Мультимикропрограммное устройство управления с контролем

(50 4 С 06 Р 9/22 11/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР Р 116 1942, кл. С 06 Е 9/22, 1983.(54) МУЛЬТИМИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ С КОНТРОЛЕМ (57) Изобретение относится к облас ти автоматики и цифровой вычислительной техники и может быть использовано при проектировании мультимикропрограммных систем контроля и управления сложными идентичными объектами. Цель изобретения - уменьшениегремени простоя объектов управления,реализация режима селективных блокиЯО 127 333 А 1 ровок. Мультимикропрограммное устройство управления с контролем содержитблок памяти микропрограмм,Б регистров адреса, И регистров кода логических условий, регистр микрокоманд,регистр маски, регистр копии маски,генератор тактовых импульсов, счетчик, первый триггер управления, второй триггер управления, регистр конца работы, мультиплексор кодов логических условий, первый и второй мультиплексоры логических условий, муль. -типлексор адреса, первый и второймультиплексоры сигналов блокировок,демультиплексор, дешифратор, И коммутаторов, шесть групп элементов И,три группы элементов ИЛИ, пять элементов И, третий триггер управления,три элемента ИЛИ, элемент И-НЕ, коммутатор маски. Цель достигается спомощью указанной совокупности признаков. 2 ил,1272333 Корректор А. Обручар актор С. Патрушев 71 акаэ 6339/48 исное омитета ССС ВНИИПИ арственног ретени Раушс лам иэ по де об и и открытии13035, Москва, Жкая наб., д. 4/ роиэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,Составител Техред М.Х А, Михайлданичтовых импульсов, выходы 47.1-47.Кдешифратора 19, выходы 48,1-48,Иполя кода маски блока 1 памяти микропрограмм, выход 49 признака окончания блокировки блока 1 памяти микропрограмм, выход 50 признака разрешения блокировки блока 1 памяти микропрограмм, выходы 51.1-51.М микроопераций устройства, первая группаэлементов ИЛИ 52,50 1 1272Изобретение относится к автоматикеи цифровой вычислительной технике иможет быть использовано при проектировании мультимикропрограммных систем контроля и управления сложнымиидентичными объектами,Целью изобретения является уменьшение времени простоя объектов управления, реализация режима селективных блркировок, 10На фиг. 1-3 приведены функциональные схемы мультимикропрограммного устройства управления с контролем;на фиг. 2-6 - временные диаграммыработы устройства, 15Мультимикропрограммное устройствоуправления с контролем (фиг. 1) содержит блок 1 памяти микропрограмм, Мрегистров 2.1-2.И адреса, М регистров3.1-3,И кода логических условий, регистр 4 микрокоманд с выходами 4,1 -признака конца операции, 4.2 - признака конца работы, 4.3 поля адреса,4,4 - поля микроопераций, 4.5 - полялогических условий, регистр 5 маски,регистр 6 копии маски, генератор 7тактовых импульсов, счетчик 8, первый триггер 9 управления, второйгтриггер 10 управления, регистр 11конца работы, мультиплексор 12 кодов З 0логических условий, первый мультиплексор 13 логических условий, второймультиплексор 14 логических условий,мультиплексор 15 адреса, первый мультиплексор 16 сигналов блокировок, 35второй мультиплексор 17 сигналовблокировок, демультиплексор 18, дешифратор 19, И коммутаторов 20- 20 г,коммутатор 21 маски, группы элементов И 22-27, вторую и третью группы 40элементов ИЛИ. 28 и 29, элементы И30-34, третий триггер 35 управления,элементы ИЛИ 36-38, элемент И-НЕ 39,входы 40.1-40.И кодов команд устройства, вход 41 пуска устройства, входы 42,1-42.11 сигналов логическихусловий устройства, первый - четвертый выходы 43-46 генератора 7 такПредлагаемое мультимикропрограммное устройство управления функционирует в следующих режимах: реализация управления И объектами при отсутствии сигналов занятости от объектовуправления (режим 1); реализацияуправления И объектами при наличиисигналов занятости объектов управления (режим 2); селективных блокировок (режим 3),В исходном состоянии регистры 5,6, 11, триггеры 9, 10, 35 и счетчик8 устройства находятся в нулевомсостоянии. В поле 4.1 регистра 4 записана единица (цепи установки в исходное состояние не показаны).