Устройство управления Советский патент 1980 года по МПК G06F9/00 

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для управления выполнением операций ЦВМ.

Известно устройство управления полусинхронного типа, в котором управление малотактными операциями осуществляется по синхронному принципу, а мйюготактными - по асинхронному 11.

Недостаток этого устройства - нерегулярность структуры и непроизводительные затраты времени при синхронном выполнении операций.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство управления с асинхронным принципом выполнения one- раций, реализованное на базе распределения j импульсов, содержащее генератор тактов, счетчик тактов, дешифратор тактов, регистр команд, дешифратор команд и блок распределения импульсов. Время (количество тактов) выполнения каждой операции индивидуально, поскольку импульс окончания операции вьтбирается из BpeKicHHoii диаграммы тактов произвольно в соответствии с кодом команды (операции). Это обеспечивает минимальное время вьшолнеш1я программы при достаточно простой и регулярной структуре устройства управления 2.

Недостатком известного устройства является низкая функциональная гибкость в отладочных и диагностических режимах обусловленная тем, что известное устройство может работать только в динамике, непрерывно выполняя операцию за операцией, это не позволяет детально просмотреть состояния автоматов и логических схем ЦВМ, зафиксировать состоятм блоков ЦВМ при сбоях и авариях.

Цель изобретения - повыщение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство управления, содержащее генератор тактов, счетчик тактов, установочный вход которого соединен с выходом предустановки блока распределения импульсов, выход счетчика тактов соединен со входом дешифратора тактов, выход которого соединен с тактовым входом блока распределения импульсов, выход модификации которого соединен с информационным входом регистра команд, выход которого соединен с дешифратором команд, выход которого соединен со входом кодов условий блока

распределения импульсов и со входом кодов условий устройства, управляющий выход блока распределения импульсов является выходом управляющих сигналов устройства, введены триггер, элементы И, ИЛИ, регистр сдвига, причем выход триггера соединен со входом кодов условий блока распределения импульсов и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактов и с тактовым входом регистра сдвига, Ьход разрешения которого соединен с выходом конца операции блока распределения импульсов, выход повторного запуска которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с тактовым входом блока распределения импульсов и является входо сигналов сталкивания устройства, выход элемента ИЛИ соединен с установочным входом триггера, вход сброса которого соединен с выходом конпд операции блока распределения импульсов, выход элемента И соединен с тактовым входом счетчика тактов.

На чертеже изображена функциональная схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 тактов, элемент И 2, счетчик 3 тактов, дешифратор 4 тактов, регистр 5 команд, дешифратор 6 команд, блок 7 распределения импульсов, регистр 8 сдвига, триггер 9, элемент ИЛИ 10, вход 11 кодов условий, вход 12 сигналов сталкивания, выход 13 управляющих сигналов.

Устройство работает следующим образом.

При нормальном рабочем функционировании устройства управления ЦВМ триггер 9 устанавливается в единичное состояние, и разрешающий сигнал с его выхода поступает на первый вход элемента И 2 и на вход кодов условий блока распределения импульсов, при этом разрешается прохождение выходных сигналов тактового генератора 1 через элемент И 2 на вход счетчика 3 тактов и поступление с управляющего выхода блока 7 распределения импулсов на выход 13 управляюи1их сигналов, формирование которых происходит следующим образом.

Тактовые сигналы модифицируют состояния счетчика 3 тактов, которые дешифрируются дешифратором 4. С выходов дешифратора 4 тактов, разнесенные во времени и в пространстве, сигналы базовой временной диаграммы подаются на тактовый вход блока 7 распределения импульсов. Код текущей команды, записанный в регистре 5 команд, через дешифратор 6 команд поступает на вход кодов условий блока 7 распределения импульсов, на который постзшают по входу 11 коды логических условий. Сигнальт базовой временной тщаграммы, стробируемые в блоке распредегёНия импульсов кодом команды и кодами

логических условий, преобразуются в последовательность выходных управлякщих сигналов, которые с управляющего выхода блока распределения импульсов подаются на выход 13.

