Микропрограммное устройство управления с контролем Советский патент 1991 года по МПК G06F9/22 G06F11/00 

1

(21)4351558/24

(22)26.10.87

(46) 15,01.91. Бкш„ № 2 (72) А„К0 Шабанов (53) 681.3(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1140121, кл, G 06 F 9/22, 19830

Патент Японии № 66-3219, кл, G 06 F 11/10, 1982,

-(.54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ С КОНТРОЛЕМ

(57)Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в контроллерах систем с резервированием. Цель изобретения - повышение отказоустойчивости за счет выполнения последовательности микрокоманд завершения после обнаружения ошибок в работе, за счет изменения режимов формирования адреса и декодирования выходного слова памяти без увеличения его длины. Устройство содержит узел 1 Формирования следующего адреса, счетчик 2 (регистр адреса), блок 3 постоянной памяти, узел 4 контроля, триггер 5 ошибки, триггер 11 пуска генератор 10 тактовых ИМПУПЬООН. В устройстве обеспечивается Нормирование на выходах 18 кодов микрокоманд, выборка глетл кшвгк адресов №- крокоманд по коду микрокоманды,потт адреса в -зависимости о г воздействии на входах 17, а также обнаружение и фиксация Факта обнаружения ошибки в слове микрокоманды. Триггер 7 строба, шифратор 6 ц ЭПРМРНТ И 9 обеспечивает после фиксации ошиоки в трип епе 5 переход к пес шцоваiепь ом выполнению микрокоманд npoiрам ы аварийного завершения, начн шя с нулевого адреса. Поичсм помехоустойчивое кодирование этих команд обеспечивается без увеличения длины слова памяти за счет устранение функциональных полей обычных микрокоманд, не используемых при аварийном завершении работы,, Устройство дополнительно имеет вход 12 останова и выходы аварийного управления 16, и синхронизации 14. 4 ил.

i

fXesa

fuss,

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение в контроллерах ввода-вывода систем с резервированием, например мультипроцессорных

Цеть изобретения - повышение отказоустойчивости за счет выполнения последовательности микрокоманд завершения после обнаружения ошибок в работе, за счет изменения режимов формирования адреса и декодирования выходного слова памяти без увеличения его длины.

Эффект повышения надежности работы достигается путем изменения режимов, формирования адреса и декодирования выходного слова памяти. Возможность достижения указанного эффекта без увеличения длины выходного слова па- мяти объясняется различием принципов использования информации в выходном слове памяти на различных этапах работы. Если в основном режиме работы выходное слово памяти должно нести информацию об использовании управляющих сигналов, правилах выбора следующего адреса обращения, изменении выходных сигналов на данном шаге и иметь небольшую избыточность для обеспечения текущего контроля, то после обнаружения ошибки с переходом в режим аварийного завершения, .при котором внешние управляющие сигналы не анализируются, а адреса изменяются по жесткому закону, вся длина выходного слова памяти используется для помехоустойчивого кодирования команды об изменении выходных сигналов аварийного управления на данном шаге

На фиг. 1 приведена структурная схема микропрограммного устройства управления с контролем; на фиг„ 2 - временные диаграммы работы устрой-

СТВЗо

Устройство (фиг. 1) содержит узе I формирования следующего адреса, счетчик 2, блок 3 постоянной памяти, узел 4 контроля, первый 1К-триггер 5 ошибки, шифратор 6, второй 1К-тригге 7 строба, демультшшек,сор 8, элемент И 9, генератор 10 тактовых импульсов, триггер 11 пуска, вход 12 останова устройства, вход 13 пуска устройства, выход 14 синхронизации устройства, выход 15 ошибки устройства, выход 16 аварийного управления устройства, вход 17 кода операции устп-

JQ

5 20 25п .„

,

55

ройства, выход 18 микрокоманд устройства

Устройство работает следующим образом.