Работа устройства начинается с подачей сигнала "Пуск" на вход 41. Насоответствующие входы 40.1-40,Б устройства поступают ненулевые коды команд. При этом сигналы с выходов элементов ИЛИ группы 28, соответствующих работающим объектам, проходят1через группу элементов И 26 и устанавливают соответствующие триггерырегистра 11 в единичное состояние.При этом на выходе элемента И-НГ 39появляется единичный сигнал, включающий генератор 7 тактовых импульсов.Сигнал с входа 41 устройства поступает через элементы ИЛИ 52 первойгруппы на входы синхронизации регистров 2.1-2.И адреса и записываетв эти регистры коды команд (начальные адреса микропрограмм), поступающие с выходов коммутаторов 20,1-20.И,Коды адресов с регистров 2.1-2.11поступают на информационные входымультиплексора 15. На управляющийвход мультиплексора 15 поступает управляющий сигнал (номер первогообъекта управления, счетчик 8 находится в нулевом состоянии), разрешающий прохождение кода операции срегистра 1 адреса через мультиплексор 15 на вход блока 1 памяти. Приэтом из блока 1 памяти считываетсяпервая микрокоманда (МК 1-1) дляпервого объекта управления и поступает на информационный вход регистра 4 микрокоманд.Рассмотрим особенности функционирования устройства по режимам.Режим 1, При появлении на выходе43 генератора 7 импульса первой фазы(импульса Т 1) происходит запись врегистр 4 микрокоманды МК 1-1. Импульс Т 1 проходит через элемент И 30на вход синхронизации регистра 4 и3 1272333 по заднему фронту записывает в него р код МК 1-1, При этом на выходе 4.1 ре-, р гистра 4 появляется нулевой сигнал, ме разрешающий запись адреса второй мик рокоманды для первого объекта управ ше ления МК 1-2 с выхода 4.3 регистра 4 в ря регистр 2.1 и кода, проверяемого пос- па ле ее выполнения логического условия, (и с выхода 4.5 регистра 4 в регистр ло 3,1. Сигналы микроопераций для перво го го объекта управления с выхода 4,4пр регистра 4 поступают через демуль- ло типлексор 18 на выходы микроопераций 51.1 (на управляющий вход демультип- ми лексора со счетчика 8 поступает ад ра рес первого объекта управления) .Второй тактовый импульс с выхода ни 44 генератора 7 (импульс Т 2) прохо- ра дит через открытый по первому и вто- де рому входам сигналами с выхода 4.1 20 оп регистра 4 и с выхода 47.1 дешифратора 19 элемент И 22.1 группы элеис ментов И 22 навходы синхронизацииси регистров 2.1 и 3,1. По переднему ды фронту импульса Т 2 в эти регистры за-Ф 5 вь писываются соответственно код адреса н следующей микрокоманды и код логи- хо ческого условия, проверяемого после эл ее выполнения. вхПри появлении на выходе 45 генера-З 0 ра тора 7 третьего тактового импульса тр (импульса ТЗ) происходит подготовкали устройства к обслуживанию следующего (второго) объекта управления: регистр ги 4 устанавливается в нулевое состояние, а содержимое счетчика 8 увели 35со об чивается на единицу (фиг. 2),ме Управление работой с второго по "-й объектов управления будет происходить аналогично описанному алгорит му. В И+1 цикле работы устройства будет осуществляться управление первым объектом управления. При этом счетчик 8 будет находиться в нулевом состоянии, Сброс счетчика 8 в45 нулевое состояние осуществляется по сигналу переполнения, который является внутренним сигналом счетчика 8. Поэтому в цикле работы устройства И+1, 2 М+1; ЗИ+1 и т,д, в регистре 4 50 будет записана микрокоманда МК 1-2, МК 1-3, МК 1-4 и т.д, (фиг. 2) .