Устройство микропрограммного управления Советский патент 1982 года по МПК G06F9/22 

1

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и может быть использовано в качестве микропрограммного устройства управления ЭВМ.

Известно устройство микропрограммного управления, содержащее запоминающие блоки для хранения адресов микрокоманд и их операционных частей, адресный и буферный регистры,регистр логических условий., дешифраторы,счетчики адресов и микрокоманд, элементы И, НЕ, элементы за держки и генератор тактовых импульсов Г Недостатком указанного устройства является низкая экономичность,обусловленная избыточностью третьего запоминающего блока, где записаны операционные -части всех микрокоманд микропрограммы.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство микропрограммного управления, содержащее регистр логических условий, выход которого соединен с первым входом первого блока элементов И, выход которого соединен со входом логических условий буферного регистра, выход которого соединен с первым входом второго блока элементов и, выход которого соединен с информационным входом первого регистра адреса, вход кода операции которого является входом кода операции устройства, выход первого регистра адреса соединен с информационным входом первого дешифратора, выход которого соединен со входом первого запоминающего блока, первый адресный

10 выход первого запоминающего блока соединен с ащресным входом буферного регистра, второй адресный выход со входом шифратора, выход логических условий - с информационным входом регистра логических условий, а выход сброса - со входом установки в нуль первого регистра адреса,второй вход первого блока элементов И соединен со входом логических усло20вий устройства, второй вход второго блока элементов И соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого через первый и второй элементы задержки соединен с первым

25 выходом генератора тактовых импульCQB, второй вход первого элемента И соединен с выходом третьего элемента И, с первым входом четвертого элемента И, и через первый элемент

30 НЕ с первым входом второго элемента

И, второй вход которого соединен с первым входом генератора тактовых импульсов, выход второго элемента И соединен со входом установки в нуль второго регистра адреса и входом запуска второго дешифратора,группа входов .третьего элемента И соединена с группой выходов счетчика микрокоманд, первый вход которого соединен с первым выходом шифратора,второй выход которого соединен с информационным входом счетчика адреса, вход установки в нуль которого соединен со входами установки в нуль регистра логических условий, буферного регистра, входом запуска первого дешифратора и выходом четвертого элемента И, а выход счетчика адреса - с информационным входом второго дешифратора, выход которого соединен со входом второго запоминающего блока, выход которого соединен с информационным входом второго регистра адреса, первый разрядный выход которого соединен с информационным входом третьего дешифратора, вход запуска .которого соединен с выходом первого элемента задержки , а выход третьего дешифратора соединен со входом, третьего запоминающего блока, первый выход которого соединен со счетным входом счетчика адреса и вторы , входом счетчика микрокоманд 2 1.

Недостатком указанного устройства является его низкая экономичность, обусловленная большой избыточностью третьего запоминающего блока.

Цель изобретения - повышение экономичности устройства микропрограммного управления.

Указанная цель достигается тем, что устройство дополнительно содержит счетчик импульсов, регистр сдвига , элемент И-НЕ и третий блок элементов И,причем информационный вход счетчика импульсов соединен со вторым разрядным выходом регистра адреса, счетный вход счетчика импульсов - с выходом пятого э хемента И и первым входом шестого элемента И,первый вход пятого элемента И соединен с единичным выходом триггера управления, а второй вход - со вторым выходом генератора тактовых .импульсов, единичный вход триггера управления соединен с выходом второго элемента задержки, а нулевой вход - через пторой элемент НЕ соединен со вторым входом шестого элемента И и выходом элемента И-НЕ, группа входов которого соединена с группой выходов счетчика импульсов,, выход шестого элемента И соединен с первым входом регистра сдвига, второй вход которого Соединен с выходом первого элемента задержки третий, вход - с первым выходом третьего запоминающего блока, а выход - с первым входом третьего

блока элементов И, второй вход которого соединен с нулевым выходом триггера управления, выход третьего блока элементов И является выходом устройства.

Предлагаемое устройство обеспечивает повышение экономичности за счет записи в третий запоминающий блок только базовых операционных микрокоманд и формирования полного множества операционных микрокоманд путем циклического сдвига соответствующих базовых операционных микрокоманд на заданное количество разрядов.

