Многоуровневое микропрограммное устройство управления Советский патент 1982 года по МПК G06F9/22 

(5) МНОГОУРОВНЕВОЕ МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах управления цифр вых вычислительных машин. , Известен многоуровневые микропрог раммные устройства управления, в котдры х для выполнения переходов с одного уровня на другой вводятся регистр адреса возврата, счетчик, деши ратор и логическая схема переходов, микропрограммы содержат специальные двухчастные команды переходов , . Недостатками таких устройств являются быстродействие и большое количество оборудования. Наиболее близким к предлагаемому является многоуровневое микропрограм нр°е устройство управления, содержаще управляющую память, регистр микрокоманды, имеющий адресный, и первые опе р.ационные выходы (прямые и инверсные регистр адреса микрокоманды , регистры адреса возврата, счетчик, первые, вторые и третьи элементы И и элеменТЫ или,причем выход управляющей памяти соединен со входом регистра микрокоманды, прямые первые операционные выходы которого соединены со вторыми входами первых элементов И, выход регистра адреса микрокоманды соединен со входами управляющей памя;Ти и счетчика,входы регистров адреса возврата через элементы ИЛИ соединены с выходами первых и вторых элементов И, а выходы ч регистров адреса возврата соединены с первыми входами вторых элементов И, вторые входы которых через третьи элементы И соединены с инверсными первыми операционными выходами регистра ми к ро кома нд ы 2 . Недостатками таких устройств являются необходимость наличия мультиплексора и объединение регистров адреса возврата в магазинную память, вызывающее необходимость дополнительных элементов И и нескольких пересылок адресов возврата внутри этой магазинной памяти при переходе с одног уровня на другой. Это приводит к зна чительным затратам оборудования и низкому быстродействию. Цель изобретения-позышение быстро действия устройства. Указанная цель достигается тем, что в многоуровневое микропрограммно Устройство управления ;содержащее яамять,регистр адреса микрокоманды,р гистры адреса возврата,счетчик,перву вторую и третью группы элементов И и элементы ИЛИ, причем выход памяти соединен с входом регистра микрокоманды, первые прямые операционные выходы которого сЬединены с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходу счетчика, вход которого соединен с выходом регистра адреса микрокоманды и с входом памяти, выходы регистров адреса возврата подключены к первым входам элементов И второй группы, к вторым входам которых подключены соответственно выходы элементов И третьей группы, первые входы KOTOptJX соединены с инверсными операционными выходами регистра микрокоманды, а вторые входы соединены с входом сброса устройства, выходы элементов И второй группы подключены к первым входам элементов ИЛИ,ко вто рым входам которых подключены выходы элементов И первой группы, а выходы элементов ИЛИ соединены с входами регистров адреса возврата, введена четвертая группа элементов И,причем вторые прямые операционные выходы регистра микрокоманды соединены соот ветственно с первыми входами элементов И четвертой группы, вторые входы которых подключены к выходам регистров адреса возврата, а выходы - к вх дам регистра адреса микрокоманды и к адресным выходам регистра микрокоман ды.J . . На чертеже изображена блок-схема устройства. Устройство управления содержит управляющую память 1,регистр 2 микрокоманды, регистр 3 адреса микроко,манды, регистры -,,..., it адреса возврата, счетчик 5, первую группу элементов И 6,.,., 6, вторую группу элементов И 7),... ,7, третью группу элементов И , элемен ты ИЛИ 9,..., 9jvj, четвертую группу элементов И 10, .. ., Ющ, адресный выход -11, прямые первые операционные выходы 12, ..., J.f, инверсные операционные выходы 12/1, ,..,2f, вторые операционные выходы 13х,,..., 13(/. Выход управляющей памяти 1 соединен с входом регистра 2 микрокоманды, адресный выход 11 которого соединен с входом регистра 3 адреса микрокоманды, прямые первые операционные выходы 12.,..., 12ц регистра 2 микрокоманды соединены со вторыми входами элементов И 6-},...,6(м первой группы, инверсные операционные выходы 12, . .. .,12к)регистра 2 микрокоманды соединены с первыми входами элементов И 8 8(у(третьей группы, на вторые входы которых подается инверсия сигнала Установка О, вторые операционные выходы 13-1, ..., 13|ч|регистра 2 мик рокоманды соединены со сторыми входами элементовИ ТО,..,, четвертой группы, выход регистра 3 адреса микрокоманды соединен с входом управляющей памяти 1 и счётчика 5,выход счетчика 5 соединен с первыми входами элементов И 6 , . . . ,6fv) первой ХРУПпы,выходы элементов И b,...,bj. и 7 ,.,. ,7f первой и второй групп через элементы ИЛИ 9 9р |Соединены с входами регистров .. .