Микропрограммный процессор Советский патент 1979 года по МПК G06F15/00 

Изобретение относится к вычисли тельной технике и, в частности к проектированию процессоров. Известен микропрограммный процес сор, содержащий операционный блок, оперативную память, счетчик команд, постоянную память. Однако такое уст ройство имеет относительно низкое быстродействие, так как и программы операционной систеки, и програмгФ пользователей находятсй в оперативной памяти 1. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является микропрограммный процессор, содержа щий операционный блок, связанный че рез первые вход и выход с оперативной памятью, второй выход которого соединен со входом счетчика команд, выход которого соединен со вторым входом операционного блока, третий вход которого соединен с первым выходом блока микропрограммного управ ления, второй выход которого соедивен с первым вхрдом коммутатора адреса, выход которого соединен со входом постоянной памяти, вьход которой соединен со входом блока микр nporpsMiviHoro управления 2. Недостатком известного микропрограммного процессора является потери времени.на выборку команд операционной системы из Оперативной памяти. Это особенно важно при создании многопроцессорных систем, так как в них могут возникать конфликтные ситуации при одновременном обращении нескольких процессоров к оперативной памяти. Цель изобретения - повышение быст-родёйствия процессора. Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммнв й процессор введены триггер привилегированного режима и элемент И, выход которого подключен ко второму входу .коммутатора адреса, первый вход элемента И подключен к выходу счетчика команд, звторой вход - к четвертому выходу операционного блока, а-третий вход элемента И подключен к выходу триггера привилегированного режима, вход которого, подключен к пятому выходу операционного блока, четвертый вход операционного блока подключен к выходу постоянной памяти. На чертеже дана структурная схема микропрограммного процессора. Он содержит операционный блок 1, оперативную память 2, счетчик 3 команд, блок 4 микропрограммного управления, постоянную память 5, коммутатор б адреса, триггер 7 привилегированного режима и элемент И 8.

Обработка информации в процессе производится операционным блоком 1, который выбирает команды и данные из оперативной памяти 2. Адреса выполи яегФ1Х команд хранятся в счетчике 3 команд, который увеличивает свое содержимое на единицу после выполнения Ксокдой команды. Команды переходов могут папностью менять содержимое счетчика 3 команд.

Работой операционного блока 1 управляет блок 4 микропрограммного .управления, который считывает текущие микрокоманды из постоянной памяти 5. Коммутатор б адреса адрес выбираемой микрокоманды из блока 4 микропрограммного управления на вход постоянной памяти 5.

Поскольку программы операционной систелы являются в отличие от программ пользователей постоянными, то они могут быть записаны в постоянной памяти 5. При этом ускоряется их выполнение и разгружается оперативная память, что особенно важно для многопроцессорных систем.

Работа процессора при выполнении программ операционной системы производится следующим образом.

Операционный блок 1 устанавливает триггер 7 привилегированного режима, который подключает с помощью элемента И 8 счетчик 3 команд к коммутатору 6 адреса во время выборки команды операционным блоком 1. При этом коммутатор б адреса подключает адрес команды к постоянной памяти 5, из которой она и сштывается в операционный блок 1 для исполнения.

При переходе процессора в режим пользователя -операционный блок 1 гасит триггер 7 привилегированного режма, элемент И 8 запирается и выборка :команд в операционный блок 1 производится из оперативной памяти 2.

Таким образом, введение триггера привилегированного режима и элемента И 8 позволяет уменьшитьчисло обращений к оперативной памяти 2, что повышает скорость работы процессора, особенно в многопроцессорных системах, где возникают конфликтные ситуации при одновременном обращении нескольких процессоров к оперативной памяти.

Расчеты показывают, что время работы программ операционной систекы составляет приблизительно 10% времени работы машины. Время выбора информации из постоянной памяти втрое меньше времени выбора информш ии из оперативной памяти. Поэтому увеличение скорости от внедрения изобретения может составить приблизительно 3,4%.

Формула изобретения

Микропрограммный процессор, содержащий операционный блок, оперативную память/ счетчик команд, блок микропрограммного управления, постоянную память, коммутатор адреса, первый вход которого соединен с первым выходом блока микропрограммного управления, а выход соединен со входом постоянной памяти, выход которой подключен ко входу блока микропрограммного управления, второй выход которого подключен к первому входу операционного блока, второй вход - выход операционного блока подключен ко входу - выходу оперативной памяти, третий вход и третий выход операционного блока подключены ко входу и выходу счетчика команд соответственно, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия процессора, в него введены триггер привилегированного режима и элемент И, выход которого подключен ко йторому входу коммутатора адреса, первый вход элемента И подключен к выходу счетшка команд, второй вход к четвертому выходу операционного блока, а третий вход элемента И подключен к выходу триггэра привилегированного режима, вход которого подключен к пятому выходу операционного блока, четвертый вход операционного блока подключен к выходу постоянной памяти.

Источники информещии, использованые при экспертизе

1.Патент Великобритании №1397253, л. G 4 А, 1975.

2.Патент Великобритании 1 1447736, л. G 4 А, 1976.