Микропрограммное устройство управления

вв69) 0) 4 9: А а) С 06 Р 9/223 а ГОСУДа СтВЕННЫЙ НОМИтЕТ СССВПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ 1/00еф с"люфюю ОЛИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ С ИЗСБРЕТ Ъ ,(21) 3395625/18-24. в него дополнительно введены шифратор, (22), 17.02.82 третий эпемент И, кодовый преобразова- (46) 23.05.83. Бюл, .М 19 тень, первый и второй.эпеюенты задерж- ,(72) Г. Н.Тимонькин, В.С.Харченко,:ки, счетчик, эцемент И-НЕ, группа эпе- ,М.П.Благодарный, А.В.Захаренко : ментов И и элемент ИЛИ,а выходы регион С, Н.Ткаченко тра адреса соединены с первыми входами (53) 681,3 (088.8)эпементов И группы, выходы которой сое- (56) 1, Авторское свидетепьство СССР ., динены через кодовый. цреобразоватепь с Ж 416695, кп. Я 06 Р 9/06, 1975, ,информационными входами счетчика, вы-ходы счетчика через эцемент И-НЕ сое 2. Авторское свидетеиьство СССРдннены с первым входом первого эпеменй 598076, кп. О 06 Р 9/06, 1978.: та И, выход которого явпяется выходом3. Авторское свидетепьство СССР .,сигнапа отказа устройства, первый такто- М 428383, кп. О 06 Р 9/06, 1975:вый вход устройства соединен с первым. входом второго эпемента И, выход. кото- (54) (57) 1.МИКРОПРОГРАММНОЕ УСЧ- . ,Рого соединен с управпякнцнм входом био- . РОЙСТВО.УПРАВЛЕНИЯ, содержащее.ка памяти и через первый элемент задер- . регистр адреса, дешифратор, блок памяти, ",жки соединен с вторыми входами элеменбпок формировании сиедующей микро- тов И группы и через второй эиемент закоманды, регистр микрокоьанпы, первый держки соединен с входом синхронизации и второй эпементы И, причем ииформаци-: Регистра адреса, первый выход блока фор онные входы регистра соединены с пер мирования спедующей микрокоманды сое вой группойвыходов регистра микро- .: динан с вторите входамн первого и втохоманпы, единичные входы регистра адре- . Рого эпементов И;вторю группа выхоса соединены с первой группой входов. дов биска формирования спедукицей щщустройства, выходы регистра адреса сою- Рокоманды соединена с входами шифрадинены с входами дешифратора, выход ко тора выход которого соединен с иуиеторого соединен с адресным входом.бпо- выми входами регистра мнкрокоманды, ка памяти; выходы биска памяти соеди: ., вторая и третья группы выходов которо- р:;. )иены с единичными входами регистре: . го соединены соответственно с входамн микрокоманды, вторая груша выходов: .эявмента ИЛИ и с второй группой входов которого соединвна с первой группой вхо- бпош фоРмировании спедующей микродов бпока. формирования спедующей микро-; команды, второй тактовый вход устройсткоманды, первая группа: выходов кото-ва соединен с первым входом третьего рого является группой выходов микроопе эпвмента И; выход которого соединен с,3 Эв раций устройстве,. о т и в ч а ю.щ е е - амосовым входом биска фрмирования с я тем, что, с цепью повышения досто.- мнкроиоманды и счетным входом счетчнверности функционирования и расширенно . . ка, второй вкод третьвго эиемента И сое- функционапьных возможностей путем-обео-. дииен с выходом эпемента ИЛИ. печения формирования кодов мнкрокомайд. 2. Устройство по и. 1, о т п н ч а в разпичных режимах работы устройства, ю щ е е с я . тем, что блок формирова 101944984 Подриснвенного комитета СССРретений и открытийж.35, Рвуш кан иа 3707/44 Тираж ВНИИПИ Государст но делам иэоб 113035,Мосина1 019449 ния следующей микрокоманды содержитпервый, второй, третий, четвертый и пятый формирователи кода маски, первую,вторую, третью, четвертую, пятую ишестую группы элементов И, элемент И,элемент ИЛИ-НЕ, элемент задержки идешифратор, причем первый вход блокасоединен с первыми входами элементовИ первей группы и через элемент задержки - с первым входом элемента И и спервыми входами элементов И второй,третьей, четвертой, пятой и шестой групп,выходы элементов И первой группы образуют первую группу выходов блока, авыходы элементов И второй, третьей,четвертой, пятой и шестой групп образуют вторую группу выходов блока, перваягруппа входов блока соединена с входами Изобретение относится к цифровой вычислитепьиой технике и может быть использовано при разработке устройств управления ЗВМ и вычислительных систем с микропрограммным управлением,Известно устройство управления, со- держащее счетчик команд, регистр адре са дешифраторыадреса, блок памяти и приемный регистр 1.0Недостатком устройства является низкая экономичность эа счет задания номеров изменяемых разрядов не в позиционном, а в десятичном коде.Известно также устройство управления, 15 содержащее счетчик команд, регистр адреса, дешифраторы адреса, блок памяти и приемный регистр 2 3.