИ 22,j, так как последние заблокированы единичным сигналом с выхода триггера 15,1,

На выходах соответствующих им объектов, для которых поступили кодь О1 ераций, т.е, на выходах соответствующих элементов ИЛИ 30,1,,,,,30,Н, присутствуют единичные сигналы, коммутируются коды операций,поступающие па их первые информационные входы. Единичный сигнал с выхода триггера 17,1 через элемент ИПИ 31,1 поступает на i-e управляющие вкоды коммутаторов 6 и 7, На вход кoм ryтaтopa 6 проходлт информация, поступающая с коммутатора 8,1 на его 1-й информационный вход, а на выход KOMNryTaTopa 7 логическое условие, поступающее на его 1-й вход с входа 45,1 логического условия.

Нулевой сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 35 поступает на первый вход элемента И-НЕ 27, и на его выходе появляется единичньй сигнал, который поступает на 1-вход триггера 14 управления. По заднему фронту второго импульса, сформированного на выходе генератора 11, в свободные регистры 2,1,,,,,2,N записываются коды операций, поступившие на соответствующие входы 43, 1,,,,,43,N за время такта ( это происходит при формировании каждого очередного импульса генератором 11 при условий, что регистры 2,К свободны и на чходы 43.К поступил

514

код операции), триггер 14 переходит, в единичное состояние и открывает элемент И 28,

Следую1гщй им1г/льс, сформированный генератором 11, проходит через элемент И 28 и элемент 9.1 и записывает в регистр 3.1 первую микрокоманду для i-ro объекта управления, одновременно обнуляя триггеры 15.1 и 17.1. Так как триггер 15.1 обнулен, то его выходной сигнал перестает блокировать прохождение сигналов с выходов триггеров 15.j (находящихся в единичном состоянии) через элемен- ты И 22. 1,...,22,N, Таким образом, среди триггеров 15.J появляется триггер 15.га, у которого номер m j .

Далее устройство работает аналогично предыдущему случаю, т.е. триг- гер 7.т переходит в единичное состояние, на выходе элемента ИЛИ 31.ш появляется единичный сигнал и на вхо блока 1 через коммутатор 6 коммутируется адрес очередной микрокоманды. В соответствии с этим адресом на выходе блока 1 появляется микрокоманда, предназначенная для т-го объекта а на выход коммутатора 7 логических условий коммутируется логическое ус- ловие га-го объекта, поступающее на вход 45.га, и по следующему синхроимпульсу, который проходит через элемент 9.га, микрокоманда для т-го объекта с выхода блока 1 записывается в регистр З.га и т.д.

Для того, чтобы обеспечить однозначность номера объекта, с которым работает устройство на данном такте, как только один из триггеров 17.1,.,.,17.N переходит в единичное состояние, на выходе элемента ИЛИ 37 появляется единичный сигнал, который блокирует прохождение сигналов 1че- рез элементы, И 22.1,...,22.N..Поэто- му, если за время такта поступают сигналы готовности от объектов, имеющих высшие приоритеты, их обслуживание будет начато устройством только со следующего такта, т.е. устройство определяет объект с наивысшим приоритетом из всех, от которых поступили сигналы готовности, только на момент начала очередного такта и в течение всего такта обслуживает только этот объект. На следующем такте все повторяется снова. Это позволяет выделять на коммутацию адреса очередной микрокоманды на вход блока 1 постоянный временной интервал и исключить сбои в работе устройства, вызванные задержкой коммутационных цепей. Этой же цели с;1ужит пропуск одного такта работы устройства, который обеспечивается включением триггера 14.

По завершении 1-м объектом микропрограммы управления на выходе 55.1 конца команды регистра 3.1 появляется единичный сигнал, который поступает на вход формирователя 39.1. По переднему фронту этого сигнала формируется единичньш импульс, который обнуляет регистр 2.1. Далее, если на входе 43,1 присутствует очередной код операции, работа устройства повторяется.

Если за промежуток времени, соответствующий одному такту работы устройства 4t, поступает только один сигнал готовности от объектов, выполняющих микропрограммы управления, то обслуживание объекта происходит на следующем такте работы, после поступления от него сигнала готовности независимо от его приоритета, т.е. реализуется принцип от какого объекта первым поступил сигнал готовности, тот первым и обслужится.

