ВСЕСОЮЗНАЯ IГ}ШНТНО»Т?ХШ1':?'-КД5^ ВИЕЛИО^г^'Д f Советский патент 1972 года по МПК G06F11/22 

Изобретение относится к вычислительной технике. Устройство может быть иснользовано в вычислительных машинах и устройствах для автоматического контроля ЦВМ, отдельных устройств ЦВМ, блоков и модулей.

В известных устройствах управления машин для контроля цифровых схем отсутствует самоконтроль в процессе выполнения рабочих программ. Кроме того, известные устройства имеют невысокую эффективность диагностики при тестовом контроле, так как велик удельный вес отказов, при которых ВОЗМОЖНОСТЬ автоматического выполнения любых программ, в том числе контрольных, отсутствует.

Цель изобретения - обеспечение автоматического самоконтроля устройства управления и эффективной диагностики отказов, а также сокращение оборудования по сравнению с известными устройствами. Достигается она тем, что предлагаемое устройство содержит распределительный дешифратор и связанные с ним первый и второй распределительные регистры, коммутатор входов регистров и коммутатор выходов регистров, связанные соответственно со входами и выходами регистра кода, регистра адреса н регистра информации, а также с распределительным дешифратором, промежуточный регистр, сумматор и схему самоконтроля, причем входы промежуточного регистра связаны с выходами коммутатора выходов первого распределительного регистра и схемы перекодировки, входы сумматора соединены с выходами промежуточного регистра, входы коммутатора входов регистров- с выходами сумматора, входы первого распределительного регистра подключены к выходам регистра кода и сумматора, входы второго распределительного регистра - к выходам регистра кода, регистра адреса и регистра информации, входы схемы самоконтроля связаны с выходами промежуточного регистра, тактового генератора, схемы перекодировки, устройства ввода программы, а также с органами управления пульта, а выходы схемы самоконтроля подключены ко входам управления устройством ввода. Схема самоконтроля содержит дешифратор неиспользуемых символов, накапливающий

сумматор по модулю три, связанную с ним схему проверки контрольной суммы и дешифратор номера такта, выходы которого соединены со входами накапливающего сумл атора по модулю три.