Адреса микрокоманд в устройстве формируются следующим образом. Старшие разряды адреса с выхода мультип лексора 15 непосредственно поступают на вход блока 1 памяти, а младший разряд адреса с выхода мультиплексоа 15 поступает на вход младшего разяда адреса блока 1 памяти через элент ИЛИ 36. С помощью элемента ИЛИосуществляется модификация младго разряда адреса значением провеемого логического условия, постующего с выхода мультиплексора 13ри нулевом значении проверяемогогического условия значение младшеразряда адреса сохраняется, аи единичном - заменяется значениемгического условия).При выдаче в регистр 4 последнейкрокоманды текущей микропрограммыботы 1-го объекта управления (11, И) на выходе 4.1 появится еди-чное значение сигнала Конец опеции. Этот сигнал разрешит прохожние на регистр 2.1 кода очереднойерации с входа 40.1.Окончание работы устройства проходит следующим образом. При запив регистр 4 последней микрокомандля 1-го объекта управления находе 4.2 появляется единичный сигал "Конец работы". Этот сигнал продит через элемент И 25, группыементов И 25, открытый по второмуоду сигналом с выхода 47. дешифтора 19 на вход установки в нольиггера 11,д регистра 11 и устанаввает его в нулевое состояние.При установке всех триггеров рестра 11 в нулевое состояние (чтоответствует окончанию работы всемиъектами управления) на выходе элента И-НЕ 39 сигнал исчезает. При этом генератор 7 отключается и функционирование устройства прекращается.Режим 2Функционирование устройства в этом режиме отличается отрассмотренного тем, что при условии занятости д-го объекта упоавления (объект не успел закончить работу по предыдущей микрокоманде) запись очередной микрокоманды в регистр 4 микрокоманд, а также адреса очередной микрокоманды в регистр 2. и кода проверяемого после ее выполнения логического условия в регистр .3.1 происходить не должна. То есть устройство управления должно пропускать циклы управления -м объектом до тех пор, пока он не выполнит микрокоманду, а после ее выполнения выдать очередную микрокоманду. Таким образом в устройстве произвольное время должна храниться информа 3 12 ция об очередной микрокоманде ее адрес и код проверяемого после ее выполнения логического условия).Рассмотрим алгоритм функционирования устройства в предположении, что при выдаче очередной микрокоманды второму объекту управления последний оказался занятым (т,е. второй объект еще не выполнил предыдущей микрокоманды). При этом на входе 42,2 сигналов занятости входов логических условий устройства 42. 1-42,Б присутствует единичный сигнал. При переходе устройства к обслуживанию второго объекта управления содержимое счетчика 8 станет равным единице ( ст 81=1).При этом сигнал заняности второго объекта с входа 42.2 устройства через мультиплексор 16 поступит на управляющий вход триггера 35. При поступлении тактового импульса четвертой фазы (импульса.Т 4, фиг. 2) триггер 35 переходит в единичное состояние и выдает сигнал занятости через элемент ИЛИ 38 на элемент И 30.При этом запрещается передача импульса Т 1 на вход синхронизации регистра 4, а импульса Т 2 - на вход синхронизации регистров 2,2 и 3.2. При этом будет запрещена запись очередной микрокоманды в регистр 4 и адреса следующей микрокоманды и проверяемого после ее выполнения логического условия в регистры 2.2 и 3,2 соответственно. Таким образом, в текущем цикле на выходе 51.2 устройства сигналы микроопераций не поступают и на второй объект управления не выдаются. По тактовому импульсу ТЗ содержимое счетчика 8 увеличивается на единицу ст 8 = 2 и устройство перейдет к управлению работой третьего объекта.После окончания выполнения микро- команды вторым объектом сигнал занятости на входе 422 исчезает, при последующем управлении вторым объектом триггер 35 в единичное состояние .не переходит и устройство функционирует аналогично алгоритму работы в режиме 1.