Микропрограммное устройство управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН А 1 61" 922 льОПИСА К АВТОРСК БРЕТЕН СВ ЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Авторское свидетельство СССР М 1159435, кл. С 06 Е 1/04, 1984Авторское свидетельство СССР В 1124299. кл. О 06 1" 9/22, 1983. (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОИСТВО У 11- РАВЛЕНИЯ57) Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в вычислительных устрой ствах при проектировании микропрограммных устройств с времяраспределеннымифункциями. Отличительной особенностьюустройства является то, что оно может обеспечивать счет и выдачу коэффициентов пересчета в любом двоичном,двоично-десятичном, десятичном, рефлексном и т.д,) коде. Целью изобретения является расширение функциональ.ных возможностей за счет обеспечениявыдачи управляющих команд в различныхкодах, Поставленная цель достигаетсяза счет введения блока оперативнойпамяти и четырех триггеров. 5 табл.3 ил.1367013 ыход ПЯУГ дактор Н,61 выдкая Техред А,КравчКравцо Корре каз 6840/48В Подписнокомитета СССРи открытийская наб д. 4/5 тие,лиграфическое пр роизводств шина 8 УстроиседаыоЮ 6РрфдефаД ф1 РВЫХОд муяотайЮра вора 4 ВыхОд Юурерног региона 6,быть использовано в вычислительныхустройствах при проектировании микропрограммных устройств с времяраспределенными Аункциями, а также в средствах службы единого времени илисистемах подсчета ресурса работы устройств.Целью изобретения является расширение Функциональных возможностей засчет обеспечения выдачи управляющихкоманд в различных кодах,На фиг1 представлена функциональная схема устройства; на Фиг.2 - формат представления микропрограммногослова; на Фиг,3 - временная диаграмма реализации управления устройством,Устройство содержит блок 1 оперативной памяти, блок 2 постоянной памяти, триггер 3, мультивибратор 4,регистры 5 и 6, триггер 7, вход 8 запуска устройства, элемент ИЛИ 9, элемент И 10, группу 11. выходов кодапараметра, группу 12 выходов номерапараметра, вход 13 начальной установки устройства, триггеры 14, 15 и 16.Работа устройства заключается вФормировании временных кодов; отражающих абсолютное время, выраженноечерез коэААициенты деления частотызадающего генератора,Например, частота задающего генератора 1,0 кГц, тогда коэффициентыделения для представления абсолютного времени могут быть приняты: 10,10, 10, 10, 6, 10 и т,д. При этомпервый коэфАициент деления определяетсотни герц, второй - десятки герц,третий - единицы герц, четвертыйединицы секунд, пятый - десятки секунд, шестой -. единицы минут и т,д.Количество таких коэффициентов,реализуемое устройством, определяется его разрешающей способностью.Каждый коэффициент преобразованияопределяет соответствующий параметр,который. отображается текущей величиной кода параметра, регистрируемойна триггере 7 и его (параметра) порядковым номером, регистрируемым нарегистре 6,При этом для подсчета ресурс 4 времени, а также для дальнейшего описания целесообразно принять номер па раметра для секунд 01,для десятков секунд - 02, для минут - 038, для 7013 2 десятков минут - 04 для часов - 05Ф 8 и т.д.Таким .образом, .если на группах 12 и 1 выходов устройства зафиксирован код 05,9, то следует считать, что счетчик ресурса в момент действия микрокоманды У.индицирует выводит на индикацию или другой вид,регистрации) девять часов или 90 ч, если последовательно ввести коды 05, 9 и 06, О.Устройство работает следующим образом,При поступлении сигнала запуска по входу 8 устройства включается микропрограмма (реализуемая в блоке 2) суммирования единицы к текущему значению младшего параметра.После окончания суммирования управление передается на микропрограмму анализа текущего значения коэффи- циента деления преобразования младшего параметра на равенство с заданным (назначенным) коэффициентом деления.Функциональным назначением микропрограммы анализа является сравнение текущего и заданного коэффициентов деления соответствующего параметра, а в случае их равенства - обнуление текущего параметра и передача управления на "микропрограмму суммирования единицы к текущему значению более старшего параметра.