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

(S) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматических и контрольно-измерительных системах, например, контроля электрических параметров, интегральных схем, содержащих несколько операционных блоков, подключенных к общей информационно-адресной матистрали. Микропрограммное устройство управления предназначно для выдачи в магистраль определенной временной последовательности микрокоманд, обрабатываемых в операционных блоках, подключенных к магистрали.

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти, микропрограмм, регистр адреса, регистр микропрограмм, дешифраторы, блок управления длительностью микропрограммного такта, линию задержки и логические схемы l .

Известное устройство позволяет изменять длительность микропрограммноГО такта в соответствии с временем выполнения микрокоманды. Однако это устройство характеризуется сложностью схемы и ограниченными функциональными возможностями за счет того, что применение универсальных линий задержки с заданными номиналами по задержке заранее предопределяет возможный (а не действительный), диапазон изменения длительностей тактов.

to Кроме того,при больших значениях задержек линии задерх{ки имеют большие размеры.

Наиболее близким по технической

15 сущности к изобретению является микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микропрограмм, регистр адреса, регистр микрокоманд, причем входы блока памяти микропрог70рамм соединены с выходами регистра адреса, первый вход которого соединен с первым входом устройства, выходы блока памяти микропрограммы сое3 , ge динены с первыми входами регистра микрокоманд 2. Недостатком известного устройства является то обстоятельство, что в нем невозможно совместить синхронный режим работы с переменной длительностью .микропрограммного такта и синхронный режим работы устройства по отношению к целям управления операционными блоками магистрали. Кроме того, недостатком известного устройства является невозможность его останова ка одной из выбранных микрокоманд, а также по си(- налу неисправности, приходящему из магистрали. По требованиям, предъявляемым к микропрограммному устройству управления магистралью, оно должно работать как в синхронном режиме с возможностью изменения в приемлемых пределах длительности микропрограммного такта, так и в асинхронном режиме. . Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения асинхронного режиме работы устройства. Поставленная цель достигается тем что микропрограммное устройство управления, содержащее генератор импул сов, регистр адреса, блок памяти мик ропрограмм, регистр микрокоманд, выход поля операций которого подключен к первому информационному выходу уст ройства, информационный вход регистр микрокоманд соединен с выходом блока памяти микропрограмм, адресный вход которого соединен с выходом регистра адреса, информационный вход которого подключен к адресному входу уст ройства, содержит дешифратор, счет- чик, элемент И, формирователь импуль са, группу элементов И-НЕи блок формирования синхроимпульсов, установоч ный вход которого соединен с установочными входами регистра адреса и ре гистра микрокоманд и является первым управляющим входом устройства, первый выход блока формирования синх роимпульсов подключен к управляющему входу регистра адреса, второй выход к управляющему входу регистра адреса, второй выход - к управляющему входу регистра микрокоманд и к первым, входам элементов И-НЕ группы, третий выход - к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с вторыми входами элементов И-НЕ группы, с первым управляющим входом блока формирования синхроимпульсов и первым выходом дешифратора, информационные входы которого ключены к выходу поля типа микрокоманды, регистра микрокоманд, выход поля оп,ераций которого соединен с третьими входами элементов И-НЕ группы, выходы которых подключены к установочным входам счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов,вход пуска которого, подключен к выходу элемента И, а вход сброса - к выходу формирователя импульсов и к второму управляющему входу блока формирования синхроимпульсов, выход счетчика подключен к .