Недостатками данного устройства явля. ются низкие функциональные возможности 20 и низкая достоверность функционирования.,Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство управления, содержащее регистр адреса, дешиф. ратор, блок памяти, блок формирования спе следующей микрокоманды, регистр микро- команды, цврвый и второй элементы И, причем 3 -входы регистра адреса соединены с первой группой выходов регист- ,30 ра микрокоманды 5-входы соединены с первой группой входов устройства, а выход соединен с входом дешифратора,элемента ИЛИ-НЕ, с соответствующими,входами первого, второго, третьего, четвертого и пятого формирователей кодамаски и с вторыми входами элементов Ипервой группы, выходы первого, второго,третьего, четвертого и пятого формирователей кода маски соединены с вторымивходами соответствующих элементов Исоответственно второй, третьей, четвертой, пятой и шестой групп, вторая группавходов блока соединена с входами дешифратора, выходы которого соединенысоответственно с третьими входами элементов И второй, третьей, четвертой, пятой и шестой групп и с вторым входомэлемента И, выход элемента ИЛИ-НЕявляется управляющим выходом блока,выход которого соединен с адреснымвходом блока памяти, выход которого соединен с: 5 -входами регистра микрокоманды, вторая группа выходов которогосоединена с первой группой входов блокаформирования следующей микрокоманды,первая группа выходов которого соединена с выходами микроопераций устройства ГЗ Недостатками известного устройстваявляются низкие функциональные возможности и достоверность функционирования,обусловленные большой избыточностьюблока памяти за счет ограниченных возможностей кодирования микрокоманд(коды микрокоманд должны быть соседними и в серии отличаться разрядамитолько в порядке их вОзрастания); низким быстрдействием - число тактов ощкса считанной базовой мнкрокоманды равноее разрядности (а не числу единиц вней); асинхронным характером работыустройства; отсутствием контроля правильности функционирования устройства;ограниченными воэможностями формирования одиночных микрокоманд.Цепью изобретения является повыше- .ние достоверности функционирования ирасширение функциональных воэможностейпутем обеспечения формировайия кодовмикрокоманд в различных режимах работы устройства,3 101Поставленная цепь достигается тем, что в микропрограммное устройство - равпения, содержащее регистр адреса, дешифратор, блок памяти, блок формирования следующей микрокоманды, регистр микрокоманды, первый и второй эцементы И, причем информационные входы регистра адреса соединены с первой группой выхо- дов регистра микрокоманды, единичные входы регистра адреса соединены с пер вой группой входов устройства, а выходы регистра адреса соединены с входами дешифратора, выход которого соединен с адресным входом бпока памяти, выходы блока памяти соединены с единичными 15 входами регистра микрокоманды, вторая группа выходов которого соединена с первой группой входов блока формирования следующей микрокоманды, первая группа выходов которого является группой вы ходов микрооперацнй устройства, дополнительно введены шифратор, третий элемент И, кодовый преобразователь, первый и второй элементы задержки, счетчик, эпемент И-НЕ, группа элементов И, элемент 25 ,ИЛИ, причем выходы регистра адреса соединены с первыми входами элементов И группы выходы которой соединены через кодовый преобразоватепь с информационными входами счетчика, выходы счетчика через элемент И-НЕ соединены е первым входом первого элемента И, выход которого является выходом сигнала отка за устройства, первый. тактовый вход устройства соедийен с первым входом второ го элемента И, выход которо о соединен с управляющим входом блока памяти и через первый элемент задержки соединен с вторыми входами элементов И группы, и через второй элемент задержки соединен с входомсинхрониэации регистра адреса, 4 О первый выход блока формирования следующей микрокоманды соединен с вторыми входами первого, и второго элементов И, вторая группа выходов блока формирова ния следующей микрокоманды соединена 45 с входами шифратора, выход которого сое- динен с нулевыми входами регистра мик рокоманды, вторая и третья группы выходов которого соединены соответственно с входамн элемента ИЛИ и с второй груп-Й пой входов блока формирования следую- щей микрокоманды, втброй тактовый щит устройства соединен с первым входомтретьего элемента И, выхрд которого соединен с тактовым входом бйока формиро вания микрокоманды и счетным входом . счетчика, второй вход третьего элемента И соединен с выходом элемента ИЛИ, 0449 аКроме того, блок формирования следующей микрокоманды, содержит первый,второй, третий, четвертый и пятый формирователи кода маски, первук вторую,третью, четвертуюф пятую и шестую группйэлементов И, элемент И, элемент:ИЛИ-НЕ, элемент задержки и дешифратор,причем первый вход блока соединен спервыми входами элементов И первойгруппы и