Асинхронное устройство управления Советский патент 1979 года по МПК G06F9/00 

(54) АСИНХГОННОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

I

Изобретевие относится к вычиспитепьвой технике и может найтн приме- невве при построении устройств управпевия вычвспитепьных машин.

Известны устройства асинхронного управления операпиями цифровой вычвспитепьной машины, содержащие схемы управления операциями, элемент ИЛИ, входы которого Подключены к выходам схем управления операциями, входы которых подключены к вьгхо да м эле ментов И, одни входы которых подключены к выходу элемента ИЛИ, а другие - к выходам дешифратора кода операций l

Однако это устройство требует большого количества оборудования, для реализации схемы, так как для каждой команды вычислительной машины требуется отдельный регистр управления. Известен также блок микрокоманд асинхронных UBM, содержащий дешифратор операций, управляющие линейки, вентили, элементы ИЛИ и выходные собирательные cxeNdbi, выходы которых являются

выходвымв блока, а входы соединены с выходамн управляющих линеек. Выходы ФЕНИШНЫХ свгвалов управляющих линеек через первый элемент ИЛИ, вентиль и друтч)й элемент ИЛИ подключены ко входу нулевой управляющей линейки, шина выходного сигнала которой подключена к одним входам вентилей. Другие входы вентилей подключены к выходам дешифратора операций. Выходы вентилей соединены со входами управляющих линеек 2.

Однако в этом устройстве для реализации каждой команды требуется отдельная управлякшая линейка, что требует большого количества оборудования при построении устройства управления ЦВМ, система команд которой насчитывает десятки команд.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство управления на регистрах для асинхронного управления операциями ЦВМ, содержащее регистр команд, вход которого является информационным входом устройства, дешифратор кода операций, вход которого подключен к выходу регистра команд, генератор, узеп пускаостанова, первый вход которого подключен к выходу генератора, а вторая группа входов является управляющим входом устройства, регистр управления, тактирующий вход которого соединен с выходом узла пуска-останова, матрицу микроопераций, первая группа входов которой связана с выходами регистра управления, а выходы соединены с вькодными шинами устройства з. Однако и в этом устройстве требуется отдельный регистр зтравления для реализации каждой операции, что усложняет устройство в целом. 11ель изобретения - сокращение обору дования устройства. Это достигается тем, что в устройство введены элементы ИЛИ, И, НЕ и регистр режимов. Вторая группа входов матрицы микроопераций соединена с выходами дешифратора кода операций. Выход первого элемента ИЛИ подключен ко входу блокировки дешифратора кода операций, .а входы соединены с третьей группой входов матрицы микроопераций и с выходами регистра режимов, первый информационный вход которого соединен с выходом первого элемента И, второй информационный вход - с выходом второго элемента И, третий информационны вход - с выходом третьего элемента И. Вход записи регистра режимов подключе к выходу второго элемента ИЛИ. Первы вход пэрвого элемента И соединен с информационным входом устройства. Первы вход второго элемента И является входом требования прерывания программы устройства. Первый вход третьего элемента И является входом требования прямого доступа к запоминающему устройству устройства. Вторые входы первого, второго и третьего элементов И соединены между собой и подключены х выходу первого элемента НЕ. Первый вход второго элемента ИЛИ соединен с входом первого элемента НЕ и с выходом конец режима матрицы микроопераций, а второй вход второго элемента ИЛИ - с выходом конец команды мат рицы микроопераций. Первый вход треть го элемента ИЛИ подключен к выходу конец режима матрицы микроопераций второй вход - к выходу конец команды матрицы микроопераций, а третий вход третьего элемента ИЛИ - к вьпсоду вну1 реннего цикла матрицы микроопераций. Первый вход регистра управления связан с выходом третьего элемента ИЛИ, второй и третий входы соединены между собой и являются входом постоянного уровня устройству. Четвертый вход регистра управления подключен к выходу второго элемента НЕ, вход которого соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ. Введение второго элемента НЕ, третьего элемента ИЛИ и непосредственное подключение выходов дешифратора кода операции к матрице микрооперацлй позволило сократить оборудование за счет применения в устройстве только одного регистра управления. Введение первого элемента НЕ, первого и втррого элементов ИЛИ, регистра режимов и первого, второго и третьего элементов И ПОЗВОЛИЛО, расширив функциональные возможности устройства, исключить построениеместных устройств управления для реализации режимов выборки второго операнда из запоминающего устройства (ЗУ), для реализации микропрограммы выхода «а прерывание и микропрограммы обслуживания прямого доступа к ЗУ от внешних устройств ПВМ. На чертеже представлена структурная схема устройства. Асинхронное устройство управления содержит регистр команд 1, дешифратор 2 кода операции, матрицу 3 микроопераций, регистр управления 4, узел 5, пуска-останова, генератор 6, первый, второй и.третий элементы ИЛИ 7-9 , первый и второй элементы НЕ Ю и 11, первый, второй и третий элементы И 1214, регистр режимов 15, информационный вход 16 от ЗУ, управляющий вход 17 вход постоянного уровня 18, выходные шины 19, включающие выход конец команды, выход конец режима и выход внутреннего цикла, вход 20 требования прямого доступа к ЗУ и вход 21 требования прерывания программы. Информационный вход 16 от ЗУ соединен со вторым входом первого элемента И 12 и со входом регистра команд 1, выход которого соединен со входом дешифратора 2 кода операции, выходы которого соединены со второй группой входов матрицы 3 микроопераций, выходы которой соединены с выходными шинами 19. Первая группа входов матрицы 3 микроопераций соединена с выходами регистра управления 4, так5696454