На чертеже представлена функциональная схема устройства микропрограммного управления.

Устройство содержит первый регистр 1 адреса, первый дешифратор 2, первый запоминающий блок 3, регистр 4 логических условий, первый блок 5 элементов И, буферный регистр 6, второй блок 7 элементов И, шифратор 8, счетчик 9 микрокоманд, третий элемент И 10, первый элемент И 11, первый элемент 12 задержки, второй элемент 13 задержки, четвертый элемент И 14, триггер 15 управления, пятый элемент И 16, счетчик 17 импульсов, элемент И-НЕ 18, шестой элемент И 19, регистр 20 сдвига, третий блок 21 элементов И, второй элемент НЕ 22, генератор 23 тактовых импульсов, первый элемент Н 24, второй элемент И 25, счетчик 26 адреса, второй дешифратор 27, второй запоминающий блок 28, второй регистр 29 адреса, третий дешифратор 30, третий.запоминающий блок 31,вход 32 кода операции, вход 33 логически условий, выход 34 устройства.

Считывание операционной микрокоманды с выхода устройства микропрограммного управления осуществляется в два цикла.

Первый цикл начинается считыванием информации из первого запоминающего блока 3: выхода кода адреса первой Микрокоманды очередной микрокоманды, кода адреса первой микрокоманды текущей последовательности, кода проверяемых логических условий.Заканчивается первый цикл работы считыванием информации из третьего запоминающего блока 31 с первого выхода базовой операционной микрокоманды.

В счетчике 9 микрокоманд после считывания адреса первой микрокоманды текущей последовательности записывается код числа микрокоманд,входящих в последовательность. В процессе работы устройства микропрограммного управления нулевое состояние счетчика 9 микрокоманд является признаком выполнения текущей последовательности микрокоманд.

Содержание счетчика 9 микрокоманд изменяется в процессе реализации последовательности уменьшением на еди ницу сигналами со второго выхода третьего запоминающего блока 31 каж дый раз после считывания из него ба зовой операционной микрокоманды. Считывание .базовых операционных микрокоманд из третьего запоминающе го блока 31 осуществляется тактовым импульсами низкой частоты с первого выхода генератора 23 тактовых импул сов. Счетчик 26 адреса предназначен д формирования адресов очередных микр команд путем изменения его содержимого .увеличением на единицу. Формирование адреса очередной микрокоманды происходит всякий раз после считывания базовой операционной микрокоманды из третьего запо.минающего блока 31. «Ьормат микрокоманды второго запо минающего блока 28 разбит на дв-а поля: в первом поле записывается ад рес базовой операционной микрокоманды, во втором поле - количество импульров сдвига, необходимых для формирования операционной микрокоманды. Второй регистр 29 адреса имеет два выхода в соответствии с назначением каждого поля второго запоминаю щего блока 28. В третьем запоминающем блоке 31 записываются все базовые операционные микрокоманды, необходимые для формирования операционных микрокоманд, входящих в.микропрограмму. Считыванием базовой операционной микрокоманды с первого выхода третьего запоминаюидего блока 31 и записью ее в регистр 20 сдвига заканчивается первый и начинается второй цикл устройства микропрограммного управления В течение второго цикла работы устройства микропрограммного управления происходит уменьшение содержимого счетчика 17 импульсов на единицу по каждому тактовому импульсу высокой частоты со второго выхода генератора 2 3 тактовых импульсов. В регистре 20 сдвига происходит формирование операционной микрокоманды. Нулевое состояние счетчика 17 импульсов является признаком окончания формирования операционной гликрокоман ды из базовой путем ее циклического сдвига и разрешает считывегние сформи рованной операционной микрокоманды из регистра 20 сдвига. Считыванием информации из регистр .20 сдвига управляет триггер 15 управления.. Устройство работает следующим образом. Б исходном состоянии все элементы находятся в нулевом состоянии. Код (номер) операции поступает че рез вход 32 в регистр 1 гшреса и задает адрес соответствующей ячейки памяти в первом запоминающем блоке 3. Генератор 23 тактовых импульсов с первого выхода через элемент 13 задержки при наличии разрешающего сигнала с выхода третьего элемента И 10 производит установку в нуль счетчика 26 адреса, буферного регистра и регистра 4 логических условий и осуществляет запуск первого дешифратора 2. По сигналу с первого дешифратора 2 из соответствующей ячейки памяти первого запоминающего блока 3 происходит считывание кода первой микрокоманды очередной линейной последовательности, кода проверяемых логических условий и кода адреса первой микрокоманды текущей линейной последовательности, а также происходит обнуление регистра 1 адреса по сигналу с выхода первого запоминающего блока 3. Сигнал с выхода генератора 23 тактовых импульсов через элемент 12 задержки при наличии разрешающего сигнала с выхода счетчика 9 микрокоманд, соответствующего нулевому его состоянию, поступает на второй вход второго блока 7 элементов И и производит запись кода номера следующей линейной последовательности в регистр 1 адреса с выхода буферного регистра 6. После считывания адресной части микрокоманды и записи в счетчик 9 микрокоманд кода числа микрокоманд содержимое счетчика отлично от нуля. Сигнал на выходе третьего элемента И 10 принимает нулевое значение и через первый элемент -НЕ 24 открывает второй элемент И 23. Этим же сигналом с выхода элемента 12 задержки происходит установка в 1 триггера 15 управления, который своим единичным выходом открывает пятый элемент И 16. Сигналом с первого выхода генератора 23 тактовых импульсов через открытый второй элемент И 25 происходит обнуление регистра 29 адреса и запуск второго дешифратора 27. По сигналу с выхода второго дешифратора 27 из второго запоминающего блока 21 происходит считывание информации из соответствующей ячейки и запись содержимого в регистр 29 адреса. Код номера базовой операционной микрокоманды с первого выхода регистра 29 поступает на первый вход третьего дешифратора 30. Со второго выхода регистра 29 в счетчик 17 импульсов записывается информация о количестве сдвигов, необходимых для формирования соответствующей операционной микрокоманды. При этом содержимое счетчу1ка 17 отлично от нуля. .