После окончания процессов суммирования и анализа управление передается на микропрограмму вывода значения текущих коэфАициентов счета на регистрацию, после чего выполняется микропрограммное слово, обеспечивающее сброс триггера 3При поступлении следующего сигнала на вход 8 устройства работа повторяется в указанном порядке. Текущее значение каждого параметра представляется последовательным двоично-десятичным кодом, фиксируемым в блоке 1 оперативной памяти, При этом младшему разряду (2) младшего параметра соответствует бит с нулевым адресом; 2 , 2 , 23 битам соответствуют ячейки ОЗУ соответственно с первым, вторым, третьим адресами, Четыре бита, представляющие величину следующего параметра, размещаются в ячейках ОЗУ с адресами соответственно 04,05, 06, 07 и т,д.3 13Управление работой устройства про.изводится с помощью микропрограммныхслов, зафиксированных в блоке 2 постоянной памяти,Структура микропрограммных словпредставлена на фиг.2,где А, - группа разрядов, служащихдля кодирования адреса следующего (относительно выполняемого) микропрограммногослова;У -У - управляющие микрокоманды"3Эобеспечивающие режимы работы соответствующих Функцио.нальных элементов;У. - управляющая микрокоманда,обеспечивающая режим работыблока 1; если У= О, производится чтение информациииз ячейки блока 1 с соответствующим адресом, если У=1- запись в соответствующуюячейку блокаУ- управляющая микрокоманда,обеспечивающая сброс триггера 3 через элемент ИЛИ 9;У З - управляющая микрокоманда,обеспечивающая подачу единицы при обработке параметра(суммировании) на информационный вход блока 1 оперативной памяти;У - У - микрокоманда (синхросигналы)4 чзаписи информации в соответствующие разряды регистрапараметра;У. - микрокоманда (синхросигнал)8записи кода вида параметрав регистр 6;У - микрокоманда, стробирующаяэлемент И 0 рА .- группа разрядов, служащихдля кодирования адреса ячеек блока 1 памяти,Динамику выборки микрокоманд, т,е,темп (быстродействие) работы устройства, обеспечивает мультивибратор 4Период работы мультивибратора 4,определяет необходимую длительностьмикрокоманд.Последним фронтом метки времени свхода 8 триггер 3 устанавливается вединичное состояние. Высоким потенциалом с выхода триггера 3 запускается мультивибратор 4, формирующийсерию тактовых импульсов, поступающих .на вход управления записи буферного регистра 567013 4По переднему фронту тактового импульса микрокомандные слова из блока2 памяти фиксируются на регистре 5В каждом зафиксированном микропрограммном слоне в группе разрядов Ауказан адрес следующего микропрограммного слова фиг,3, строки 5 и 4),т.е, производится передача управления от одного микропрограммного слова другому, Адрес следующего микропрограммного слова может отличатьсяот адреса, выполняемого на единицумладшего разряда, тогда адресациявыбираемых слов производится в естественном порядкеОднако в групперазрядов А может быть запрограммиро 1ван адрес любого микропрограммногослова, в этом случае имеет место галопирующая выборка микропрограммныхслов.Исходя из изложенного, рассмотримработу устройства при выполнении подпрограммы суммирования единицы к те 2 кущему значению параметра,Процедура суммирования производится на микропрограммном уровне. Приэтом в устройстве с целью его упрощения отсутствуют элементы, осуществляю.щие функцию аппаратного суммирования,имеется лишь один элемент памяти блока 1, осуществляющий хранение промежуточных значений всех параметров.При суммировании из соответствующей ячейки блока 3 на -ом шаге счи 35тывается значение младшего разрядасоответствующего параметра,Если значение этого разряда равноединице, адрес блока 2 на (з.+1)-омшаге вызывает считывание соответствующего миткропрограммного слова, спомощью которого производится записьнуля в ячейку блока 1 с прежним а- ресом, а управление передается сле 45 дующему микропрограммному слову.обеспечивающему считывание из следующего адреса блока 1 следующегоразряда обрабатываемого параметра,Следующий разряд этого параметра150обрабатывается аналогичным образом.