товый вход которого соединен с вькодом узла 5 пуска-останова, первый вход которого соединен с выходом генератора 6, а остальные входы - с управляющим входом 17, Третья группа входов матри- 5 цы 3 микроопераций соединена с выходами регистра режимов 15 и со входами первого элемента ИЛИ 7, выход которого соединен со входом блокировки дешифратора 2 кода операции. Информационные входы регистра режимов 15 со динены с выходами элементов И 12 -1 первые входы которых соединены между собой и с выходом первого длемента НЕ Ю, вход которого соединен с выходом конец режима и с первыми входами второго и третьего элементов ИЛИ 8 и 9, вторые входы которых соединены между собой и с выходом конец команды. Выход внутреннего цикла соединен с первым входом параллельного вноса регистра управления 4, со входом второго элемента НЕ 11, с третьим входом третьего элемента ИЛИ 9, вьгход которого соединен с управляющим входом регистра управления 4, второй вход параллельного вноса которого соединен с выходом второго элемента НЕ 11, Вход постоянного уровня 18 соединен со входом последовательного вноса и с остальными входами параллельного внос регистра управления 4, Выход второго элемента ИЛИ 8 соединен со входом записи регистра режимов 15, вход 20 требования прямого доступа к ЗУ сое динен со вторым входом третьего элемента И 14, Вход 21 требования прерывания программы соединен со вторым входом второго элемента И 13, Предложенное асинхронное устройство управления работает следующим образом. В конце выполнения очередной коман ды выбирается командное слово на информационный вход 16 от ЗУ и записывается в регистр команд I, При этом н выходе конец команды присутствует сигнал, который, поступая через второй элемент ИЛИ 8 на вход записи регистра режимов 15, производит запись информации с выходов элементов И 1214 и, поступая через третий элемент ИЛИ 9 на управляющий вход регистра управления 4, переводит его в режим записи. Тактовые сигналы, поступающие на тактирующий вход регистра управления 4 из генератора 6 через узел

пуска-останова , производит загнись кода в регистр управления 4 со входов параллельного вноса. При этом на втором входе параллельного впоса есть сигнал, на первом входе параллельного вноса сиг- нал с выхода внутреннего цикла отсутствует. На остальных входах параллельного вноса присутствует уровень, поступающий с входа 18 постоянного уровня, соответствующий отсутствию сигнала. При отсутствии сигналов на входе 20 требования прямого доступа к ЗУ и на входе 21 требования прерывания программы команды выполняются в формате регистр-регистр, при котором сигнал на втором входе первого элемента И 12 отсутствует. При этом в регистре режимов 15 после записи будет нулевой код, и сигналы на его входе отсутствуют, В зависимости от выполняемой команды, код которой определяет один из выходов дешифратора 2 кода операции, который не блок1фуется по входу блокировки так как ввиду отсутствия сигналов на выходе первого элемента ИЛИ 7, матрица 3 микроопераций вырабатывает микрооперации, поступающие на выходные щины 19, При этдм отсутствие сигналов на входах и соответственно на выходе третьего элемента ИЛИ 9, переводит регистр управления 4, в режим сдвига, и сигнал, записанный в регистр 4 управления в конце команды сдвигается во время поступления тактов на его тактирующий вход. При этом на входе последовательного вноса присутствует уровень, подаваемый с входа постоянного уровня 18 и соответствующий отсутствию сигнала, что обеспечивает отсутствие сигналов на выходах регистра управления 4, на которых до сдвига данный сигнал присутствовал. Если выполняется команда, в которой цикл должен повториться И раз то п раз на выхбдной щине внутреннего цикла присутствует сигнал, который поступает на первый вход параллельного вноса регистра управлен.ия 4, на вход второго элемента НЕ 11, на выходе которого сигнал отсутствует, и на третий вход третьего элемента ИЛИ 9, который переводит регистр управления 4 в режим записи, В данном цикл е-про исходит запись, а не сдвиг кода в регистре управления 4, После выполнения h циклов регистр управления 4 переводится в