На фиг. 1 приведеиа блок-схема машины

для контроля цифровых схем; на фиг. 2 -

блок-схема устройства управления; на

фиг. 3 - блок-схема схемы самоконтроля. 3 ния 2, устройства обработки 3, устройства вывода 4, устройства анализа реакции 5 и устройства воздействия 6. Связи в машине реализуются с помощью системы шин устройства управления, в которую входят шины5 синхронизации 7, кодовые шины 8, адресные шины 9, инфромационные шины выдачи 10, информационные шины триема // и шины прерывания программы 12. Все устройства машины связаны с шинами устройства управ-Ю ления на основе стандартного сопряжения. В состав устройства управления входят схема перекодировки 13, которая перекодирует принимаемые от устройства ввода симво-15 лы с кода Перфоленты в неизбыточный двоичный код; схема самоконтроля 14, осуществляюш;ая следящий контроль устройства управления и управляющая его тестовым контролем; блок 15 управления устройством вво-20 да, -.блок 16 управления тактовым генератором, тактовый генератор П; блок дешифраторов и усилителей микрокоманд 18, которые обеспечивают выполнение всех микроопераций в устройстве управления. В состав уст-25 ройства управления входят также промежуточный регистр 19, первый распределительный регистр 20, сумматор 21, который обеопечивает на его выходах получение числа на единицу большего, чем находящееся в про-30 межуточном регистре 19; коммутатор 22 входов регистров, распределительный дешифратор 23, регистр кода 24 с выходом на кодовые шины 8, регистр адреса 25, связанный с адресными шинами 9, регистр информации35 26, связанный с информационными шинами выдачи 10 и приема //, коммутатор выходов регистров 27, второй распределительный регистр 28. .Промежуточный регистр 19 и связанный с ним сумматор 21 образуют обраба-40 тывающую часть устройства управления, выходы которой с помощью коммутатора 22 входов регистров подключаются к любому из регистров 24, 25, 26. Входы обрабатывающей части с помощью коммутатора выходов ре-45 гистров 27 подключаются к выходам любого из этих регистров. Управляет коммутаторами 22 и 27 связанный с ними распределительный дешифратор, входы которого подключены к распределительным регистрам 20 и 28. Обра-50 батывающая часть используется для изменения состояния первого распределительного регистра, а также для обеспечения работы регистров 24-26 в режиме счетчиков. Кроме того, через нее информация от схемы переко-55 дирования 13 засылается в любой из регистров 24-26, а также передается из любого из них в схему самоконтроля 14. Пересылками управляет первый распределительный регистр 20, который служит для компоновки команды60 в регистрах 24-26 из символов, поступающих из схемы перекодировки 13. Второй распределительный регистр 28 управляет подключением регист ров 24-26 и отдельных 4 при использовании этих регистров в качестве счетчиков. В устройство управления входит также регистр маски 29, используемый при вьшолнении циклических подпрограмм. В этих подпрограммах коды команд в каждом цикле формируются в регистре кода 24, работающего в режиме счетчика. Каждому коду (состоянию) регистра 24 соответствует один разряд регистра маски 29, который указывает, требуется ли выполнять операцию, задаваемую этим кодом (состоянием). В качестве счетчика циклов подпрограммы используется регистр информации 26. Схема самоконтроля 14 состоит из дешифратора неиспользуемых символов 30, который обнаруживает ввод в устройство управления недопустимого (неиспользуемого) символа, накапливающего сумматора 31 по модулю три, схемы 32 проверки контрольной суммы, нолученной в сумматоре 31, и дешифратора номера такта 34, предназначенного для определения такта, в котором состояние промежуточного регистра 19 должно быть иринято в накапливающий сумматор в режиме тестового контроля устройства управления. Устройство управления 2 обеспечивает управление устройствами машины и обмен информацией между ними с использованием стандартных алгоритмов. При этом на кодовых шинах 8 оно устанавливает коды операЦий или коды обмена информацией, на адресных шинах 9-адреса устройств или присмников и передатчиков информации в них. По информационным шинам 10 выдачи информация из устройства управления побайтно передается в устройства машины, а но информациоиным шинам приема 11 - принимается в устройство управления. Шины 11 мог)т быть подключены к шинам 10 через регистр информации 26. Шины синхронизации 7 синхронизируют запуск операций в устройствах машины, а шины прерывания программы 12 используются для останова устройства ввода программы 1 на время продолжительных операций в любом из устройств 3-6 нли при обнаружении ощибок. Устройство управления использует четыре формата команд переменной длины: Формат А: метка начала команды-(код), Формат В: метка начала команды - код- (адрес). Формат С: метка начала команды - код- (байт информации). Формат D: метка начала команды - код- адрес- (байт информации), Часть команды, указанная в скобках, может содержаться в команде /г раз (). Код разделяется на две части: код формата и код операции. Метка кодируется на перфоленте одним символом (строкой пробивок). Каждая другая часть команды кодируется несколькими От устройства ввода 1 символ поступает на схему перекодировки 13 и схему самоконтроля 14. Если он оказывается недопустимым, схема 14 через блок 15 управления устройством ввода вызывает останов последнего и индицирует ошибку. Если символ допустимый, схема самоконтроля 14 через блок 16 запускает тактовый генератор 17. При этом генератор выдает пачку синхроимпульсов служебного цикла центрального управления. Если принятый символ - метка, служебный цикл состоит из одного такта. В этом такте под действием тактового генератора 17 дешифраторы и усилители микрокоманд 18 передают символ от схемы перекодировки 13 в промежуточный регистр 19 и из него - в схему самоконтроля 14, где наканливается сумма но модулю три всех допустимых символов. Одновременно