входу формирования импульса, выход поля адреса регистра микрокоманд является вторым информационным выходом устройства, второй выход дешифратора соединен с третьим, управляющим входом блока формирования синхроимпульсов, вход останова которого подключен к второму управляющему входу устройства, третий управляющий вход устройства подключен к четвертому управляющему входу блока формирования синхроимпульсов... Блок формирования синхроимпульсов/содержит пять элементов И, элемент ИЛИ-НЕ, семь элементов И-НЕ, два элемента НЕ, три элемента задержки, причем первый вход первого элемента И подключен к первому управляющему входу блока, второй вход - к второму управляющему входу блока, а выход - к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, к второму входу которого подключен «выход второго элемента И, первый вход последнего подключен к третьему управляющему входу блока, втррой вход - к четвертому управляющему входу блока, к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ подключен выход третьего элемента И,первый вход которого соединен с третьим управляющим входом блока, второй вход - с четвертым управляющим входом блока, четвертый вход элемента ИЛИ подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого соединен с третьим управляющим входом блока, второй вход с выходом пятого элемента И и является третьим выходом блока, выход элемента ИЛИ-НЕ подключеТГк первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого является установочным входом блока, выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом вто рого элемента И-НЕ, второй вход кот рого является входом останова блока а выход второго элемента И-НЕ совдинен с первыми входами третьего и чет вертого элементов И-HEj а через первый элемент задержки - с вторым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И-НЕ, выход последнего соединен с первыми входами пятого и шестого элементов И-НЕ, через первый элемент НЕ - с первым выходом блока, а через второй элемент задержки - с вторым входом пятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу шестого элемента И-НЕ, выход последнего соединен с первыми входами седьмого эле мента И-НЕ и пятого элемента И, чере второй элемент НЕ - с вторым входом блока, а через третий элемент задержки - с вторым входом седьмого элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу пятого элемен та И.. На фиг. 1 приведена структурная схе ма предлагаемого мйкропрограммного устройства управления магистралью; на фиг. 2 - схема блока формирования синхроимпульсов. Устройство содержит блок 1 памяти микропрограмм, регистр 2 микрокоманд, регистр 3 адреса, Йлок k фор мирования синхроимпульсов, дешифратор 5 генератор 6 импульсов, счетчик 7, формирователь 8 импульсов, группу элементов И-НЕ 9, элемент И 1 выходы 11-1А дешифратора 5 выход 15 формирователя импульсов, установочный вход 16 устройства, управляющие входы 17 и 18 устройства, вхо 19 останова устройства, адресный вход 20 устройства. Блок k формиро-. вания синхроимпульсов содержит выход 21 синхроимпульса С1, выход 22 синхроимпульса С2, выход 23 синхроимпульса СЗ, элементы И 2t-27, элементы И-НЕ 28-3, элемент И 35, эле мент ИЛИ-НЕ 36, элементы задержки, элементы НЕ 0 и 41. Устройство работает следующим образом. Микропрограммное устройство управ ления синхронизируется тремя последо вательностями синхроимпульсов. По фронту С1 код, установленный на информационном входе регистра 3 адреса, переписывается в регистр, и по этому коду начинается считывание микрокоманды из блока 1 памяти микропрограмм. По фронту С2 микрокоманда, считанная из блока 1 памяти микропрограмм, переписывается в регистр 2микрокоманд. Происходит дешифрирование полей микрокоманды, начинается выполнение записанных в микрокоманде микроопераций и формирование логических условий для перехода к следующей микрокоманде. По фронту 3СЗ происходит запуск генератора 6 импульсов, Код каждой микрокоманды, записанной в.блоке i памяти микpoпpoгpaмм состоит из трех частей: тип кода микрокоманды, код операции и код адреса следующей микрокоманды. Код типа микрокоманды определяет каким образом будет запущена последовательность синхроимпульсов С1, С2, СЗ в следующем такте работы устройства. 1-ый тип микрокоманд - это микрокоманды, длительность микропрограмм много, такта которых равна длительности микропрограммного такта внутренних М1 рокоманд. При дешифрировании этого типа микрокоманды сигнал логической 1 появляется на выходе И дешифратора 5 типа микрокоманды. При этбм фронт синхроимпульса С1 сле дующего такта работы устройства формируется по срезу синхроимпульса СЗ текущего такта. При этом операционный блок осуществляет прием информации, а код адреса следующей микрокоманды устанавливается на информационном входе регистра 3 адреса за время, равное длительности двух синхроимпульсов С2 и СЗ. 2-ой тип микрокоманд - это внешние микрокоманды, обращенные к операционным блокам, асинхронным по отношению к микропрограммному устройству управления. Этот тип микрокоманд соответствует появлению сигнала логической 1 на выходе 13 дешифратора 5 tипa микрокоманд. При этом фронт С1 следующего такта работы устройства формируется по срезу импульса готовности, поступающего от операционного блока к входу 17. 