Микропрограммный процессор с восстановлением при сбоях Советский патент 1979 года по МПК G06F15/00 G06F11/00 

1

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано, в частности, при проектировании процессоров с контролем.

Известен микропрограммный процессор с восстановлением при сбоях, содержащий блок регистров, блок сопряжения с памятью, блок управления и синхронизации, память микрокоманд с регистром микрокоманды и регистр адреса микрокоманды 1. Однако такое устройство имеет низкое быстродействие.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является микропрограммный процессор с восстановлением при сбоях 2, содержащий блок регистров, первый выход которого через коммутатор выдачи соединен с первым входом блока сопряжения с памятью и первым входом арифметическо-логического блока, второй вход которого соединен со вторым выходом блока регистров, а выход - с первым входом блока контроля и первым входом блока регистров, второй вход которого соединен с полем приема регистра микрокоманды. Поле выдачи соединено со входом коммутатора выдачи, поле кода микрокоманды - с третьим входом арифметическо-логического блока и вторым входом блока сопряжения с памятью, поле адреса - с первым входом регистра адреса микрокоманды, выход которого соединен с первым входом памяти микрокоманд, второй вход которой соединен с первым выходом блока управления и синхронизации, а выход - со входом регистра микрокоманды. Выход последнего соединен со вторым входом блока контроля, третий вход которого соединен со вторым выходом блока управления и синхронизации, а первый выход - со входом счетчика сбоев. Выход счетчика сбоев соединен со входом блока управления и синхронизации, третий выход которого соединен с третьим входом блока сопряжения с памятью, выход которого соединен с третьим входом блока регистров, а четвертый вход - с четвертым выходом блока управления и синхронизации.

Однако в известных устройствах при обнаружении сбоя повтор микрокоманды не всегда возможен, так как имеются микрокоманды, в которых результат передается в регистр, хранивший исходный операнд.

При обнаружении сбоя в таких микрокомандах в известных устройствах организуется повтор команды или повтор программы с контрольных точек, организованных при составлении программы. Это усложняет устройство и замедляет его работу.

Целью изобретения является повышение быстродействия и упрош,ение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в предложенный микропрограммный процессор с восстановлением при сбоях, содержаш,ий блок сопряж.ения с памятью, блокпамяти микрокоманд, блок регистров, блок управления и синхронизации, регистр микрокоманды, регистр адреса микрокоманды, коммутатор выдачи, арифметическо-логический блок, блок контроля, счетчик сбоев, причем первый, второй, третий и четвертый выходы регистра микрокоманды соединены соответственно с первым входом регистра адреса микрокоманд, с первым входом блока регистров, с первым входом блока контроля, с управляюилим входом коммутатора выдачи, выход которого соединен с первым входом арифметическо-логического блока и первым входом блока сопряжения с памятью, выход арифметическо-логического блока соединен со вторыми входами блока контроля и блока регистров, второй выход которого соединен со вторым входом арифметическологич.еского блока, пятый выход регистра микрокоманды соединен с третьим входом арифметическо-логического блока и со вторым входом блока сопряжения с памятью, выход которого соединен с третьим входом блока регистров, первый выход блока контроля соединен со входом счетчика сбоев, выход которого соединен со входом блока управления и синхронизации, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым входом блока памяти микрокоманд, с третьим входом блока контроля, с четвертым входом блока регистров, с третьим входом блока сопряжения с памятью, выход блока памяти микрокоманд соединен с первым входом регистра микрокоманды, введены коммутатор приема, первый и второй элементы И, регистр адреса приема, регистр исходной информации, регистр адреса повтора. Первый выход блока регистров соединен с первым входом коммутатора приема, выход которого соединен с четвертым входом блока контроля и первым входом регистра исходной информации. Второй выход регистра микрокоманды соединен со вторым входом коммутатора приема и первым входом регистра адреса повтора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И. Выход первого элемента И соединен со вторым входом регистра микрокоманды. Второй выход блока контроля соединен со вторыми входами регистра адреса

приема, регистра исходной информации и регистра адреса микрокоманды и с первым входом регистра адреса повтора, выход которого соединен с первым входом второго 5 элемента И. Выход второго элемента И соединен с третьим входом регистра микрокоманды. Выход регистра адреса микрокоманды соединен со вторым входом регистра адреса повтора. Третий выход блока контроля соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, а выход регистра исходной информации - с пятым входом блока регистров.