Эта последовательность действийсохраняется до тех пор, пока текущийили следующий разряд, считываемый изблока 1, не станет равным нулю.Если значение считываемого из блока 1 памяти разряда равно нулю, то спомощью соответствующего исполняемогомикропрограммного слова производитсязапись единицы в ячейку блока 1 паграммы при анализе соответствия значения младшего параметра заданномукоэффициенту деления. Пусть п = 40 8табл.2, шаги 3 и 4).Назначенный заданный) коэффициент деления (преобразования) соог.ветствующего параметра задается внеявном виде с помощью микрокомандусловного перехода, При этом переходна микропрограммное слово, осуществляющее оценку равенства или разницытекущего и заданного значений соответствующего бита, производится сигналом с выхода блока 1, подаваемым нап-й вход блока 2 через элемент .И О,т.е. ветвление микропрограмм производится собственным состоянием соответствующего информационного бита текуцего параметра,На основании приведенного примера установившееся текущее значениена предыдущем цикле равняется десяти,заданный коэффициент пересчета тактаравен десяти, следовательно, присравнении этих величин, текущее значение параметра должно быть обнулено,а в старший разряд должна прибавиться единица переноса,Проследим это на примере реализации конкретной микропрограммы.Микропрограмма анализа состоит изчетырех шагов. Пример реализации микропрограммы приведен в табл. 3Б случаях, не оговоренных в разделе таблицы "Комментарий", управлениепередается на подпрограмму вывода информации с начальным адресом А =70где к - начальный адрес подпрограммыобнуления младшего параметра, т.е.обнуление ячеек ОЗУ. с адресами соответственно О, 1, 2, 35- 3670мяти с тем же адресом т,еединицывместо нуля), а управление передаетсяв ячейку блока 2 постоянной памяти,определяющую начало микропрограммы5анализа соответствия значения младшего параметра заданному коэффициентуделения,Например, пусть значение младшегопараметра, зафиксированное в блоке 1, 10равно 9, а следующего за ним - 01,тогда исходя из последовательногодвоична десятичного представления параметров информация распределяется всоответствующих ячейках блока 1 памя 15ти согласно табл. 1, в которой представлено распределение информации вблоке 1 памяти принятого значения параметров.В табл, 2 приведен пример реализации микропрограммы суммирования единицы к текущему значению младшего параметра.На первом шаге из нулевой ячейкиблока 1 памяти нулевым значением кодЫ, представленного группой разрядов.Аа также с помощью микрокомандыХ = 1 стробирующей элемент И 10)3считывается единица, Так как значениеследующего микропрограммного слова,задаваемое группой разрядов А , равно 02 то модифицированный адрес сле 8дующего микропрограммного слова 2)равен 102Микропрограммное слово по адресу102 содержит А 03 А ООфХ= О, следовательйо, на втором шаге в нулевую ячейку блоказанесеннуль табл,1, строка 1), а управлениепередано микропрограммному слову блока 2 с адресом А = 03 (табл,2, ша 1 3ги 1 и 2),При считывании микропрограммногослова по третьему адресу блока 2 содержимое адресных и управляющих полей 45фиксируемое в регистре 5, принимаетзначение А = 048, А = О Х = 1,Х, = О.Таким образом, из первой ячейкиблока 1 на базовый разряд блока 2 подается нулевой сигнал, а управлениепередается следующему микропрограммному слову с адресом 04 , в котором8адресные поля принимают значенияА=п;А=01;Х,=1;Х=1.Т,е. производится запись единицыв первую ячейку блока 1, а управление передается в и-й адрес, где ивзначение начального адреса подпро-. Начальный адрес этой микропрограьг. мы А = 408, тогда при считывании микропрограммного слова с ячейки ПЗУ с одноименным адресом имеем: А=418, А = ОО; Х =0;. Х =1. Это значит, что на первом шаге считывается со держимое нулевой ячейки ОЗУ, которое в данном случае равно нулю, поступает на вход базового адреса ПЗУ и тогда значение адреса следующего микропрограммного слова равно 041 8. Микропрограммное слово в ячейке ПЗУ с адресом 041 8 содержит (табл. 3); А - 42 ; А = 01 ; Х = О; Х 8 = ,8 фтогда на втором шаге микропрограммы, т.