Если к началу очередного такта работы устройства ни от одного из объектов, выполняющих микропрограммы управления, не поступает сигналов готовности, триггеры 15. 1, .,.,15.N находятся в нулевом состоянии, на выходе ИЛИ-НЕ 35 появляется единичный сигнал, который переводит тригггер 13 в нулевое состояние. Нулевой сигнал на его выходе блокирует прохождение сигналов через элементы И 22,I,.,.,22,N и разрешает прохождение сигналов через элементы И 23,1,,.,,23,N, Таким образом, устройство переходит в режим диагностирования.

Технические средства приоритетного обслуживания диагностируемых объектов (триггеры 16. I, .,,, 16,N и 18,I,,,.,18.N, элементы И 21,1,,,,, 21.N и 23.1,...,23.Н, ИЛИ 38 и формирователи 41,1,...,41.Ы )работают аналогично техническим средствам приоритетного обслуживания работающих объектов (триггеры 15.I,,,.,15,N и 1 7. 1,,,., I 7,N, элементы И 20,1,,,,, 20,N, и 22.122.Н, ИЛИ 37 и формирователи 40. 1,. . ., 40.14) , Различие заключается в том, прохождение через элементы И 2 I .1,...,2J.N сигналов готовности объектов, поступающих

на входы 4А. I44.N устройства,

разрешают нулевые сигналы с выходов элементов ШШ 30. 1,, . ., 30.N гпотяет- ственно.

Если на выходе 55.1 конца команды регистра 3,1 присутствует единичный сигнал, в регистре 2.1 хранится нулевой код, т.е. на выходе элемента ИЛИ 30,1 - нулевой сигнал, то на выход коммутатора 8,1 проходит начальный адрес микропрограммы диагностирования, хранимый в тумблерном регисре 42.1. Поэтому, если устройство на данном такте работы обслуживает 1-й объект, по окончании этого такта в ргистр 2,1 будет записана первая микрокоманда микропрограммы диагностирования 1-го объекта.

На выходах Диагностика 54,1 и начала диагностики 53,1 регистра 3,1 появляются единичные сигналы, а на выходе 55,1 - нулевой сигнал. Элемент И 25.1 оказывается открытым, и при следующем обслуживании 1-го объекта в регистр 4,1 возврата записывается адрес диагностической команды, а в регистр 3,1 - очередная диагностическая микрокоманда. При этом единичный сигнал на выходе .53.1 начала диагностики пропадает и поэтому и информация в регистре 4,1 возврата будет храниться до начала очередной диагностической команды, В остальном устройство функционирует анало1 ично его работе в режиме управления.

Если в адрес 1-го объекта до завершения его диагностирования поступает код операции, то устройство ра- ботает с 1-м объектом в режиме управления, а по завершении микропрограм- Nbi на выходе 55,1 имеется, единичный сигнал), если не поступает очередной код операции, на выход коммутато- ра 8,1 передается адрес, хранящийся в регист1эе 4,1 (возврата), В режиме диагностирования при обслуживании 1-го. объекта его диагностирование будет продолжено с начала той диагностической команды, во время выполнения которой оно бьто прервано.

По завершении микропрогр аммы диагностирования 1-го объекта на выходе 55,1 конца команды и 54,1 Диагности

ка присутствуют единичные сигналы, поэтому на выходе элемента И 26.1 появляется единич1мй сигнал, а на выходе 52.1 - код отказа (результат ди

g

,.

5

0

5

агностирования объекта) . Единичный сигнал с выхода элемента И 26.1 за- гтрещает прохождение сигнала готовности от 1-го объекта через элемент И 21.1 и поэтому диагностироваться i-й объект повторно не будет до тех пор, пока он не выполнит очередную №1кропрограмму управления. Единичный сигнал с выхода элемента И 26,1 также запрещает вьщачу кода отказа с выхода 52.1 микроопераций регистра 3,1 через блок элементов И 29,1 на выход 49.1 микроопераций и. открывает дешифратор 10, на выходе 49.1 которого появляется сигнал, соответствующий номеру отказавшего блока 1-го объекта.