По сигналу с выхода генератора 2тактовых импульсов через.элемент 13 задержки происходит запуск третьего дешифратора 30, обнуление регистратора 20 сдвига.

Из третьего запоминающего блока 31 по сигналу с выхода третьего дешифратора 30 происходит считывание соответствующей базовой операционной микрокоманды и ее запись в регистр 20 сдвигов.

После записи базовой операционной микрокоманды в регистр 20 сдвигов через открытый единичным сигналом с триггера 15 управления пятый элемент И 16 начинается сдвиг базовой операционной микрокоманды в регистре 20 сдвига и уменьшение содержимого из счетчика 17 импульсов тактовыми импульсами высокой частоты со второго выхода генератора 23 тактовых импульсов.

В течение всего времени сдвигов базовой операционной микрокоманды в регистре 20 сдвига сигнал на выхоле элемента.И-ЙЕ 18 равен единице, и он поддерживает шестой элемент И 19 в открытом состоянии, пропуская импульсы сдвига с выхода пятого элемента И 16 в регистр 20 сдвига.

После того,как в регистре 20 сдвига заканчивается процесс формировани операционной микрокоманды, о чем свидетельствует нулевой сигнал на выходе элемента И-НЕ 18, шестой элемент И 19 закрывается, и триггер 15 управления устанавливается в нулевое состояние. При этом единичным сигналом с его нулевого выхода открывается третий блок 21 элементов И.Операционная микрокоманда, записанная в регистре 20 сдвига, поступает на выход 34 устройства.

После считывания базовой операционной микрокоманды из третьего запоминающего блока 31 содержимое счетчика 26 адреса увеличивается на единицу, тем самым формируется адрес очередной микрокоманды последовательности, а содержимое счетчика 9 микрокоманд уменьшается на единицу.

Очередным тактовым импульсом с выхода генератора 23 через открытый второй элемент И 25 происходит запуск третьего дешифратора 30 и обнуление регистра 20 сдвига. В дальнейшем работа устройства микропрограммного управления повтрряется.

