Устройство для формирования команд Советский патент 1981 года по МПК G06F9/32 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОМАНД

Изобретение относится к вычисли тельной технике и может быть использовано для расширения операционных врзможностей ЦВМ и программируемых, цифровых устройств. Известны устройства формированияи выполнения команд в вычислителыид машинах, содержащее регистр команд, служащий для приема и ангшиза очеред ной команда, блок формирования исполнительных адресов, блок выработки сигналов операций и связанные с регистром команд дешифратора счетчики, вспомогательные ,регистры. Для сокращения объема программ в ЭТ1ОС устройствах используются различные приемы кодирования информации 11;.. Недостатком этих устройств является то что для расширения состава программируемых сигналов (например, сигналов для внешнего управления) не обходимо введение новых операций, что, в свою очередь, требует значительнойдоработки большинства их схе Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство управления с. модификацией команд, содержащее счетчик команд, связанные с кодовыми магистралями регистр команд и буфер операндов, дешифратор операций, схему управления командами, схему модификации адресов. Схема управления командами при выполнении безадресных операций обеспечивает выдачу через магистральные усилители сигналов на внешние устройства. При этом тактирование выдачи управляется отдельным триггером, переключаемым по сигнал 1м дешифратора операций. Через эту же схему осуществляется прием в устройство информации при выполнении операций опроса состояния внешних схем, что в целом обеспечивает прямое программное управление системными устройствами. Схемы модификации адресов позволяют формировать новые команды на базе принимаемых команд, хранимых и памяти 2. Недостатком данного устройства является то, что модификация обеспечивает формирование новьпс команд только при обращениях к запоминающим устроствам и не пдзваляет получать новые операции или командь управления. В частности, такое расширение может быть достигнуто только при дополнении примененной системы команд новыми операциями, реализация которых требует значительного изменения схем устройства. Это соответственно усложняет модернизацию действующих систем и не позволяет применять устройство при разработке новых более .разветвленных систем. Кроме того, не предусмотрен аппаратный контроль устройства.

Цель изобретения - повышение достоверности формирования команд и повышение быстродействия модификации команд.

Для достижения указанной цели в устройство, содержащее дешифратор операций, регистр команд, группу регистрюв общего назначения, выдающую и приемную кодовые магистрали, тактируемые выходные усилители и триггер внешней вьщачи, единичный выход ко орого соединен с управляющими входами тактируемых выходных усилителей, входы установки в единицу и в ноль триггера внешней выдачи подключены соответственно к первому и второму вьлходам дешифратора операций, третий выход которого соединен с первыми входами регистров общего назначения, вторые входы и выходы которых подключены поразрядно соответственно к приемной и вьщающей кодовым магистралям, линии выдгиощей кодовой магистрали подключены к соответствующим входам тактируемых выходных усилителей, линии приемной кодовой магистрали подключены ко входу регистра команд, первый выход которого соединен со входом дешифратора операций, второй выход регистра команд подключен к выходящей кодовой магистрали, введены группа из элементов И и п групп из к элементов И выдачи(к),п триггеров направлени выдачи, триггер направления приема, группу служебных элементов И, триггер блокировки, m групп элементов И приема, m элементов И, m триггеров направления приема, группу контрольных элементов И, триггер контроля, первый второй и третий элементы И, причем информационные входы элементов И выдачи группы и служебных элементов И группы подключены к соответствукнцим выходам тактируемых выходных усилителей, управляемые вхо«ды элементов И выдачи всех групп соединены с единичным выходом соответствунвдего триггера направления выдачи, управляющие входы служебных элементов И группы соединены с нулевым выходом триггера блокировки, выходы элементов И приема каждой группы и выходы контрольных элементов И группы подключены к соответствукяцим линиям приемной кодовой магистрали, управляющие входы элементов И приема каждой группы соединены с выходом соответствующего элемента и, первый, второй и третий вхоуцы каждого из которых подключены соответственно к четвертому выходу дешифратора операций, к единичному выходу соответствующего триггера направления приема и к нулевому выходу триггера контроля, управляющие входы контрольных элементов И группы соединены с выходом первого элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с четвертым выходом дешифратора операций и с единичным выходом триггера контроля, входы установки в единицу каждого из триггеров направления вьадачн и направления приема объединены со входами установки в ноль остальных о ноименных триггеров и соединены с выходами соответствующих служебных элементов И группы, к первом и второму управляющим выходам которых подключены соответственно входы установки в единицу и в ноль триггера контроля, второй выход дешифратора операций соединен с первым входом второго элемента И и со входом установки в ноль триггера блокировки, единичный выход которого подключен ко второму входу второго элемента И, ВЫХОД которого соединен со входом установки в ноль триггера направления выдачи, к единичному выходу которого подключен первый вход третьего элемента И, второй вхоп которого соединен с первым выходом дешифратора операций, выход третьего элемента И подключен ко входу установки в единицу триггера блокировки, выходы триггеров направления выдачи, триггеров направления приема, триггера внешней выдачи, триггера контроля и триггера блокировки подключены к соответствующим входам группы контрольных элементов И, при этом входы всех групп элементов И приема и выходы всех групп элементов И выдачи являются соответственно входами и выходами устройства.