Если на начало такта работы ни от- одного из 1+N-ro объектов не поступило сигнала готовности, то на выходах элементов ИЛИ-НЕ 35 и 36 появятся единичные сигналы, а на выходе элемента И-НЕ 27 - нулевой сигнал, который выключит триггер 14, Если впоследствии сигналы готовности поступят, то устройство будет работать аналогично тому, как оно работало при включении.

Останов ,,устройства происходит по единичному сигналу, поступившему на вход 47 устройства.

Возможность снятия кодов операций, поступаюи(их на входы 42,1,,,,, 42.N устройства,или их замены на очередные определяется устройством высшего уровня по сигналам, поступающим на выходы 50 и 51 устройства.

Формула изобретения

Устройство для микропрограммного управления и контроля, содержащее узел памяти, первую и вторую группы по N регистров, N коммута торов адреса, триггер запуска, генератор импульсов, элемент И-НЕ, элемент И, два триггера управления, формирователь импульса, выход узла памяти подключен к информационным входам N регистров второй группы, а выход каждого коммутатора адреса - к соответствующему адресному входу узла памя- 1И, прямой выход триггера запуска соединен с входом генератора импульсов, выход которого подключен к пер- входу элемента И, соединенного BTopbiM входом с прямым выходом первого триггера управления, а S- и

91

R-входы триггера запуска подключены к входам пуска и останова устройства соответственно, отличаю- И1 е е С я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства и расширения области его ттримепения путем диагностирования объектов управления в режиме ожидания, в устройство введены восемь групп из N элементов И, три группы из Ы формирователей импульса, два элемента ИЛИ-НЕ, два элемента ИЛИ, группа N блоков элементов И, N дешифраторов отказов четыре группы по N элементов ИЛИ, третья группа из N регистров, группа из N блоков задания начального адреса микрокоманды, четыре группы N 1К-триггеров и группа из переключающих элементов, первый и второй триггеры управления выполнены в виде 1К-триггеров, выход узла памяти подключен к D-входам регистров второй группы, выходы разрядов микроопераций каждого из которых- со- едикёны с инАормационными входами одноименного дешифратора отказов и прямыми входами одноименного блока элементов И, выход разряда Начало диагностики - с первым прямым входом одноименного элемента И третьей группы, выход разряда Диагностика С первым входом одноименного элемента И второй группы и первым входом одноименного элемецта ИЛИ третьей группы, выход разряда Конец команды - с первым и вторым прямыми и с первым инверсным управляющими входами одноименного коммутатора адреса и с вторым входом одноименного элемента ИЛИ третьей группы, а выходы разрядов Адрес и код логических условий - с первым информационным входо одноименного коммутатора адреса и информационным входом одноименного регистра третьей группы, выход генератора импульсов подключен к С-входу первого триггера управления и соединен с прямыми входами Н элементов И первой группы, выход каждого из которых подключен к С-нходу одноименного регистра первой группы, соединенного выходами с входами одноименного элемента ИЛИ первой группы и вторым информационным входом одноименного коммутатора адреса, пыход элемента И-НЕ подключен к I- и R-входам первого триггера управления, выход элемента И - к Т- и С-нхоллм второго