Режим 3. В данном режиме реализуется возможность блокировки нескольких объектов управления одним объектом управленияПредлагаемое устрой 72333 Ь 40 5 1 О 15 20 25 зО 35 ство начинает функционировать в этом режиме, если при считывании очередной микрокоманды из блока 1 памяти на на выходах 48.1-48.Б кода маски блокируемых объектов появится ненулевой код (маска) блокировки (каждый разряд кода соответствует номеру блокируемого объекта управления). Маска блокировки с блока 1 памяти при этом поступит на входы установки в единицу соответствующих триггеров регистра 5, а через блок элементов И 23 - на входы установки в единицу триггеров регистра 6.Предположим, что -й объект управления будет блокировать 1-й и Е-й объекты. Тогда при считывании микрокоманды блокировки триггеры 5.1, 5,.Е и 6.1, 6.Еперейдут в единичное состояние.Ка отмечено, устройство должно осуществить блокировку 1-го и К-го объектов управления только при выполнении ими участков микропрограмм, где блокировка возможна.Рассмотрим функционирование устройства в режиме 3 на приведенном примере.После записи маски в регистры 5 и 6 на выходе коммутатора 21 появляется единичный сигнал. При этом на выходе элемента И 31 присутствует единичный сигнал. При поступлении импульса Т 1 триггер 9 переходит в единичное состояние и код очередной микрокоманды для х-го объекта управления в регистр 4 не записывается, Адрес очередной микрокоманды в регистре 2.х и код проверяемого логического условия в регистре 3.1 остаются прежними, При поступлении импульса ТЗ содержимое счетчика 8 увеличивается на единицу и устройство переходит к управлению работой (д+1)-го объекта. Далее устройство функционируетаналогично функционированию в режиме 2,Если 3-й -й) объект управления блокировать нельзя, то при считывании микрокоманды для управления3-м Ь-м) объектом на выходе 50блока 1 памяти сигнал отсутствует иустройство функционирует аналогичноописанному алгоритму. Если блокировка 3-го Ь-го) объекта возможна,то на выходе 50 блока 1 памяти появляется единичный сигнал. При этом71272333 8 В цикле 1 осуществляется .управление объектом 1. В цикле 2 осуществляется управление объектом 2. В цикле 3 выдача МК 1-2 на объект 1 не происходит, так как на вход 42.1 устройства поступает сигнал занятости. В цикле 4 объект 2 выполняет микрокоманреса блока памяти микропрограмм, выэлемент И 24.3 (24.Е) группы элемен- ду МК 2-2, В цикле 5 выдается микротов И 24тов И 2 , открытыи по второму входу команда блокировки первым объектомсигналом с выхода 47,3 (47.1) дешиф- второго объекта. В цикле 6 на объектратора 19 выдает на вход установки 2 выдается микрокоманда МК 2-3. Прив ноль триггера 6,3 (6.Е) единичный 5 этом сигнал разрешения блокировкисигнал и устанавливает его в нулевое на выходе 50 блока 1 памяти отсутстсостояние,вует. В цикле 7 на объект 1 микроЕсли все блокируемые объекты будут команда МК 1-2 не выдается. В циклевыполнять участки микропрограмм 8 на объект 2 выдается микрокомандагде блокировка возможна, то триг О МК 2-4 и разрешается блокировка объекгеры 6.3 и 6.Е регистра 6 устата 2. В цикле 9 на объект 1 микроновятся в нулевое состояние. При пов- команда МК 1-2. В цикле 10 на объектторном считывании микрокоманды упмикрокоманда МКне выдается, такравления 3 -м объектом на выходе элекак объектблокирован, В цикле 11мента ИЛИ 37 появляется единичный15 на объект 1 выдается микрокомандасигнал. Так как на выходе коммутато- МК 1-3 и снимается блокировка обьектара 21 сигнал отсутствует (регистр 62, В цикле 12 на объект выдается микнаходится в нулевом состоянии), торокоманда МК-э.