На чертежеприведена функционгшьная схема устройства для формирования команд с контролем.

Устройство содержит регистр 1 р.оманд, регистры 2 общего назначения, триггер 3- внешней вьздачи, тактируемые выходные усилители 4, дешифратор 5 операции, группу 6 из f элементов И выдачи/ п групп 7 из к элементов И вьвдачи, п триггеров 8 направления выдачи, группу 9 служебных элементов И, триггер 10 блокировки, m групп 11 элементов И приема, m элементов И 12 m триггеров 13 направления приема группу 14 контрольных элементов И, первый.элемент И 15, триггер 16 контроля, второй и третий элементы И 17 и 18, выдающую и приемную кодовые магистрали 19 и 20, тригсер 21 направления выдачи, входы и выходы устойства 22 и 23.

Устройство работает следующим образом. При функционировании помимо выпо нения основных машинных операций де ствие устройства базируется на выг 1полнении двух, реализуемых в устрой стве прототипа, системных операций прямой программной выдачи (ППВ) информации и прямого программного опроса(ППО) состояния внешних устройс Лервая предназначена для подготовки направления выдачи или приема инфор мации, а также для вьщачи самой информации, вторая осуществляет прием информации от внешних схем и устрой В исходном состоянии все триггер 3,8,10,13 и 16 устройств находятся в нулевом состоянии, вследствие чего тактируемые выходные усилители 4 группы элементов И выдачи 6 и 7, группы элементов И приема 11, а так же группа контрольных элементов И 1 за счет запрещающих сигналов, посту лающих на их управляющие входы либо непосредственно с единичных выходов триггеров 8 и триггера 21, либо через элементы И 12 и 15 с единичных выходов триггеров 13,16, блокированы а группа служебных элементов И 9 за счет разрешающего сигнала, поступающего на их управляющие входы с нулевого выхода триггера блокировки 1 разблокирована. В этом состоянии. несмотря на то, что по кодовым магистралям 19 и 20 могут производиться передачи информации (не относящиеся к наращиваемым операциям), на выходах устройства 23 сигналы отсутствуют, а сигналы со входов 22 в устройство не пропускаются. При необходимости выдать сигналы в одну из внешних схем, подключенных к выходам групп из к элементов И выдачи 7 (внешние схемы иа чертеже не показаны), программа подготавливает информацию в двух регистрах общего назначения 2, в одном из которых позиционным кодом задается направление выдачи, а в другом собственно выдаваемая информация; Причем вьщаваемая информация может размещаться только в разрядах, непересекающихся с разрядами,отводимыми для задания направления выдачи, приема и контроля (эти режимы рассматриваются далее), что и определяет неполноразрядность групп из к элементов и вьщачи 7. В частности, в рассматриваемом устройстве при 32-х разрядной сетке кодовых магистралей 19 и 20 и 7 разрядах, отводимых для задания направлений вьвдачи, приема и контроля, разрядность групп из к элементов И выдачи 7 може достигать , т.е. 6 32,к 25. Состав собственно выдаваемой информации определяется-функциональным назначением внешних схем и может представлять собой унитарные сигналы, наборы унитарных сигналов, либо кодовые слова. После подготовки информации в регистрах 2 в устройстве по программе последовательно выполняются две команды с операциями ППВ. При выполнении первой из них сигналом с первого выхода дешифратора операций 5 устанавливается в i состояние триггер внешней выдачи 3, что разрешает прохождение сигналов через .выходные усилители 4, В следующий |Такг по сигналу с дешифратора 5 осуществляется выдача позиционного кода с регистра 2 в кодовую магистраль 19. При этом на выходе соответствующего разряда усилителей 4 появляется сиг- нал, который поступает на выходы элементов И соответствующих разрядов в группе 6 и группе служебных элементов И 9. Ввиду блокированного состояния группы элементов И 6 данный сигнал на их выход 23 не пропускается, но через грулпу 9, которая открыта, он , переключая триггер заданно-го направления выдачи 8 в единичное состояние. Одновременно подтверждгиотся нулевые состояния ос- , тальных триггеров 8 и триггера 21. В следующий такт сигнал с второго выхода дешифратора 5 возвращает триггер внешней выдачи 3 в нулевое состояние, одновременно подтверждается нулевое состояние триггера блокировки 10.„ При выполнении второй команды блоки 1,2,4,5 и триггер 3 действуют аналогичным образом, однако в кодовую магистраль 19 выдается информация, , подготовленная в другом регистре 2. При этом с выходов усилителей 4 данная информация уже пропускается на выход 23 той группы элементов И 7, триггер 8 которой в предыдущей команде был переключен в i состояние. При выдаче из устройства информации по полноразрядному направлению в первой команде ППВ осуществлнехся установка в i состояние триггера 21, управлякяцего группой из эле- . ментов И 6. При этом эти элементы И открываются, а элементы И выдачи других групп 7 закрываются нулевым состоянием их триггеров 8. Переключение в состояние триггера 21, связанного с группой из t элементов И б, открывает также первый вход третьего элемента И 18. При выполнении в данном случае второй команды ППВ сигнал с первого выхода дешифратора 5 одновременно.