3-ий тип микрокоманд (пауза) это микрокоманды, которые следуют ( за внешними микрокомандами, обращен нуми к синхронным операционным блокам, и определяют интервал времени, через который устройство может выра ботать следующую микрокоманду. Это му типу микрокоманд соответствует появление сигнала логической 1 на выходе 11 дешифратора 5 типа микрокоманд . При выполнении этой микрокоманды код паузы, ,записанный в опе рационной части микрокоманды, по фр ту синхросигнала С2 записывается в счетчик 7 через группу элементов И-НЕ 9. По фронту СЗ происходит запуск генератора 6 импульсов через элемент И 10, фронт каждого импульса которого переводит счетчик 7 в следующее состояние. При переводе счетчика 7 в исходное состояние . на выходе 15 формирователя 8 импул са вырабатывается импульс, который .поступает на соответствующий вход блока f формирования синхроимпуль.сов. П6 срезу этого импульса формируется фронт С1 следующего такта работы устройства. Кроме того, импульс с .выхода 15 формирователя 8 импульсов поступает на второй вход генератора 6 импульсов и прекращает генерацию импульсов. 4 Таким образом, используя микрокоманды 3-го типа, можно организоватьсчсинхронный режим работы с переменной длительностью микропрограммного такта. При этом имеется воз ,можность гибкого.изменения длительности такта по коду паузы, записан-ного в операционной части микрокоманды. При необходимости можно записать в блоке 1 микропрограммы несколько микрокоманд 3-го типа подряд, что еще больше увеличивает воз можность гибкого варьирования длительностью микропрограммного такта. 4-ый тип микрокоманд - микрокома ды останова. Этот тип микрокоманд позволяет организобать асинхронный режим работы с формированием импуль са готовности пользователем, т.е. п выполнении оператором функции опера ционного блока. При выполнении тo типа микрокоманд сигнал логической 1 появляется на выходе 12 дешифра тора 5 типа микрокоманд. С приходом Этой микрокоманды работа микропрогр много устройства управления останав ливается. Продолжение выполнения ми ропрограммы осуществляется с п1эиходом на 18-ый вход устройства импуль са. 5-ЫЙ тип микрокоманд - микроко- . манды Конец. С приходом этой микрокоманды работы устройства останав-ливается и продолжить выполнение прерванной микропрограммы нельзя, поскольку, с выходов 11-Ц дешифратора 5 типа микрокоманда на соответствующие входы блока t формирования синхроимпульсов не поступает ни одного разрешающего сигнала логической 1. возобновить работу устройства можно, подавая на вход 16 блока k формирорания синхроимпульсов импульс в виде уровня логического О, который формируется во внешних цепях управления устройства при нажатии оператором кнопки Пуск микропрограммы. Одновременно этот импульс поступает на входы установки в О регистра 2 микрокоманд и регистра 3 йдреса. По срезу данного импульса формируется синхроимпульс С1,который запишет нулевой адрес в регистр 3 адреса и выполнение микропрограммы начнется с 0-й микрокоманды. Если в процессе выполнения микропрограммы на вход 19 блока k формирования синхроимпульсов поступает сигнал Неисправность (уровень логического О), устройство останавливается. Возобновить работу устройства можно только после ликвидации неисправности, когда на вход 19 блока t формирования синхроимпулБсов поступит сигнал логической 1. Таким образом, предложенное микропрограммное устройство управления магистралью позволяет осуществлять работу как в синхронном режиме с переменной длительностью микропрограммного такта, так и в асинхронном режиме по отношению к цепям управления . магистрали. В синхронном режиме работы обеспечено простое применение временного интервала между моментами выдачи в магистраль внешних микрокоманд путем изменения кода паузы, записанного в операционной части микрокоманды 3-го типа, изменения периода следования импульсов с выхода генератора 6 импульсов и использования нескольких микрокоманд 3-го типа, следующих подряд. Кроме того, в устройстве обеспечивается останов его работы в любой точке микропрограммы при восполнении микрокоманды -го типа останова, а также по сигналу неисправности, приходящему из магистрали, что улучшает эксплуатационные характеристики устройства и повышае достоверность работы системы устро ство-магистраль. Получено упрощение блока 1 микропрограммы устройст ва за смет уменьшения длины слова, блока из-за отсутствия в микрокоманде временной части. Формула изобретения 1. Микропрограммное устройство управления, содержащее генератор им пульсов, регистр адреса, блок памяти микропрограмм, регистр микрокоманд, выход поля операций которого подключен к первому .