10

15

20

25

762

30

35

40

5

0

5

I10

триггера управления и ин(1)ормл щонным входам N переключающих злементон группы, выход каждого элемента ИЛИ первой группы связан с третьим прямым управляющим и вторым и третьим инверсными управляю Г1ими вxoд,n одноименно г о коммутатора адресл, с вто- Р1.ГМ входом одноименного элемента И второй группы, с инверсным входом одноименного элемента И третьей группы, с инверсным входом одноименного элемента И первой группы, с первым входом одноименного элемента И четвертой группы и с первым инверсным входом одноименного элемента И шестой группы, выход каждого элемента И четвертой группы подключен через одноименный (Ьормирователь импульса группы к З-входу одноименного 1К-триг гера первой группы, прямой выход каждого из которых соединен с первым прямым входом одноименного элемента И пятой группы и соответствующим входом первого элемента ИЛИ-НЕ, подсоединенного выходом к первому входу элемента И-НЕ и через формирователь импульса к R-входу второго триггера управления, прямой выход которого связан с вторы(и прямыми входами элементов И пятой группы и первыми инверсными входами элементов И седьмой группы, выход разрядов каждого регистра третьей группы подключен к входам одноименного элемента ИЛИ четвертой rpynni i и третьему информационному входу одноименного коммутатора адреса, четвертьй информационный вход которого соединен с выходом одноименного блока задания начального адреса микрокоманды, а чеч -ертые инверсный и прямой управляющие входы - с выходом одноименного элемента ИЛИ четвертой группы, выход каждого элемента пятой группы связан с S-входом одноименного 1К-триггера третьей группы, прямым выходом подключенного к первому управляющему входу одноименного переключающего элемента группы и соответств пощему входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с одним инверсным )1ходом всех элементов И пятой группы, выход каждого элемента И 1аестой группы через одноименный формирователь импульса третьей группы подключен к S-входу одноименного 1К-триггера второй группы, связанного прямым РЫХОДОМ с прямым входом одноименного )Л1;мента И седь11

мой группы и с соответствующим входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ, прямой выход каждого IK- триггера третьей группы подключен к первому входу одноименного элемента ИЛИ второй, группы, вьпсод каждого элемента И седьмой группы соединен с S-входом одноименного 1К-триггера четвертой группы, связанного прямым выходом с вторым управляющим входом одноименного переключающего элемента группы, с .вторым входом одноименного элемента ИЛИ второй группы и с соответствующим входом второго элемента ИЛИ, выходом подключенного к вторым инверсным входам всех элементов И седьмой группы, выход каждого переключающего элемента группы соединен с С- и К-входами одноименных 1К-триг- геров всех четвертых групп, с вторым прямым входом одноименного элемента; И третьей группы и с С-входом одноименного регистра второй группы, выход разряда Диагностика каждого из ко- тор/ых подключен к пер вому входу, а выход разряда Конец команды - к второму входу выходом соединенного с. управляющим входом одноименного де- щифратора отказов, инверснь1м входом одноименного блока элементов И и вторым инверсным входом одноименного элемента И шестой группы, выход разряда Конец команды каждого регистра второй группы подключен через одноименный формирователь импульса пер762112

вой группы к R-входу одноименного регистра первой группы, выход каждого элемента ИЛИ третьей группы соединен с пятым прямым управляющим входом одноименного коммутатора адреса, выход каждого элемента И второй группы - с пятым инверсным управляющим входом одноименного коммутатора адре

са, выход каждого элемента ИЛИ второй группы подключен к соответствующему управляющему входу узла памяти, прямой выход каждого 1К-триггера первой группы соединен с другими инверсными входами всех последующих элементов И пятой группы, прямой выход каждого 1К-триггера второй группы связан с третьими инверсными входами всех последующих элементов И седьмой группы информационный вход каждого регистра первой группы подключен к одноименному входу группы входов задания кода операции, второй вход каждого элемента И четвертой групп - к прямому входу одноименного элемента И шестой группы и одноименному входу группы входов готовности объектов, выход каждого дешифратора отказов соединен с одноименным выходом группы выходов отказов, выход каждого блока элементов И - с одноименным выходом группы выходов микроопераций, а выходы Конец команды и Диагностика регистров второй группы - с группой выходов Конец команды и Диагностика уст

ройства.

fflt

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах и системах управления и диагностирования цифровых объектов. Цель изобретения - повышение производительности и расширение области применения устройства путем исключения простоев при опросе готовности объектов и организации мультипрограммной реализации алгоритмов управления и диагностирования с учетом приоритетов. Устройство содержит узел памяти, группы регистров, триггер запуска, элементы И-НЕ, И, переключающие элементы, группу дешифраторов отказов, генератор синхроимпульсов, триггеры, группы элементов И и ИЛИ, группы формирования импульса, группу блоков задания начального адреса микрокоманды. 2 ил.