на выходе элемента И 3 1 будет нулевой сигнал. При поступлении импуль 20 формула изобретенияса Т 1 в регистр 4 будет записанамикрокоманда для управления 3 -м Мультимикропрограммное устройствообъектом и триггер 10 установится управления с контролем, содеражщеев единичное состояние. блок памяти микропрограмм, И регистПри поступлении импульсов Т 2 и 25 ров адреса, регистр микрокоманд, ИТЗ устройство будет функционировать коммутаторов адреса, И регистров коаналогично описанному алгоритму. да логических условий, мультиплексорБлокировка работы 3-го (Е-го) адреса, два мультиплексора значенийобъектов происходит следующим обра- логических условий, мультиплексорзом. При переходе к управлению уст 30кода логических условий первый мульУройства 3-м (к-м) объектом единич- типлексор сигналов блокировок, деный сигнал с выхода триггера 5,3 мультиплексор,три триггера управле(5.Е) через мультиплексор 17 и эле- ния, счетчик, регистр конца работы,мент И 34 поступает на элемент ИЛИсостоящий из И триггеров, генератор38 и запрещает выдачу очередной мик- тактовых импульсов, дешифратор, перрокоманды для 3-го (к-го) объек- вую группу элементов ИЛИ, первый элета в регистр 4. мент ИЛИ, пять элементов И, элементПосле выполнения -м объектом уп- И-НЕ, причем вход пуска устройстваравления участка микропрограммы в соединен с первыми входами элементоврежиме блокировки работы 3-го и 1-го ИЛИ первой группы, выход признака40объектов управления режим 3 функцио- конца операции регистра микрокоманднирования устройства заканчивается. соединен с управляющими входамиОкончание режима 3 происходит следу- с первого по И-й коммутаторов адреющим образом. При формировании оче- са, выходы которых соединены с инредной микрокоманды 1-му объекту уп- формационными входами с первого поравления на выходе 49 блока 1 памяти И-й регистров адреса соответственно,45появляется единичный сигнал. При выходы с первого по И-й регистровэтом регистр 6, триггеры 9 и 10 уста- адреса соединены с первым по И-й иннавливаются в нулевое состояние, Вре- формационными входами мультиплексораменная диаграмма работы устройства адреса, выход младшего разряда адрепри И=2 приведена на фиг. 2. са мультиплексора адреса соединенс первым входом первого элемента ИЛИ,выход которого соединен с информационным входом младшего разряда адреса блока памяти микропрограмм, выходстарших разрядов адреса мультиплексора адреса соединен с информационным входом поля старших разрядов ад 9 12723ход поля микрокоманд которого соединен с информационным входом регистрамикрокоманд, выход поля микроопераций которого соединен с информационным входом демультиплексора, входыкодов команд устройства соединены свторыми информационными входами спервого по И-й коммутаторов адреса,выход поля логических условий регистра микроопераций соединен с ин-. 1 Оформационными входами с первого поИ-й регистров логических условий,выходы которых соединены с первогопо И-й информационными входами мультиплексора кода логических условий,выход которого соединен с управляющим входом первого мультиплексора лологических условий, выход которогосоединен с вторым входом первогоэлемента ИЛИ, первый выход генератора тактовых импульсов соединен спервым входом первого элемента И,выход счетчика соединен с входомдешифратора, управляющим входом первого мультиплексора сигналов блокировки, управляющим входом мультиплексора кода логических условий,управляющим входом второго мультиплексора логических условий и управляющим входом демультиплексора, выходы которого является выходами микрооперации устройства для первого поИ-й объектов управления, входы сигналов логических условий устройстваи входы сигналов блокировки устрой 35ства соединены соответственно с информационными входами второго мультиплексора логических условий и синформационными входами первого мультиплексора блокировок, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью уменьшения времени простоя объектов управления, реализации режима селективныхблокировок, в него введены регистрмаски и регистр копии маски, состоя 45щие из И триггеров каждьгй, второймультиплексор сигналов