устанавливается в начальное состояние первый распределительный регистр 20. На этом работа устройства управления заканчивается. Если принятый символ - не метка, служебный цикл состоит из четырех тактов. В первом такте дешифраторы и усилители микрокоманд 18 передают символ из промежуточного регистра 19 через сумматор 21, который в этом такте передает информацию без изменения, на коммутатор 22 входов регистров. Коммутатор 22 к этому моменту уже обеспечил подключение выходов сумматора 21 к той группе разрядов одного из регистров 24-26, которая соответствует состоянию первого распределительного регистра 20. Необходимая последовательность распределения символов, поступающих от устройства ввода, задается последовательностью состояний регистра 20, своей для каждого формата команды. Состояние этого регистра меняется в конце каждого служебного цикла и к приходу очередного символа от устройства ввода его место в одном из регистров 24-26 однозначно определено состоянием регистра 20. Таким образом, в первом такте информация € выходов сумматора 21 поступает в один нз регистров 24-26. Первый распределительный регистр 20 через распределительный дешифратор 23 управляет коммутатором 27 выходов регистров, который подключает ко входам промежуточного регистра 19 выходы той группы разрядов одного из регистров 24-26, в которую принималась информация в первом такте. Во втором такте служебного цикла информация из этой группы передается через промежуточный регистр 19 в схему самоконтроля 14. В третьем такте происходит передача из первого распределительного регистра 20 в промежуточный регистр /9 и в четвертом такте из регистра 19 через сумматор 21, который в этом такте добавляет единицу к проходящей через него информации,- в первый распределительный регистр 20. На основе этой информации и кода в регистре кода 24 образуется новое состояние первого распределительного регистра 20. На этом слулсебный цикл заканчивается. Если принятый символ является последним символом кода в формате А, адреса в формате В, байта информации в форматах С и D, то по окончании служебного цикла блок управления 16 снова заплткает тактовый генератор 17, который выдает на шины синхронизации 7 пачку синхроимпульсов рабочего цикла устройства управления. Если длительность операции в каком-либо из устройств машины в рабочем цикле превышает интервал между соседними символами от устройства ввода, то при появлении очередного символа блок 15 управления устройством ввода опрашивает одну из шин 12 прерывания программы и, если на ней присутствует сигнал задержки операции, останавливает устройство ввода /. При этом символ запоминается в схеме перекодировки 13. После снятия сигнала задержки операции блок управления 15 через блок управления 16 запускает тактовый генератор 17 и включает устройство ввода /. В некоторых операциях, задаваемых кодами команд формата А и D, регистр адреса 25 используется как счетчик (это необходимо для передачи и обработки информации переменной длины в устройствах машины). При этом в одном из тактов рабочего цикла во втором распределительном регистре 28 на основе состояния регистра 25 формируется код, который обеспечивает с помошью коммутаторов 22 и 27 подключение к обрабатываюш,ей части той группы разрядов регистра 25, в которой находится разряд, изменяющий состояние с «О на «1 при прибавлении единицы к содержимому этого регистра. В результате выбранная группа разрядов регистра 25 превращается в счетчик, который срабатывает за два следующих такта. Все младшие группы (по отношению к выбранной группе) при этом гасятся. Аналогичным образом в режиме счетчика могут работать часть регистра кода 24 и регистр информации 26. Это используется в циклических подпрограммах. Один цикл подпрограммы состоит из операций, соответствующих последовательности кодов, образуемых в регистре 24 как в счетчике. Перед пуском подпрограммы одна из команд (формата С) засылает маску в регистр информации 25 и через него в регистр маски 29. Другая команда, также формата С, засылает в регистр 25 число циклов подпрограммы, представленное в обратном коде. Далее следует команда (формата А) пуска подпрограммы. Рабочий цикл этой команды состоит из чередующихся частей - вспомогательной и основной. Во вспомогательной части цикла к коду в регистре 24 добавляется единьща (первый раз часть регистра 24, работающая как счетчик, просто гасится), и блок 16 управления тактовым генератором анализирует раз7коду. Если в этом разряде находится «1, то в основной части рабочего цикла тактовый генератор 17 выдает пачку синхроимпульсов на шины синхронизации 7. Код в регистре кода 24, у которого в части регистра, работаю-5 щей счетчиком, находится комбинация «все едипицы, соответствует операции проверки окончания подпрограммы. В этой операции блок 16 управления тактовым генератором анализирует регистр информации 26, которыйЮ работает как счетчик циклов подпрограммы. Еслн в нем содержится число , где К- число разрядов в регистре 26, то блок 16 остаиавливает тактовый генератор 17. На этом выполнение подпрограммы заканчивается. Ее-15 ли число в регистре 26 не равно , то оно увеличивается на единицу указанным выше способом, а разряды регистра кода 24, работающие счетчиком, гасятся и начинается иовый цикл подпрограммы.20 Схема самоконтроля 14 обеспечивает еледящий контроль устройства управления и исиользуется в качестве управления контролем при тестовом контроле. Следящий контроль обеспечивается следу-25 ющим образол. Каждый принятый от устройства ввода / символ проверяется дешифратоpOiM неиспользуемых символов 30. Если символ неиспользуемый, дешифратор 30 через блок 15 останавливает устройство ввода, и30 ошибка индицируется. Если символ используемый (допустимый), он суммируется с предыдущим содержимым накапливающего сумматора 31 по модулю три. В систему команд машины входит команда «Проверить сумму 35 (формат С). В этой команде в байте информации записывается число, дополняющее