Микропрограммное устройство управления Советский патент 1982 года по МПК G06F9/22 

(З) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к организации диагностического контроля микропрограммного процессора.

Современные высокопроизводительные ЭВМ обычно бывают снабжены встроенной аппаратурой контроля для проверки работоспособности функциональных блоков.

Недостатком известных устройств является большой объем оборудования для контроля р.аботоспособности блоков ЭВМ.

Известно также устройствр, содержащее блок памяти, регистр установочных данных, сумматор, регистр состояния, коммутатор, первую и вторую схемы сравнения и регистр зоны 1 .

Данное устройство позволяет производить проверку небольшого оЬъема оборудования, связанного лишь с элементарной операцией (микрооперацией). Диагностическая микропрограмма загружается с небольших накопителей типа кассетных магнитофонов, гибких дисков и т.п. С помощью такого устройства достигается высокая точность локализации неисправности. Не цостатками его являются большой объем оборудования и значительное время для инициализации диагностических процедур.

Наиболее близким к предлагаемому .по технической сущности является микропрограммное устройство управления , содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, элемент задержки, регистр адреса микрокоманд, схему выбора и мультиплексор, первые входы которого соединены с адресными входами устройства, а выходы со входами регистра адреса, выходы которого соединены со входами блокг памяти микрокоманд, выходы которого соединены с первыми входами регистра микрокоманд, первые выходы которого соединены со -вторыми входами мультиплексора, а вторые - со входами схемы выбора, выход которой через элемент задержки соединен со вторым и третьим входами регистра микрокоманд и вторым входом регистра адреса 2 . Недостатком указанного устройства является то, что для организации контрольно-диагностических процедур на микропрограммном уровне требуетс значительный объем памяти для хране ния микропрограммы диагностика. Кроме того, устройство характеризуется недостаточной полнотой кон роля при проверке самого микропрогр много устройства управления. Цель изобретения - расширение фу циональных возможностей за счет орга низации диагностических процедур. Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, элемент задержки и мультиплексор, первая группа входов адреса которого соединена с первой группой выходов блока памяти микрокоманд, вторая группа входов адреса мультиплексора соединена с адресными входами устройства, первый управляющий вход мультиплексора соединен со входом з пуска устройства, а выходы - со вхо дами регистра адреса, выходы которого соединены со входами блока памяти микрокоманд, введены регистр адреса возврата, счетчик микрокоманд, элемент НЕ-И, элемент И и триггер, единичный выход которого соединен с первым входом элемента И второй вход которого соединен со входом тактовых импульсов устройства, а выход триггера - со счетным входом счетчика микрокоманд, выход переполнения которого соединен через элемент задержки со входом установки в ноль триггера, а информационные выходы счетчика микрокоманд со входами элемента НЕ-И, выход кото рого соединен со вторым управляющим входом мультиплексора, вторая группа входов блока памяти микрокоманд соединена со входами счетчика микрокоманд и входами регистра адреса возврата, выходы которого соединены с третьей группой входов мультиплексора, а управляющий выход блока памяти микрокоманд соединен со входо установки в единицу триггера. Это позволяет использовать общие участки микропрограмм штатных команд, что повышает достоверность диагностики. В памяти микропрограммного устройства управления остается один общий участок микропрограмм и необходимый объем памяти уменьшается. На чертеже представлена блок-схема предлагаемого устройства микропрограммного управления. Устройство содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 адреса, мультиплексор 3, счетчик микрокоманд, регистр 5 адреса возврата, выход 6 разряда микрооперации диагностика, триггер 7, элемент И 8, элемент НЕ-И 9. выход. 10 переполнения, элемент 11 задержки, управляющий вход 12 и управляющий вход 13 устройства. С целью улучшения контрольно-диагностических возможностей ЭВМ в систему команд процессора включается ко-.-, манда диагностика. Выполнение этой команды предусматривает автономную. проверку процессора на микропрограм-, мном уровне. Предлагаемое микропрограммное устройство управления работает следующим образом. На управляющий вход 12 устройства поступают тактовые импульсы с периодом, равным циклу работы микропрограммного устройства управления. В исходном состоянии триггер 7 обнулен. На его единичном выходе присутствуют логический нуль, блокирующий прохождение тактовых импульсов с управляющего входа 12 устройства. На адресные входы устройства поступает адрес первой микрокоманды выполняемой микропрограммы, а на первый управляющий вход мультиплексора 3 с первого управляющего входа 12 устройства поступает сигнал, по которому мультиплексор 3 настраивается на прием информации со стороны второй группы входов. На выходе мультиплексора 3 появляется адрес первой микрокоманды выполняемой микропрограммы, который заносится в регистр 2 адреса. После чего сигнал с первого управляющего входа 12 устройства снимается, и мультиплексор 3 переключается на прием информации по первой группе входов. По содержимому регистра 2 выбирается первая микрокоманда выполняемой микропрограммы, в адресном поле которой (первая группа выходов блока 1 памяти микрокоманд) записан адрес следующей микрокоманды, который поступает через первую группу входов мультиплексора 3 на регистр 2 адреса. По содержимому регистра 2 адреса выбирается вторая микрокоманда выполняемой микропрограммы и т.д. Таким образом .формируется последо вательность микрокоманд, составляю щая микропрограмму выполняемой процедуры (команды процессора, стандйрт ной процедуры обработки .прерываний и т.д.)При выполнении команды ДИАГНОСТИКА устройство работает следующим образом. На адресный вход устройства посту пает код операции команды ДИАГНОСТИКА, являющийся адресом первой микрокоманды микропрограммы ДИАГНОСТИКА. В процессе выполнения диагностической процедуры формируются необходимые константы в регистры процессора. Эти константы выбираются из поля констант микрокомандного «слова (вторая группа выходов блока 1 памяти микрокоманд). При использовании общих частей микропрограммы команд процессора или общих частей микрокоманд других стандартных процедур выполняется следующее. В поле константы микрокомандного слова записывается адрес возврата на диагностическую процедуру, который заносится на регистр 5 адреса возврата. В следующей микрокоманде в поле адреса записывается адрес первой микрокоманды участка микропрограммы команды, а в поле константы записывается число, равное количеству микрокоманд общей части участка микропрограммы команды, необходимого для выполнения диагностической процедуры, которое заносится в счетчик 4 микрокоманд, а в разряд микрооперации ДИАГНОСТИКА записывается единица. По сигналу на выходе 6 триггер 7 устанавливается в единичное состояние, открывая элемент И 8, через вход которого тактовые импульсы с управляющего входа 12 устройства поступают на вход -1 счетчика 4 мик рокоманд. В. процессе выполнения участка ми ропрограмны команды в каждом цикле работы устройства из счетчика мик рокоманды вычитается единица. После выполнения участка микророграммы команды счетчик k обнуляется. На входах элемента НЕ-И 9 происходит совпадение нулей, и на его выходе появляется единичный сигнал, поступающий на второй управляющий вход мультиплексора 3. По этому сигналу содержимое регистра 5 адреса возврата передается через третью группу входов мультиплексора 3 и заносится в регистр 2 адреса, после чего очередной тактовый импульс переводит все разряды счетчика k микрокоманд в единичное состояние, на выходе элемента НЕ-И 9 появляется нулевой сигнал, а на выходе 10 отрицательного переполнения счетчика k микрокоманд появляется импульс, который через элемент 11 задержки устанавливает триггер 7 в нулевое состояние, блокируя тем самым прохождение тактовых импульсов на вход -1 счетчика микрокоманд. По нулевому сигналу на выходе элемента НЕ-И 9| мультиплексор 3 вновь настраивается на прием информации по первой группе входов, на которую поступает адрес очередной микрокоманды диагностической процедуры с первой группы входов блока 1 памяти микрокоманд. Так происходит возврат на микрокоманду диагностической процедуры и дальнейшее ее выполнен ние. Таким образом, предлагаемое устройство микропрограммного.управления позволяет повысить достоверность диагностических процедур за счет использования общих частей микропрограммы штатных команд процессора (либо других стандартных процедур), в микропрограмме команды ДИАГНОСТИКА, поскольку в этом случае информация выбирается из тех же самых ячеек блока памяти микрокоманд, в которых записана микропрограмма штатных процедур. Вместе с тем сокращается объем блока памяти микрокоманд, так как нет необходи юсти, в отличие от известного устройства, дублировать общие участки микропрограмм диагностической процедуры в блоке памяти микрокоманд. По сравнению с базовым объектом имеющим объем памяти для хранения диагностических процедур в 110 ячеек (при длине слова 64 разряда) предлагаемое техническое решение