После считывания последней микро.команды текущей последовательности происходит обнуление счетчика 9 микрокоманд, на выходе третьего элемента И 10 появляется единичный сигнал, который закрывает второй элемент И 25 и открывает Четвертый 1.4 и первый 11 эле/Ленты И.

По сигналу с выхода элемента 13 задержки тактовый импульс с первого

выхода генератора 23 тактовых импульсов происходит обнуление регистра 4 логических условий и буферного регистра б, счетчика 26 адреса и запуск первого дешифратора 2.

Таким образом, введение указанных элементов и связей позволяет существенно повысить экономичность. При этом сохраняются неизменными другие характеристики, такие как функциональные возможности и быстродействие, поскольку операции сдвига осуществляются частотой, значительно превышающей частоту считывания информацииИЗ запоминающих блоков.

Формула изобретения

Устройство микропрограммного управления, содержащее регистр логических условий, выход которого соединен с первым входом первого блока элементов И, выход которого соединен со входом логических условий буферного регистра, выход которого соединен с первым входом-второго блока элементов И, выход которого соединен с информационным входом первого регистра адреса, вход кода операции которого является входом кода операции устройства, выход первого регистра адреса соединен с информационным входом первого дешифратора, выход которого соединен со входом первого запоминающего блоке, первЕлй адресный выход первого запоминающего блока соединен с адресным входом буферного регистра, второй адресный выход - со входом шифратора, выход логических условий с информационным входом регистра логических условий, а выход сброса со входом установки в нуль первого регистра адреса, второй вход первого блока элементов И соединен со входом логических условий устройства, второй вход второго блока элементов И соединен с выходом первого элемента И, первый вход которого через первый и вторсэй элементы задержки соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй вход первого элемента И соединен с выходом третьего элемента И, с первым входом четвертого элемента И, и через первый элемент НЕ с первым входом второго элемента И, второй вход которого соединен с первым входом генератора тактовых импульсов, выход второго элемента И соединен со входом установки в нуль второго регистра адреса и входом запуска второго-дешифратора,группа входов третьего элемента И соедииена с группой выходов счетчика микрокоманд, первый вход которого соединен с первым выходом шифратора, второй выход которого соединен с информационным входом счетчика адреса, вход установки в нуль которого соединен со входами установки в нуль регистра ло гических условий, буферного регистра входом запуска первого дешифратора и выходом четвертого элемента И, а выход счетчика адреса - с информационным входом второго дешифратора,выход которого соединен со входом второго запоминакнцего блока, выход которого соединен с информационным входом второго регистра адреса, первый разрядный выход которого соединен с информационным входим третьего дешифра тора, вход запуска которого соединен с.выходом первого элемента задержки, а выход третьего дешифратора соединен со входом третьего запоминающего блока, первый выход которого соединен со счетным входом счетчика адреса и вторым входом счетчика микроко манд , отличающееся тем, что, с целью повышения экономичности оно дополнительно содержит счетчик импульсов, регистр сдвига, элемент И-НЕ и третий блок элементов И,причем информационный вход счетчика импулБсов соединен со вторым разрядным выходом регистра адреса,счетный вход счетчика импульсов - с выходом пятого элемента И и первым входом-шестого элемента И, первый вход пятого элемента И соединен с единичньни выходом триггера управления, а второй вход. - со вторым выходом генератора тактовых импульсов, единичный вход триггера управления соединен с выходом второго элемента задержки, а нулевой вход - через второй элемент НЕ соединен со вторым входом шестого элемента И и выходом элемента И-НЕ, группа входов которого соединена с группой выходов счетчика импульсои, выход шестого элемента И соединен с первым входом регистра сдвига, второй вход которого соединен с выходом первого элемента задержки, третий вход - с первым выходом третьего запсниинающего блока, а выход - с первым входом третьего блока элементов И, второй вход которого соединен с нулевым выходом триггера управления, выход третьего блока элемента И является выходом устройства. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 763898, кл. G 06 F 9/16, 1978. 2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2802977/18-24, кл. G 06 F 9/16, 1979 (прототип).