с установкой Ч состояние триггера.внешней выдачи 3 через открытый элемент И 18 производит устаносвку в состояние триггера блокировки 10, что закрывает группу служебных элементов И 9, открывает первый вход элемента И 17. Далее с регистра 2 Производится выдача полноразрядной И1 формации в кодовую магистраль 19, которая пройДя через открытые усилители 4(они открыты единичным состоянием триггера 3),поступает на входы всех групп 6,7 и 9.Однако на выход этих групп и устройства 23 данная ин формация проходит только через откры тую группу из i элементов И выдачи 6, В следующий такт по сигналу со второго выхода дешифратора 5 одновременно со сбросом в О триггера «внешней выдачи 3 производится установка в О триггера блокировки 10 и через открытый элемент И 17 тригге ра 21, управляющего группой из t эле ментов И вьщачи 6. После этого узлы устройства, связанные с выдачей информации, оказываются в исходном сосстоянии. Опрос состояния внешних схем производится также при выполнении двух последовательных команд, первая из которых, как и при выдаче информации задает направление приема и содержит операцию ППВ, а вторая осуществляет прием опрошенной информации в один из регистров 2 и содержит операцию ППО. Выполнение первой команды полностью аналогично рассмотренным случаям с той лишь разницей,что позиционный код направления приема задается соответственно в других (своих) разрядах кодовой магистрали (как и при вьвдаче данный код готовит программа на одном из регистров 2). При выполнении первой команды заданный триггер направления приема 13 устанавливается в состояние, одновремен но остальные триггеры 13 сбрасываютПри. этом сигнал с единичного выхода переключенного триггера 13 открывает первый вход своего элемента И 12, причем третьи входы у всех элементов И 12 ввиду нулеврго. состояния триггера контроля 16 находятся уже в открытом состоянии. При выполнении второй команды, содержащей операцию ППО, вырабатывается сигнал на четвертом выходе дешифратора операций 5, который поступает на вторые, входы элементов И 12 и 15. Однако на выход этот сигнал проходит только через тот элемент И 12, триггер направления приема 13 состоянии которого находится в Далее прошедший сигнал опроса поступает на управлякяций вход заданной группы элементов И приема 11, подклю чая информацию, находящуюся на их информационных входах 22, к цепям приемной кодовой магистрали 20. Одновременно по сигналу с дешифратора 5 осуществляется запись информации, поступающей из приемной кодовой магистрали 20, на один из регистров 2 По окончанию операции ППО сигнал с четвертого выхода дешифратора 5 снимается, закрывая сработавший элемент И 12, что, в свою очередь, блокирует прохождение информации с входов 22 опрошенной группы элементов И приема 11 в кодовую магистраль 20. Функционирование устройства охвачено логическим контролем, который реализуется с использованием группы контрольных элементов И 14 и триггера контроля 16. Выполнение режима контроля полностью аналогично опросу состояния внешних схем с той лишь разницей,что при выполнении первой команды операция ППВ задает установку в I .состояние триггера контроля . 16. При этом характерней тй, что осТсшьные триггеры устройства 8,10,13 и 21 не изменяют своего состояния. Переключение триггера контроля 16 в 1 состояние открывает первый вход элемента И 15 и закрывает аналогичные входы-у всех элементов И 12. Соответственно при выполнении второй команды, содержащей операцию ППО,. подключенными к приемной кодовой магистрали 20 оказываются единичные выходы всех триггеров устройства 3,8,10,13,16 и 21, а также нулевые выходы триггеров блокировки 10 и контроля 16. Получение данной информации на регистр 2 позволяет путем выполнения прогрг1ммных операций сравнить отрабртанное .устройством состояние с задававшимся. При этом в устройстве полностью обеспечивается вклинивание контрольных обрадеНИИ между командами рабочих обращений. Отключение контроля осуществляется путем выполнения команды с операцией Ш1В, задгиощей установку в iQii триггера контроля 16. Предлагаемое устройство дает возможность наращивать системные команды управления, что осуществляется без изменения (увеличения) состава операций используемой системы команд, следовательно в значительной степени расширяет функциональные возможности ЦВМ, либо цифровых программируемых устройств, применякмцих данное устройство. Причем в устройствеПолностью сохранен состав системных операций прототипа, т.е. наращивание осуществляется без каких-либо видоизменений или ущемлений опера:ций, реализуемых в устройстве. Кроме того устройство характеризуется простотой построения и минимальными затратами, связанными с введением схем в ЦВМ или систему, при зтом предложенные решения не требуют доработок pro основных узлов: регистра команд, дешифратора операций, регистров общего назначения, устройства модификации адресов и т.