Структурная схема микропрограммного процессора показана на чертеже. .

5 Процессор содержит блок сопряжения с памятью 1, блок регистров 2, блок управления и синхронизации 3, память микрокоманд 4, регистр микрокоманды 5 с полями кода микрокоманды 6, номера выдачи 7, номера приема 8, адресного поля 9, регистр адреса

микрокоманды 10, коммутатор выдачи 11, арифметическо-логический блок 12, блок контроля 13, счетчик сбоев 14, коммутатор приема 15, регистр исходной информации 16, регистр адреса приема 17, регистр адреса

5 повтора 18, первый элемент И 19 и второй элемент И 20.

При работе процессора команды и данные считываются из памяти через блок сопряжения с памятью 1 и передаются в блок регистров 2, в котором также хранятся промежуточные результаты вычислений. Блок управления и синхронизации 3 организует временную диаграмму работы блока сопряжения с памятью 1, а также тактирует работу блока регистров 2 и других блоков проJ цессора.

В процессоре используется микропрограммный принцип управления. Микрокоманды хранятся в памяти микрокоманд 4 и считываются в регистр микрокоманд 5, который имеет несколько полей. Поле кода микроо команды 6 управляет блоком сопряжения с памятью 1 и арифметическо-логическим блоком 12, один из входов которого соединен с регистром операнда блока регистров 2, а ко второму входу может быть подключен любой регистр блока регистров 2 с помощью коммутатора выдачи 11. Номер подключаемого регистра определяется полем выдачи 7 регистра микрокоманды 5.

Обработанная в арифметическо-логическом блоке 12 информация может быть

0 передана в любой регистр блока регистров 2, номер которого определяется полем номера приема 8 регистра микрокоманды 5. Адресное поле 9 определяет адрес следующей микрокоманды и передается в регистр адреса микрокоманды 10, который уп равляет выборкой информации из памяти микрокоманд 4. Регистр адреса повтора 18 хранит адрес предыдущей микрокоманды, необходимый для повтора микрокоманды в

случае сбоя. При отсутствии сбоев перед каждым приемом информации в регистр адреса микрокоманды 10 его старое содержимое передается в регистр адреса повтора 18. При наличии сбоя эта передача блокируется.

Блок контроля 13 контролирует работу арифметическо-логического блока 12, правильность выбора микрокоманды в регистр микрокоманд 5, а также работу блока регистров 2. При этом коммутатор приема 15, один из входов которого подключен к полю приема регистра микрокоманды 5, подключает к своему выходу выход регистра, в который будет передан результат выполнения текущей микрокоманды. До момента прихода импульса приема в блок регистров 2 на выходе коммутатора приема 15 будет исходная информация, а после импульса приема- результат выполнения микрокоманды.

В прощессоре используется контроль по четности передаваемой и преобразуемой информации. При записи информации в блок регистров контрольный разряд всегда дополняет ее до нечетной, поэтому на выходе коммутатора приема 15 информация вместе с контрольным разрядом должна быть нечетной, что и проверяется блоком контроля 13.

Перед приемом информации в блок регистров 2 исходная информация с выхода коммутатора приема 15 переписывается в регистр исходной информации 16, а номер приема - в регистр адреса приема 17. После приема результата в блок регистров 2 блок контроля 13 проверяет четность принятой информации на выходе коммутатора приема 15, а также правильность работы арифметическо-логического блока 12 и регистра микрокоманды 5.

Если обнаружен сбой, то прием в регистр исходной информации 16, регистр адреса приема 17 и регистр адреса повтора 18 блокируется. При этом регистр адреса микрокоманды 10 гасится, и из ь левой ячейки памяти микрокоманд 4 читается микрокоманда, у которой в поле кода микрокоманды 6 записан код передачи, в поле номера выдачи 7 - номер регистра исходной информации 16, а остальные поля погашены.