содержимое сумматора 31 до трех. В рабочем цикле этой команды состояние сумматора 31 опрашивается схемой 32 проверки контроль-40 ной суммы. Если она не равна трем, схема 32 через блок 15 останавливает устройство ввода. В программах машины указанная команда чередуется с рабочими командами. обеспечивая проверку правильности ввода и45 засылки символов в регистры 24-26. П|ри тестовом контроле используются три специальные команды - «Сравнить сумму с единицей, «Сравнить сумму с двойкой, «Сравнить сумму с тройкой. Каждая из50 этих команд кодируется одним символом из числа не используемых в рабочих программах. При тестовом контроле с помощью органов управления пульта блокируется деиствне дешифратора неиспользуемых символов55 30 и устанавливается номер такта служебного цикла, в котором накапливающий сумматор 31 должен принять число из промежуточного регистра 19 (этот такт обнаруживается дешифратором номера такта 34). Затем, в60 зависимости от правильного значения суммы, используется одна из указанных команд, по которой схема 32 проверки контрольной суммы опрашивает выходы накапливающего сумматора 31. Если его содерл имое не равно65 8 числу, указанному в названин команды, то схема 32 через блок управления 15 останавливет устройство ввода. Поскольку контрольные команды кодируются ненспользуемыми символами, которые не вызывают зануска устройства уиравления (за исключением схемы самоконтроля), они могут вставляться менаду любыми рабочими командами и их отдельными символами. Как следует из опнсания служебного цикла в первом такте, таким образом может быть приведена правильность работы цепи: схема перекодировки 13 - промежуточный регистр 19; во втором такте - цепи: сумматор 21 на передачу- коммутатор входов регистров 22, любая группа разрядов регистра кода 24, или регистра адреса 25, или регистра информации 26, коммутатор выходов регистров 27, в третьем и четвертом тактах - цепи: сумматор 21 на сложение - первый распределительный регистр. В результате такой пространственно-временной локальности тестов обеспечивается высокая точность диагностики. Поскольку контрольные команды выполняются за один такт, работа схемы 32 проверки контрольной суммы синхронизируется не тактовым генератором 17, а непосредственно маркерами устройства ввода /. Для того чтобы тестовый контроль был возможен, требуется, чтобы были исправны накапливающий сумматор 31, схема проверки контрольной суммы 32, дешифратор номера такта 34, частично дешифратор неиспользуемых символов 30 и частично блок 15 управления устройством ввода, что составляет 5-10% всего оборудования устройства управления. Наряду с рассмотренным тестовым контролем устройства управления возможен обычный его тестовый контроль в составе машины, Предмет изобретения Устройство управления машины для контроля цифровых схем, содержащее тактовый генератор, регистры кода, адреса и информации, коммутатор входов этих регистров, распределительные регистры и дешифраторы, схему перекодировки символов устройства ввода, блок управления устройством ввода и сумматор, отличающееся т&и, что, с целью обеспечения следящего и тестового самоконтроля и экономии оборудования, оно содержит коммутатор выходов регистров, промежуточный регистр и схему самоконтроля, первые входы коммутатора выходов регистров соединены с выходами регистра кода, вторые входы с выходами регистра адреса, третьи - с выходами регистра информации, выходы коммутатора выходов регистров соединены с первыми входами промежуточного регистра, вторые входы которого соединены с выходами первого распределительпого регистра, треть:; входы промежуточного регистра соединены с выходами распределительного дешифратора, а четвертые входы - с выходами схемы перекодировки, выходы промежуточного регистра соединены со входами сумматора, выходы которого соединены со входами первого распределительного регистра, первые входами схемы самоконтроля и первыми входами коммутатора входов регистров, вторые входы коммутатора входов регистров соединены с выходами распределительного дешифратора, первые выходы коммутатора входов регистров соединены со входами регистра кода, вторые-со входами регистра адреса, а третьи - со входами регистра информации, вторые входы схемы самоконтроля соединены с выходами схемы перекодировки, входы которой соединены с выходами устройства ввода, третьи входы схемы самоконтроля соединены с выходами устройства ввода, четвертые - с выходами органов управления пульта, пятые--с выходами тактового генератора, а выходы схемы самоконтроля соединены со входами блока управления устройством ввода.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения локальности тестов и сокрагцепия оборудования в нем, схема самоконтроля содержит дешифратор неиспользуемых символов, накапливаюш.ий сумматор

по модулю три, схему проверки контрольной суммы и дешифратор номера такта, первые входы дешифратора неиспользуемых символов соединены с выходами схемы перекодировки, вторые входы дешифратора неиспользуемых символов соединены с выходами устройства ввода и с первыми входами схемы проверки контрольной суммы, третьи входы соединены с выходами органов управления

пульта, первыми входами дешифратора номера такта и вторыми входами схемы проверки контрольной суммы, а выходы дешифратора неиспользуемых символов соединены со входами блока управления устройством

ввода, вторые входы дешифратора номера такта соединены с выходами тактового генератора, а выходы дешифратора номера такта соединены с первыми входами накапливающего сумматора по модулю три, вторые входы которого соединены с выходами сумматора, а выход соединен с третьими входами схемы ироверки контрольной суммы, четвертые входы схемы проверки контрольной суммы соединены с выходами блока дешифраторов и усилителей микрокоманд, а выходы схемы проверки контрольной суммы соединены со входами блока управления устройством ввода.

От /7ff/n dnsHO Zl

От длона 1 Л5л оку М

ifs г