ч|,адреса возврата,выходы которых соединены с первыми входами элементов И 10, .,., четвертой группы и первыми входами элементов И 7xj,..., 7 второй группы, вторые входы которых соединены с выходами элементов И 8,. .. ,8; третьей группы, выходы элементов И 10,..,, lOjvj четвертой группы соединены с входом регистра 3 адреса микрокоманды. Устройство работает следующим образом. Все микропрограммы разбиваются на уровни, например, I уровень - основная микропрограмма, IJ уровень - вычисление тригогометрических, логарифмических и т.п. функций, Ш уровеньумножение и деление, IV уровень сложение и вычитание. При необходимости перехода от выполнения микропрограммы более высокого уровня к микропрограмме более низ кого уровня в управляющей памяти 1 вырабатывается соответствующая микрокоманда, которая пересылается а регистр микрокоманды 2 и содержит в пое адреса адрес первой микрокоманды икропрограммы более низкого уровня, в прле команды обязательно содержит дин из операционных сигналов 12; 5,9 (где i 1,2 ... и определяется тем, к микропрограмме какого именно уров ня должен,выполняться переход) . При этом отпирается соответствующий первый элемент И 6. Адрес самой микрркоманды перехода пересылается из пол :адреса регистра 2 микрокоманлы в регистр 3 адреса микрокоманды,увеличивается на единицу в счетчике 5 и через первый элемент И и элемент ИЛ 9 пересылается в соответствующий ре гистр j адреса возврата. При этом : пересылка адреса в регистр 3 адреса микрокоманды выполняется одновременно с выполнением микрокоманды, предшествующей микрокоманде перехода. Прибавление единицы, к содержимому .счетчика 5 и пересылка полученного адреса а регистр 4- адреса возврата могут выполняться в микрокоманде перехода в течение одного такта, например, по сигналам тактового г енератора С и С соответственно. Кроме этого, одновременно с выполнением перехода к микропрограмме более низ.кого уровня в этой же микрокоманде могут выполняться и микрооперации, относящиеся к микропрограмме более .высокого уровня. Сохранение состояния регистров k , .., ,kfi адреса возврата при .выполнении микропрограммы определенного уровня обеспечивается с помощью элементов И 7,...7( ,на первыевходы которых подаются сигналы с выходов регистров 4 ,..., tjsi адреса возврата , а на вторые входы поступают сиг налы задержки. Сигналызадержки формируются с помощью элементов И ,.. 8fj , на входы которых подаются инвер сии сигналов Установка О и операционных сигналов 12, .. .,12)., При необходимости возврата к выполнению микропрограммы более высокого уровня в управляющей памяти 1 вырабатывается соответствующая микрокоманда, вызывающая появление си|- нала на втором операционном выходе 13.J регистра 2 микрокоманды.. При этом отпирается соответствугаций четвертый элемент И 10.- и содержимое ре гистра Ц адреса возврата пересылается в регистр 3 адреса микропрограм мы более высокого уровня. При этом возврат от подпрограммы может выполняться одновременно с выполнением ми роопераций, относящихся к микропрограмме более высокого уровня. 196 Выделение каждого регистра адреса возврата для выполнения микропрограмм одного определенного уровня и замена мультиплексора элементами И позволяют уменьшить количество оборудования за смет ликвидации большого количества вентилей, составляющих мультиплексор, ликвидации вентилейiмагазинной памяти, предназначенных для выполнения воз врата на более высокий уровень, и упрощения элементов И, предназначенных для сохранения состояния регистров адреса возврата. Использование самостоятельных, не связанных друг с друг . гом, регистров адреса возврата вместо магазинной памяти позволяет сократить число пересылок при переходах с одного уровня на другой и таким образом повысить быстродействие устройства. Формула изобретения Многоуровневое микропрограммное. устройство управления, содержащее память, регистр микрокоманды, регистр адреса микрокоманды, регистры адреса возврата, счетчик, первую, вторую и третью группы элементов И элементы ИЛИ, причем выход памяти соединен с входом регистра микрокоманды, первые прямые операционные выходы которого соединены с первыми выходами /элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходу счетчика, вход которого соединен с выходом регистра адреса микрокоманды и с входом памяти, выходы регист- ров адреса возврата подключены к первым входам элементов И второй группы, к вторым входам которых подключены соответственно выходы элементов И трет тьей группы, первые входы которых соединены с инверсными операционными выходами регистра микрокоманды, а вторые входы соединены с входом сброса устройства, выходы элементов И второй группы подключены к первым входам элементов ИЛИ, к вторым входам которых подключены выходы элементов И первой группы, а выходы элементов ИЛИ соединены с входами регистров адреса возврата, Отличающее с я тем,.что, с целью повышения .быстродействия, в fnero введена чет.вертая группа элементов И, причем вторые Прямые операционные выходы регистра микрокоманды соединены соот