информационному выходу устройства, информационный вход регистра микрокоманд соединен с выходом блока памяти микропрограмм, адресный вход которого соединен с выходом регистра адреса, инфо мационный вход которого подключен к адресному входу устройства, о т л и чающееся тем, что, с целью расширения области его применения, за счет обеспечения асинхронного ре жима работы устройства, оно содержи дешифратор, счетчик, элемент И, фор мирователь импульса, группу элементо И-НЕ и блок формирования синхроимпульсов, установочный вход которого соединен с установочными входами регистра адреса и регистра микрокоманд и является первым управляющим входом устройства; первый выход блока формирования синхроимпульсов подключен к управляющему входу регистра микрокоманд и к первым входам элементов И-НЕ группы, третий выход к первому входу.элемента И, второй вход которого соединен с вторыми вхо дами элементов И-НЕ группы, с первым управляющим входом блока формирования синхроимпульсов и первым выходом дешифратора, информационные входы которого подключены к выходу поля типа микрокоманды, регистра микрокоманду выход поля операций кото,рого соединен с третьими входами эле :ментов И-НЕ группы, выходы которых подключены к установочным входам счетчика ,) счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов вход пуска которого подключен к выходу элемента И, а вход сброса - к выходу формирователя импульсов и к второму управляющему входу блока 110 формирования синхроимпульсов, выход счетчика подключен к входу формирователя импульса, выход поля адреса регистра микрокоманд является вторым информационным вь1ходом устройства, второй выход дешифратора соединен с третьим управляющим входом блока формирования синхроимпульсов, вход останова которого подключен к второму управляющему входу устройства, трет тий управляющий вход устройства под-; ключен к -четвертому управляющему входу блока формирования синхроимпульсов. 2. Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что блок формирования синхроимпульсов содержит пять элементов И, элемент ИЛИ-НЕ, семь элементов И-НЕ, два элемента НЕ, три элемента задержки, причем первый вход первого элемента И подключен к первому управляющему входу блока, второй вход - к второму управляющему входу блока, а выход - к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, к второму входу которого подключен вы-, ход второго элемента И, первый вход последнего подключен к третьему управляющему входу блока, второй входк четвертому управляющему входу блока, к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ подключен выход третьего элемента И, первый вход которого соединен с третьим управляющим входом блока, второй вход - с четвертым управляющим входом блока, четвертый вход элемента ИЛИ подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого соединен с третьим управляющим входом блока, второй вход.- с выходом пятого элемента И и является третьим выходом блока, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого является установочным входом , выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом второг;о элемента И-НЕ, второй вход которого является входом останова блока, а выход второго элемента И-НЕ соединен с первыми входами третьего . и четвертого элементов И-НЕ, а первый элемент задержки - с вторым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И-НЕ, выход последнего соединен с п ервыми входами пятого и шестого элементов И-НЕ,

1 9646

через первый элемент НЕ - с первым выходом блока, а через вторбй элемент задержки - с вторым входом пятого элемента И-НЕ выход которого подключен к второму входу шестого s элемента И-НЕ, выход последнего соединен с первыми входами седьмого элемента И-НЕ и пятого элемента И, через второй элемент НЕ с вторым выходом блока, а через третий элемент to задержки - с вторым входом седьмого

Источникиинформации, принятые во внимание при экспертизе

иг. 1

t

«

a

rVi

.8 1 . i

s t ь

L

UJ

Ц

N«

«ч

ТЖ

ryn

3.