После прихода пускового импульса на вход 13 пуска устройства триггеры 5 ошибки и 7 строба устанавливаются в нулевое состояние, а триггер 11 пуска - в единичное, при этом на вход разрешения генератора 10 тактовых импульсов поступает разрешающий потенциал, и он начинает формировать на своих выходах две последовательности сдвинутых импульсов (фиг.2-4)„ Поскольку с выхода триггера ошибки на управляющий вход демультиплекср- ра 8 поступает нулевой сигнал, то импульсы с второго выхода генератора 10 тактовых импульсов через демуль- типлексор 8 будут поступать на вход записи счетчика 2, и по первому переднему фронту в него будет занесен адрес, сформированный узлом 1 формирования следующего адреса на основании кода операции, внешних условий и других управляющих сигналов, поступающих на вход 170 Слово микрокоманды, соответствующее выбранному адресу, появится на выходе блока 3 постоянной памяти о Контроль микрокоманды выполняется с целью повышения достоверности функционирования на каждом шаге о Для этого узлом контроля может Сыть, например, простая схема контроля на четность выходного слова памяти или более сложная схема, определяющая принадлежность выходного слова памяти к множеству допустимых кодов микрокоманде, Если к моменту прихода с первого выхода генератора 10 тактовых импульсов заднего фронта импульса единичный сигнал ошибки на выходе узла 4 контроля не сформирован, то комбинация выходного слова микрокоманды безошибочна и внешние исполнительные устройства могут фиксировать и обрабатывать код микрокоманды, поступающий с выходов 18 микрокоманд устройства по заднему фронту импульса на выходе

14синхронизации. Признаком безошибочности комбинации для этих устройств является нулевой сигнал на выходе

15ошибки устройства о По следующему переднему фронту импульса на втором выходе генератора 10 тактовых импульсов в счетчик 2 будет записан следующий адрес ткрокоманды, который

51

к этому моменту сформирует узел 1 формирования следующего адреса по результатам выполнения микрокоманды, поступившей на ее вторую группу лхо- дов, с учетом значений управляющих сигналов на входах 17 управления,. Этот процесс формирования последующих адресов и выполнения соответст- вующих им микрокоманд будет продолжаться до поступления на вход 12 останова сигнала останова, который, в частности, может быть сформирован самим устройством по завершении да- кла работьт„

Если узел 4 контроля сформирует на выходе единичный сигнал ошибки к моменту прихода заднего фронта импульса с первого выхода генератора 10 тактовых импульсов, то триггер 5 ошибки переключится в единичное состояние. Единичный сигнал на выходе триггера 5 ошибки разрешает работу шифратора 6, переключает тактовые импульсы с второго выхода генератора 10 тактовых импульсов на вход прибавления единицы в счетчике

2с помотыо демультиптексора 8 и, поступая на выход 15 ошибки устройства сигнализирует исполнительным устройствам, что они с момента получения единичного сигнала на отом выходе

не имеют права пользоваться выходами 18 микрокоманд устройства, а должны использовать выходы 16 аварийного управления, фиксируя и обрабатывая сигналы на них по заднему фронту импульсов на выходе 14 синхронизации устройства. Причем с момента переключения в единичное состояние триггера 5 ошибки по заднему сЪронту импульса на первом выходе генератора 10 импульсов до заднего фронта импульса на его втором выходе, по которому в единичное состояние переключится триггер 7 строба, на выходе элемента И 9 будет формироваться стробируюший импульс, который очисти (сбросит в О) содержимое счетчика 2о С этого момента микропрограммное устройство управления начнет выпол- нение программы аварийного завершения работы, которая записана в блоке

3постоянной памяти последовательно, начиная с нулевой ячейкис Структура слов микрокоманд программы аварийног завершения отличается от обычной,,

Они представляют собой закодированные избыточным кодом, позволяющим

5

102б6

исправлять ошибки, команды установки выходных сигналов, последовательность изменения которых обеспечивает аварийное завершение работы. Возможность применения при кодировании микрокоманд аварийного завершения избыточного кода, исправляющего ошибки без увеличения длины выходного

JQ слова памяти, обеспечивается исключением на этом этапе из микрокоманд полей адреса перехода if управления анализом входных условий, а также, возможно, сокращением набора выход1S ных сигналов управления, которые, необходимо формировать на этапе аварийного завершения Таким образом, если переход к npoi рчьме .шярипного ча- вершения вызван отказом некоторых

20 выходов блока 3 постоянной памяти, то последствия таких отказов устраняться шифратором 6, исправляющим ошибки, и непскачайные коды микрокоманд с РЫХОДОН шифратора 6

25 будут поступать на выходы 16 аварийного упражнения устройства Палее импульсы, постунашти с п горого выхода генератора 10 тактовых импульсов через дгму.ты нклексор Я на