е, из ячейки ОЗУ с адресом 018,7 1367считывается единица (см. табл. 1) иполный адрес следующего микропрограммного слова принимает значение А =142 .5Поскольку значения первого и второго битов анализируемого параметрасоответствуют ожидаемому, то управление передается в 043-ю ячейку ПЗУ,для чего в ячейке с адресом 14210программируется следующее значениеполей: А = 43 ; А = 028, Х,= 0;.8 ф ЭХ= 1 , т . е . считывается значениевторой ячейки ОЗ У, и если это значение соответствует ожидаемому ( в дан 5ном случае нулю), то управление и ередается в ячейку ПЗУ с адресом 044,ф,а из нее - в ячейку с адресом К,где К - начальный адрес подпрограммыобнуления преобразованного коэффициента преобразованияВ противном случае, если бы действительное значение какого-либо разряда было отличным от представленного, в табл. 1, то вместо названных сформнровался бы адрес передачи управления соответственно в 1418, 42 , 143ячейки блока 2,В этих ячейках запрограммированоодинаковое содержимое, равное А=70 . 30Все остальные микрокоманды, где А= 70 начальный адрес микропрограммывывода инФормации на выход устройства, обнулены,Программа обнуления соответствующего параметра представлена в табл.41Она имеет начальный адрес К (примемК = 60 ) и состоит из четырех после 8довательно адресуемых микропрограммных слов,. в которых заФиксированы 40соответственно А, = 61 ; А, = 62 8,А= 63 и А = 64, в ячейке блока2 с адресом А= 64группе разрядовА присваивается значение ш, где ш -начальный адрес микропрограммы суммирования следующего, более старшегопараметра,В остальных полях всех микропрограммных слов микропрограммы обнуления Х = 1; Х = О, а адрес блока 1 - 50Апоследовательно на каждом шагепринимает значения: О, 1, 2, 3 - длясамого младшего параметра, или в общем виде - 5., (5.+1), (+2) и (5.+3),где ь - адрес ячейки ОЗУ, в которомхранится младший разряд обрабатываемого параметра,Микропрограмма вывода информациина выход счетчика ресурса (табл.5) 013 8осуществляется в 5 и шагов, где и -количество обрабатываемых параметров.На первых четырех шагах разрядамиА буферного регистра указывается ад 2рес ячейки ОЗУ, содержащий выводимуюинформацию, при этом одна из микрокоманд Х, Х, Х или Х принимает зна 6 7чение единицы, т.евыдерживается соответствие выводимой информации иразряда регистра параметра, в который эта информация фиксируется.На пятом шаге группой разрядов Апрограммируется номер выводимого параметра, который микрокомандой Х = 1фиксируется на регистре 6.При этом информация на регистр номера параметра и на регистр параметра подается на информационные входы,а на синхровходы подаются соответствующие микрокоманды,Например,=. 70 , тогда подпрограмма вывода младшего параметра,значение которого зафиксировано втабл.1, принимает вид, приведенныйв табл. 5Формула изобретения Микропрограммное устройство управления, содержащее первый триггер, элемент И, мультивибратор, элемент ИЛИ, блок постоянной памяти, два регистра, причем вход запуска устройства соединен с единичным входом триггера, выход которого соединен с входом мультивибратора, выход которого соединен с входом разрешения записи первого регистра, группа инФормационных входов которого соединена с группой выходов блока постоянной памяти, выход первого разряда ре" гистра соединен с первым входом элементаИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства за счет обеспечения выдачи управляющих команд в различных кодах, в него введен блок оперативной памяти, второй, третий, четвертый и пятый триггеры, причем вход начальной установки устройства соединен с первым входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с нулевым входом первого триггера, выход которого соединен с входом сброса в "0" первого регистра, первая группа разрядных выходов которого соединена с группой информационных вхо дов второго регистра и с группой адЗначение разрядов параметр после су мировани ЗначеАдре блок ес раэяда ние рарядовпарамера досуммиани О 4 О 5 О О О О О О аблиц в (ячеек БЗУ дери Номе вага микрпро- греещ е микрон Адрес испол няемо микро программ ного слова восв омментарий йрес(вось оо о 1 ход в микроования рамму су оо о о о держимого нулход на .