блокировок,коммутатор маски, шесть групп элементов И, вторая и третья группы элементов ИЛИ,второй и третий элементы50ИЛИ, причем выходы поля маски блокапамяти микропрограмм соединены спервыми входами элементов И второйгруппы, с входами установки в "1"с первого по И-й триггеров регистрамаски и входами второго элементаИЛИ, выход которого соединен с первыми входами второго, третьего ичетвертого элементов И, выход призна 33 1 Ока разрешения блокировки блока памяти микропрограмм соединен с первыми входами элементов И третьей группы, выходы которых соединены с входами установки в "О" с первого по Г 1-й триггеров регистра копии маски, выходы которых соединены с управляющими входами коммутатора маски, выходы регистра маски соединены с информационными входами коммутатора маски, выход которого соединен с вторыми входами второго и третьего элементов И, выход второго элемента И соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с третьими входами элементов И первой группы и с вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом синхронизации регистра микро- команд, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с третьим входом третьего элемента И и с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом установки в "1" первого триггера управления, инверсный выход которого соединен с вторыми входами элементов И второй группы, выходы которых соединены с входами установки в "1" с первого по И-й триггеров регистра копии маски, выходы регистра маски соединены с информационными входами второго мультиплексора сигналов блокировок, выход которого соединен с первым входом пятого элемента И, выход третьего элемента И соединен с входом установки в " 1" второго триггера управления, выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, выход признака окончания блокировки блока памяти микропрограмм соединен с в;одами установки в "О" триггеров регистра маски, с входом установки в ноль второго триггера управления, выход признака конца работы регистра микрокоманд соединен с первыми входами элементов И четвертой группы, выходы которых соединены с входами 1установки в "О с первого по И-й триггеров регистра конца работы, инверсные выходы которых соединены с входами элемента И-НЕ, выход которого соединен с управляющим входом генератора тактовых импульсов, третий вход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого сое 11 1272 динен с управляющим входом второго мультиплексора сигналов блокировок, каждый из входов кодов команд устройства соединены с входами соответствующих элементов ИЛИ второй груп 5 пы, выходы которых соединены с первыми входами элементов И пятой группы, выходы которых соединены с входами установки в "1" триггеров регистра конца работы, выход призна ка конца операции регистра микрокоманд соединен с вторыми входами элементов И шестой группы, выходы которых соединены с первыми входами элементов ИЛИ третьей группы, выходы 15 которых соединены с вторыми входами элементов И,йятой группы, выходы дешифратора соединены с вторыми вхоцами элементов И первой группы, с вторыми входами элементов И третьей и 20 четвертой групп, с первыми входами 333 12элементов И шестой группы, выходыэлементов И первой группы соединеныс вторыми входами соответствующихэлементов ИЛИ третьей группы и с входами синхронизации с первого по М-йрегистров кода логических условий,выход первого мультиплексора сигналов блокировок соединен с информационным входом третьего триггера управления, выход которого соединенс третьим входом третьего элементаИЛИ, четвертый выход генератора тактовых импульсов соединен с входомсинхронизации третьего триггера управления, второй вьгход генераторатактовых импульсов соединен с вторыми входами элементов И первой группы, третий выход. генератора тактовыхимпульсов соединен с входомустановки в "0" регистра микрокоманды.