0 вход прибщчимшч единицы, в счетчике 2 будут на ка кдом шгп о обеспечивлть увеличение слот укпмрг о адреса микрокоманды на единицу по утреннему с рон-- ту импугтьсов, оПес печитмя гем самым последовательною выборку микрокоманд программы аварийного чавертеш1я. Внешние испопннтепытые устройства при этом на каячлоп in.1,гс могут обрабатывать ноисьажепный код очередной

0 микрокоманды на рыходах 16 аварийного упрлвгюния по запихну фронту импульса па PMXOUC 14 синхронизации устройства. Последовательное выполнение микрокоманд ггарчиного завер,с шсния продолжаете ч :.о прихода на вход 12 устапопа устройства сигнала останова, которым, в частности, может быть сфор;-.грот аи самим устройством по окснчсмип- программы аварин/j ного завершения. Сигнал останова сбрасывает триггер 11 по ска, сигнал с выхода которого запрещает работу генератора 10 тактовых импульсов, останавливая тем самым работу устрой- ства.

В простейшем случае шифратор 6, исправляющий ошибки, может быть построен, например, на мажоритарных элементах, использующих тройное резервирование выходов блока 3 постоянной памяти для разрядов микрокоманд аварийного завершения.

Суть работы устройства заключается в обеспечении-выполнения устройством последовательности микрокоманд аварийного завершения работы даже после обнаружения ошибок, вызванных отказом узла 1 формирования следующего адреса, отказами отдельных выходов блока 3 постоянной памяти или цепей записи информации в счетчик 2, а также нарушением логики обмена с управляемыми устройствами, Корректное завершение работы при отказах повышает живучесть мультипроцессорных систем и систем с резервированием при использовании в них предлагаемого устройства, повышая таким образом их надежность за счет снижения возможности записаний и взаимных блокировок при отказах0

Формула изобретения

Микропрограммное устройство управления с контролем, содержащее блок постоянной памяти, узел формирования следующего адреса, счетчик, триггер пуска, генератор тактовых импульсов, узел контроля, первый 1К-триг- гер, причем вход пуска устройства соединен с входом установки в 1 триггера пуска и с входом установки в О первого IK-триггера, К-вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, вход останова устройства соединен с входом установки в О триггера пуска, выход которого соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом1 синхронизации первого IK-триггера, 1-вход второго соединен с выходом узла

контроля, вход кода операции устройства, соединен с первым информационным входом узла формирования следующего адреса, выход которого соединен с информационным входом счетчика, информационный выход которого соединен с адресным входом блока постоянной памяти, выход которого соединен

с входом узла контроля, выходом микрокоманд устройства и с вторым информационным входом узла формирования следующего адреса, отличающееся тем, что, с целью повыr шения отказоустойчивости за счет

выполнения последовательности микрокоманд завершения после обнаружения ошибок в работе, она дополнительно содержит второй IK-триггер, демулъQ типлексор, шифратор, элемент И, причем вход пуска устройства соединен с входом установки в О второго IK-триггера, К-вход которого соединен с шиной нулевого потенциала, вто5 РОЙ выход генератора тактовых импульсов соединен с выходом синхр ониза- ции устройства, информационным входом демультиплексора, с входом синхронизации второго 1К-триггера,

Q инверсный выход которого соединен с первым входом элемента И, выход которого соединен с входом установки в О счетчика, выход первого IK-триггера соединен с управляющим входом шифратора, выходом ошибки устройства, IK-входом второго IK- триггера, вторым входом элемента И, с управляющим входом демультиплексора, первый и второй выходы которого

5

соединены соответственно с входами

записи и счета счетчика, выход блока постоянной памяти соединен с информа - ционным входом шифратора, выход которого соединен с выходом аварийного управления устройства„

Вых. 1G

вых. 26 8х.ШСТ2

&к. Я СТ2

BX.APRQM

Bbix.PKOM(1B}t Вых.Сх-конт Вых.ОШ.(15 Вых.Тр.стрЛ

Вх.ксгг

8Х.+1СТ2

8ш.)

Момент срабатывания В У

дых. 1В Вых. 26

Вх.ШСП вх. Б СП

Вх.А PROM 6ЫХ.РЛОМ(18) Вых-Сх.контА Вых. ОШ 11 5}

Зш.ГдС/пр.7 &X.RCT2 &X.+1CTZ быяЖбМ

Фиг.2