режим сдвига и происходит поспедоватепьный сдвиг до тех пор пока в конце выпопнения команды ие появится сигнал ва выходе конец команды , во время которого производится начальная установка регистра управления 4, запись кода на регистр режимов 15 и запись кода на регистр команд 1. В случае, когда сигналы на входе 20 требования прямого доступа к ЗУ и входе 21 требования п|рерывания программы отсутствуют, а на информационном входе 16 от ЗУ присутствует сигнал, поступающий на второй вход первого элемента И 12 и определяющий формат выполнения команды регистр- память , сигнал с выхода первого элемента И 12 записывается в регистр режимов 15 и--поступает на один из входов третьей группы входов матрицы 3 микроопераций, а также через первый элемент ИЛИ 7 - на вход блокировки дешифратора 2 кода операция. .При этом на выходе дешифратора 2 кода операцви , а соответственно и ва второй группе входов матрицы 3 микроопераций снгкалы отсутствуют, поэтому на выходе матрицы 3 микроопераций ие .будет мв)сроопераций для выполнения данной гсоманды, а вырабатываются только микрооперации для организации режима выборки операнда в режиме /регистр-память. В последнем цикле выполнения режима выборки операнда из памяти вырабатывается сигнал на выходе режима , по которому регвстр управлеввя 4 устававлввается в исходное cocTpflHtJe, и сигяал появляется в первом разряде ванного регистра, а регистр 15 режимов обнуляется, так как -вышеуказанный сигнал, на вход первого элемента НЕ Ю запрещает срабатывание элементов И 12-14. Далее производится выполнение команд по алгоритму, описанному выше, так как на выходе первого элемента ИЛИ 7 отсутствует сигнал, блокнрзтсяаий дешифратор 2 кода операции. Режимы выполнения. прямого доступа к ЗУ и прерывания про граммы отличаются только по длительности выполнения и по- выработке различных микроопераций на выходных шинах 19 устройства и выполняются аналогично выполнению режима выборки операнда из ЗУ в режиме регистр-память выполнения команды. Кроме того в данных режимах в Конце их выполнения вырабатывается сигнал на выходе

конец команды , а не на выходе конец режима .

Режимы пуска, останова, поциклового или пооперационного выполнения любой команды ЦВМ осуществляются с помощью узла 5 пуска- останова , который пропускает или блокирует прохождение тактовых импульсов с вьрсода генератора 6 на тактирующий вход регистра управления 4.

Таким образом предложенное устройство по сравнению с прототипом обеспечивает сокращение оборудования, позволя заменить необходимое количество регис- роь управления для выполнения каждой однотипной команды из системы команд ЦВМ одним регистром управления и исключая необходимость построения местных устройств управления для реализаци режимов выборки операнда в режиме регистр-память, прямого доступа к ЗУ со стороны внешних устройств и выхода на прерь1ва1ощие программы по требованию прерывания программы. Проведенный расчет показал, что при реализации Данного устройства на интегральных монолитных схемах, экономия оборудования по сравнению с прототипом составляет 15-20% без учета реализации режимов выборки операнда из памяти, прямого доступа к ЗУ и прерывания программы в 2О-25% - с реализацией данных режимов.

Формула изобретения

Асинхронное устройство управления, содержащее регистр команд, вход которо1л является информационным входом устройства, дешифратор кода операций, вход которого подключен к выходу регистра команд, генератор, узел пуска-останова, первый вход которого подключен к выходу генератора, второй вход является управляющим входом устройства, регистр, управления, тактирующий вход которого соединен с выходом узла пуска-останова, матрицу микроопераций, первая группа входов которой связана с выходами регистра управления, а выходы соединены с выходными

шинами устройства, отличаюшеес я тем, что, с целью сокрашения обо- рудопания устройства, оно содержит элементы ИЛИ, И, НЕ и регистр режи