После того, как сформированы все выходные управляющие сигналы, необходимые для всех микроопераций текущей команды, в блок распределения импульсов вырабатывается сигнал конца операции, сбрасывающий триггер 9.

Нулевое состояние триггера 9 запрещает поступление тактовых импульсов на вход счетчика 3 тактов, вследствие чего формирование базовой временной диаграммы завершается.

Одновременно сигнал конца операции поступает на вход регистра 8 сдвига, разрешая формирование на его выходах сигналов временной диаграммы переходов, подаваемых на блок 7 распределения импульсов. Сигналы временной диаграммы перехода, стробируемые кодами команд и условий, преобразовываются в сигналы опроса схем контроля, предустановки счетчика тактов, модификации регистра команд, другие служебные сигналы и в сигнал повторного запуска опорной временной диаграммы.

Если логические условия разрешают нормальное продолжение выполнения программы, сигнал с выхода повторного запуска блока 7 распределения импульсов через ИЛИ 10 устанавливает триггер 9 в единичное состояние, чем разрешает поступление тактовых импульсов на вход счетчика 3 тактов и, следовательно, формирование очередной опорной временной диаграммы.

Если логические условия запрещают нормальнос продолжение выполнения программы, сигнал повторного запуска не вырабатывается. В этом случае дальнейшее выполнение команд инициируется сигналом сталкивания, поступающим по входу 12 на тактовый вход блока 7 распределения импульсов и через элемент ИЛИ 10 на установочный вход триггера 9. Сигналы сталкивания могут быть либо одиночными сигналами, либо следовать с определенной частотой.

В устройстве полная временная диаграмма при выполнении каждой команды содер хит два участка - участок опорной диаграммы и участок диаграммы перехода, каждый из них в общем имеет переменную длину. Опорная диаграмма запускается по условию, диаграмма перехода - безусловно, следовательно формирователь опорной диаграммы работает в старт-стопном режиме. Благодаря этому, а также поскольку логические условия включают признаки аварий и режимов, данная структура реализует всевозможные режимы (нормальное выполнение программы, остановка по аварии, циклический запуск участка программы, просмотр программы по комавдам или. по участкам и т.д.) Описанные возможности предлагаемого устройства позволяют детально исследовать аппаратуру ЦВМ при помощи средств индикации, осциллографов, анализаторов логических состоя ний, при этом Ьущественно облегчается отладка программы. Формула изобретения Устройство управления, содержащее генератор тактов, счетчик тактов, установочный вход которого соединен с выходом предустановки блока распределения импульсов, выход счетчика тактов соединен со входом дещифратора тактов, выход которого соединен с тактовым входом блока распределения импульсов, выход модификавди которого соединен с информационным входом регистра команд, выход которого соединен с дещифратором команд, выход которого соединен со входом кодов условий блока распределения импульсов и со входом кодов условий устройства, управляющий выход блока распределения импульсов является выходом управляюищх сигналов устройства, о тличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, в него введены триггер, элементы И, ИЛИ, регистр сдвига, причем выход триггера соединен со входом кодов условий блока распределения импульсов и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с выходом генератора тактов и с тактовым входом регистра сдвига, вход разрешения которого соединен с выходом конца операции блока распределения импуль- . сов, выход повторного запуска которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с. тактовым входом блока распределения импульсов и является входом сигналов сталкивания устройства, выход элемента ИЛИ соединен с установочным входом триггера, вход сброса которого соединен с выходом конца операции блока распределения, импульсов, выход элемента И соединен с тактовым входом счетчика тактов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Самофалов К. Т., Корнейчук В. И. и Тарасенко В. П. Электронные цифровые вычислительные машины. К., 1976, рис. 316. 2. Самофалов К. Т., Корнейчук В. И. и Тарасенко В. П.. Электронные цифровые вычислительные машины. К., 1976 рис. 314, 315 (прототип).