требует объем памйти в 1,4 раза меньший - 78 ячеек, при тойчже длине микропрограммного слова.

Достоверность диагностических процедур повышается, так как диагностика проводится по общим частям микропрограмм штатных команд.

Формула изобретения

Микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, элемент задержки и мультиплексор, первая группа входов адреса которого соединена с первой группой выходов блока памяти микрокоманд, вторая группа входов адреса мультиплексора соединена с адресными входами устройства первый управляющий, вход мультиплексора соединен со входом запуска устройства , а выходы г с входами регистра адреса, выходы которого соединены со входами блока памяти микрокоманд, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет организации диагностических процедур, в него введены.регистр адреса возврата, счетчик микрокоманд, элемент

НЕ-И , элемент И и триггер, единичный выход которого соединен с первым входом элемента И, второй вход которого соединен со входом тактовых импульсов устройства, а выход триггера - со счетным входом счетчика микрокоманд, выход переполнения которого соединен через элемент задержки со входом установки в ноль триггера, а информационные выходы счетчика микрокоманд - со входами элемента НЕ-И, выход которого соединен со вторым управляющим входом мультиплексора, вторая группа выходов блока памяти микрокоманд соединена с информационными входами счетчика микрокоманд и входами регистра адреса возврата, выходы которого соединены с третьей группой входов мультиплексора, а управляющий выход блока памяти микрокоманд соединен со входом установки в единицу триггера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3586599, кл. 3 0-172.5, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР № +67350, кл. СОб F 9/22, 1973 (прототип).