Во время чтения данной микрокоманды блок контроля 13 через элементы И 19 и 20 подключает регистр адреса приема 17 ко входу поля номера приема 8, а регистр адреса повтора 18 - к адресному полю 9 регистра микрокоманды 5. Таким образом, данная микрокоманда осуществляет передачу содержимого регистра хранения исходной информации 16 в тот регистр, где она была до сбоя, а в регистр адреса микрокоманды 10 передает содержимое регистра адреса повтора 18. Следующей повторяется микрокоманда, на которой обнаружен сбой, с восстановленной исходной информацией.

Счетчик сбоев 14 при этом считает количество повторов. Если он переполняется, то в блок управления и синхронизации передается сигнал, фиксирующий отказ оборудования и переводящий процессор в режим диагностики отказа.

Таки.м образом, в процессоре при сбоях осуществляется автоматическое повторение микрокоманд, на которых обнаружен сбой, и при ликвидации сбоя автоматически продолжается нормальное выполнение следующих микрокоманд.

Упрощение устройства достигается за счет исключения, по сравнению с прототипом, оборудования, определяющего допустимый уровень повтора. При этом, поскольку при сбое осуществляется повтор предыдущей микрокоманды, существенно уменьщается время восстановления по сравнению с прототипом, в котором при некоторых сбоях осуществляется повтор программы с контрольных точек.

Формула изобретения

Микропрограммный процессор с восстановлением при сбоях, содержащий блок сопряжения с памятью, блок памяти микрокоманд, блок регистров, блок управления и синхронизации, регистр микрокоманды регистр адреса микрокоманды, коммутатор выдачи, арифметическо-логический блок, блок

контроля и счетчик сбоев, причем первый, второй, третий и четвертый выходы регистра микрокоманды соединены соответственно с первым входом регистра адреса микрокоманд, первым входом блока регистров, первым входом блока контроля и с управляющим входом блока коммутатора выдачи, выход которого соединен с первым входом арифметическо-логического блока и первым входом блока сопряжения с памятью, выход арифметическо-логического блока соединен

со вторыми входами блока контроля и блока регистров, второй выход которого соединен со вторым входом арифметическо-логического блока, пятый выход регистра микрокоманды соединен с третьим входом ариф, метическо-логического блока и со вторым входом блока сопряжения с памятью, выход которого соединен с третьим входом блока регистров, первый выход блока контроля соединен со входом счетчика сбоев, выход которого соединен со входом блока управления и синхронизации, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с первым входом блока памяти микрокоманд, третьим входом блока контроля, четвертым входом блока регистров и третьим входом блока сопряжения с

55 памятью, выход блока памяти микрокоманд соединен с первым входом регистра микрокоманды, отличающийся тем, что, с целью повыщения быстродействия и упрощения, в

него введены коммутатор приема, первый и второй элементы И, регистр адреса приема, регистр исходной информации и регистр адреса повтора; первый выход блока регистров соединен с первым входом коммутатора приема, выход которого соединен с четвертым входом блока контроля и первым входом регистра исходной информации; второй выход регистра микрокоманды соединен со вторым входом коммутатора приема и первым входом регистра адреса повтора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И; выход первого элемента И соединен со вторым входом регистра микрокоманды; второй выход -блока контроля соединен со вторыми входами регистра адреса приема, регистра исходной информации и регистра адреса микрокоманды и первым входом регистра адреса повтора, выход которого соединен с первым входом второго элемента И; выход второго элемента И соединен с третьим входом регистра микрокоманды; выход регистра адреса микрокоманды соединен со вторым входом регистра адреса повтора; третий выход блока контроля соединен со вторыми входами первого и второго элементов И, а выход регистра исходной информации - с пятым входом блока регистров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент Англии № 1444175, кл. G 4 А 1976.

2.Патент США № 3618042, кл. 340-172.8, 1972.