д. Предлагаемое устройство обладает высокой достоверностью срабатывания, которая обеспечив ается широкими возможностя ли проведения как оперативного логического контроля его состояния, так и глубокой тестовой проверки ег работоспособности, В частности, прн любой выдаче информации после эада иия направления выдачи имеется возможность опросить состояние триггеров устройства и убедиться в правил ности отработки заданного напраёле,ния. Аналогична организация контрол и отработки заданных направлений пр ема, она лишь требует выполнения од ной дополнительной команды - сброса в О триггера контроля. При этом существенным является то, что любые контрольные операции могут быть вклинены между рабочими обращен ями-, никак не влияя на общую правильность их выполнения.Более трго, для сокращения числа выполнений кон трольных команд триггер контроля мо жет устанавливаться в состояние одновременно с рабочими установками триггеров направлений вьщачи или приема. Высокая достовер ность обеспечивается и принятой организацией формирования неполноразрядной и полноразрядной выдачи сигналов. В частности, в последнем слу чае за счет работы триггера блокировки и группы служебных элементов И обеспечивается автоматическая бло кировка попадания информационных . сигналов при полноразрядной выщаче в триггеры устройства и наоборот, попадания сигналов установки триггеров устройства на выход полноразрядной группы элементов И выдачи. Возможности организации глубокой те стовой проверки работоспособности устройства обеспечиваются тем, что программа, установив в контроля., может в разных- вариантах проверить правильность установок и сбросов триггеров устройства. При этом правильность работы триггё11 ов внешней выдачи и блокировки, Kovpрые программно не управляет}, может быть оценена по правильной работе остальных триггеров и получению постоянного значения кода О, их собственного состояния. Формула изобретения Устройство для формирования ко- манд, содержащее дешифратор операций, регистр команд, группу регистров общего назначения, выдбшицую .и приемную кодовые магистрали, тактируемые выходные усилители и триггер внешней выдачи, единичный выход которого соединен с управляющими входами тактируемых выходных усилителе входы установки в единицу и в ноль триггера внешней выдачи подключены соответственно кпервому и второму выходам дешифратора операций, трютий выход которого соединен с пертриггевыми входами регистров общего назначения, вторые входы и выходы кото-1 рых подключены поразрядно соответственно к приемной и выдающей кодовь 1 магистралям, линии выдающей кодовой магистрали подключены к соответствующим входам тактируемых выходных усилителей, линии приемной кодовой магистрали подключены ко входу регистра команд, первый выход которого соединен со входом дешифратора операций, второй выход регистра команд подключен к выдающей крдовой ма гистрали, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности формирования команд и повышения быстродействия модификации команд, оно содержит группу из Е элементов И и п групп из к элементов И выдачи (), п триггеров направления выдачи, триггер направления выдачи, группу служебных элементов И, триггер блокировки, m групп элементов И приема, m элементов И, m триггеров направления приема, группу контрольных 3Jfej еитов И, триггер контроля, первый, второй и третийэлементы И, причем информационные входы элементов И выдачи группы и служебных элементов И группы подключены к соответствующим выходам тактируемых выходных усилителей, управляющие входы элементов И выдачи всех групп соединены с единичным выходом соответствующего триггера направления выдачи, управлякяцие входы служебных элементов И группы соединены с нулевым выходом -триггера блокировки, выходы э ементов И приема каждой группы и выходы контрольных элементов И группы подключены к соответствующим линиям приемной кодовой магистрали, управляющие входы элементов И приема каждой группы соединены с выходом соответствуницего элемента И, первый, второй и третий входы каждого из которых подключены соотвественно к четвертому выходу дешифратора операций,. к единичному выходу соответствующего триггера направления приема и к нулевому выходу триггера контроля,управляющие входы контрольных элементов Игруппы соединены с выходом первого элемента И,первый и второй входы ко-, торого соединены соответственно с четвертым выходом дешифратора операций и с единичным выходом триггера г контроля,входы установки в .единицу ксокдого из триггеров направления выдачи и направления приема объединенысо входами установки в ноль остальных одноименных триггеров и соединены с выходами соответствующих служебных элементов И группы,к первому и второму управляющим выходам которых .подключены соответственно входы установки в единицу ив ноль триггера контроля, второй выход дешифратора операций соединен с первым входом второго эле