Огое ОЗУ равйоадрес, если сно О тыванне сйки ОЗУ,и содержи- на огаое ОЗУ ра во 9 53670 3 10 ресных входов блока оперативной па- входом разрешения записи блока опемяти, информационный вход которого ративной памяти, шестой, седьмой, соединен с вторым разрядным выходом восьмой и .девятый разрядные выходы первого регистра, третий разрядный первого регистра соединены с синхро 5выход которого соединен с входом раз- входами соответственно второго, тререшения записи второго регистра, груп- тьего, четвертого и пятого триггеров, па разрядных выходов которого являет- информационные входы которых соедися группой выходов номера параметра иены с выходом блока оперативной паустройства, вторая группа разрядных 1 О мяти и с вторым входом элемента И, выходов первого регистра соединена с выход которого соединен с и-м входом входами с первого по 1 п-)-й группы группы адресных входов блока постоян- адресных входов блока постоянной па- ной памяти, выходы второго, третьего, мяти, четвертый разрядный выход пер- четвертого и пятого .триггеров являютвого регистра соединен с вторым вхо- д ся соответственно первым, вторым, дом элемента ИЛИ, пятый разрядный третьим и четвертым выходами группы выход первого регистра соединен с выходов кода параметра устройства.12 3367013 Продолжение табл,2 Содерканне микропрограммных слов (ячеек ПЗУ)3 Комментарий еку ресй аОЗУХ,мр),адрес (восьг щ щ . 1 0 0 0 2 02 40 ИО Запись единицы в нулевую ячейкуОЗУ и уход на 4(1 адрес ПЗУ 0 0 0 0 0 Запись нуля в нулевую ячейку 03)и уход на ОЗЕ адрес ПЗУ 02 03 00 0 0 0 0 0 0 3 03 04 01 Считывание соцерзнмого первойяче 1 кн 03), Ухоц на 104 Е адресПЗ) если Аиди на 04арчер радрес ЛЗУ, если Л 0аро)ч Запись единицы в первую ячейку03) н уход на 40 адрес ПЗУ 4 04 40 01 1 0 1 0 0 0 104 05 0 1 Запись нуля в нерв ую ячейку ОЗУи у ход на О 5 адрес ПЗУ 1 О 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Считывание содервнмого второйячейки ОЗУ, Уход на ОЬя адресПЗ), если А )щр или на ОЬадрес ПЗУ, если Л щОО 1 О 1 З 5 05 06 , 02 0 6 06 40 02 1 0 1 0 0 0 Запись единицы во вторую ячейкуОЗУ н уход на 40 адрес ПЗУ8 Запись нуля во вторую ячейку ОЗУи уход на 07 ядрс ПЗУ 106 07 02 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 7 07 10 03 Считывание содервнмого третьей ячейки ОЗУ н уход на 110 айрес ПЗУ, если А ОЗУ 1, или на 1 Ок адрес ПЗ), если АщО 40 03 8 10 1 0 1 0 0 0 Запись ецнницы в третью ячейкуОЗУ и уход на 40 В адрес ПЗУ 0 110 11 03 1 0 0 0 0 0 Запись нуля в третью ячейку ОЭУн уход на 11 адрес ПЗУ П р и м е ч а и и ез В случае, если значение всех разрядов параметра единичное, управление передается в одиннадцатый адрес ПЗУ, с которого начинается суммирование единицы к следующему параметру. Таблица 3 слав (ячеек ПЗУ)дерхимое микропрограммных Номервагаиикропро-. Комментарий ес ТекуЕ ОЗУ ннй1(восьм 3 адресА ПЗУ(ВОСЬР 4 О 0 0 О содерзнмого го параметра всход на 414 адвнй разряд00 О О О 0 О О 0 О о 2 разряда.реход ка 142 а ад следукюнй по венного Кз щ 1 Анализ содеркимо1Если 2 щ 1, то и рес ПЗУ, так как су разряд нззнач.О О раиного 2 то переход х как спец) азхаченкого О 0 К 0 Анализ сод Если 2 щО рес ПЗУр т су разряд езрзлар ва 4)а адюенй аа ве- К щ О О О 4 143 70 О О О Помервага ррр 1 гррррг АдресисполияемогомикроПРФУгранке.ногословапосыл.) Адрес исполняемого мнкро- програюз" ного слова (восьм) а разряда Если 2 щ 1,адрес ПЗУ, так азначенного13 13 Ь 70)3 Тслепа 4 апропрограммяык слоя (ячеек ПЗУ) Адрес Содеряимое исполяяемог Алрес у" микро ЛТ ФЭ про (кось П Гр амза сь кого Номернага Комментарий 1 Ъ Т(во О 0 2О 0 2 О 63 1 0 0 0 3 02 , 64О 0 0 О 0 ячейку ОЭУ пнсь яуля з лере О 0 О . Запись нуля зо вторую ячейку 03 64 03 0.Т аблн начекие микропрограммных слов (ячеек ПЗ Канментари акулий,адрес Ь Т Т посыле-нчяая 0 Вывод 2 разряда 03О О0 О 7О Вывод 2 разряда 03 0 072 0 72 02 73, . 0 О 0 0 74 0 75 . О 0Про яод прутик паранеднтся аналогично обвул Инкрокомаидиое елотриггара 3 00 0О 0 Адрес ислолияеиог мнкролротрамюногослова.йВ Зались нуля в нулевую ячейку ОЭУ Эапнсь муля в третью ячейку ОЗУн передача управления в ячейку садресом Вьюод 2 разряда 03 Вывод 2 разряда 03 Вывод вила параметр