через элемент задержки - спервым входом элемента. И и с первымивходами элементов И второй, третьей,четвертой, пятой и шестой групн, выходыэлементов И первой группы образуютпервую группу выходов блока, а выходыэлементов И второй, третьей, четвертой,пятой и шестой групп образуют вторуюгруппу выходов блока, первая группавходов блока соединена с входами эпемента ИЛИ-НЕ, с соответствующимивходами первого, второго, третьего,четвертого и пятого формирователей кодамаски и с вторыми входами элементов Ипервой группы, управляющие выходы первого, второго, третьего, четвертого ипятого формирователей кода маски соединены с вторыми входами соответствующих элементов И соответственно второй,третьей, четвертой, пятой и шестой групп,вторая группа входов блока соединена с входами дешифратора,выходы которого соединены соответственно с третьими входамиэлементов И второй, третьей, четвертой,пятой и шестой групп и с вторым входом элемента И,выход элемента ИЛИ-НЕ являетсяуправляющим выходом блока,Сущность изобретения состоит в повышении достоверности функционированияи . расширении функциональных воэмож:.ностей устройства управпения за счетприменения различных дисциплин формирования кодов микрокоманд и организацииконтроля правильности функционирования,В предлагаемом устройстве цримейяются различные дисциплины формированиясерий микрокоманд из базовой микрокоманды путем одновременной замены единиц как в одном, так и в двух разрядах,При .:этом применяются два вариантаформирования серии. микрокоманд из базовой микрокомаююа 101011101, приведенные цля этой микрокоманды в табл. 1 и 2.Т б 1 10101 2 10100 3 10000 000 000Табпица 3 Таблица 2 Код 10111 1010 10 0111000 0110000 001 0100 3 000 1000 1010100000 1010000000 1000000000 Таким образом, число микрокоманд,формируемых иэ базовой микрокоманды,увепичивается,Это позвопявт формировать бопьшеечисло микрокоманд пибо при тех же функционапьных возможностях уменьшить чиопо базовых микрокоманд,Формирование серии микрокомандбазовой микрокоманды в известномройстве осуществпяется спедующим 6 иэустфобра стальных- И, где микрокоужаеттройст Дпя приведенной базовой микро тактов опроса будет десять, а рованных микрокоманд - шесть,н 35р-При опросе разрядов, содержащих нупь обпасть возможных применений усмикрокоманды на выход устройства не вы 4 О вадаются, и в этих тактах устройство про- На фиг. 1 представпена функци стаивает, Так как чередование нулей и ", ная схема устройства; на фиг, 2 единиц в разрядах микрокоманды носит ционапьная схема блоха формирова нерегулярный характер, то устройство следующей микрокоманды; на фиг. 3формируе микрокоманды асинхронно, что 4 схема Формирователя кода маски, требует дополнитепьных аппаратурных эа- Устройство микропрограммного уцтрат дпя согпасования его работы с цВЯ равпения (фиг. 1) содержит входы 1 коНапичие пустых тактов (при ощосе раэ да операции, регистр 2 адреса, дешифрарядов, содержащих нудь) снижает быстро- тор З, бпок 4 памяти, шифратор 8, редействие устройства т.е, устройство об гистр 6 микрокоманды, содержащий пер50падает существенной временной иэбыточ- вую 7, вторую 8 и третью 9 группы ностью, 1 выходов, второй:тактовый вход 10, э ФЭти н спи в мент ИЛИ 11, третий элемент И 12, каждом т разряды, блок 13 формирования спедующей микро- базовой ив еди- . команды с первой группой выходов 14,таб тактов первым выходом 15, второй группой выба вно чиспу ходов 16, выходы микроопераций уств ионирх- ройства 17, первый тактовый вход 18,ро второй элемент И 19, первый эпемент онапь- функния пе едостатки устранятся, е акте опрашивать только микрокоманды, содержащ п, 3), При этом чиспо эовой микрокоманды ра ней, и устройство фуккц нно. ницу ( опроса единиц ет синх Поочередно, начиная с мпадшего разряда, Ьпрашиваются разряды базовой микрокоманды. Еспи в опрашиваемом разряде записан нупь, то микрокоманда устройст вом не выдается, и наоборот.В очередном такте опрашивается спедующий (старший) разряд базовой микро- команды, После опроса всех разрядов базовой микрокоманды из блока памяти считывается очередная базовая микрокоманда, и устройство функционирует аналогично. Так как заранее известно скопько микрокоманд формируется при считывании из бпока памяти базовой микрокоманды, то можно контролировать правипьность фуыционирования устройства путем сравнения числа, импупьсов опроса базовой микро- команды с требуемым, и в спучае их не- сравнения в конце формирования серии микрокоманд фиксировать отказ устройстваВ реапьных микропрограммах наряду с необходимостью формирования на основе считанной базовой микрокоманды серии микрокоманд требуется также одно-. кратное формирование базовых микрокоманд, т.е, поспвдовательное формирование устройством топько базовых микрокоманд. Однако такие трубования в известном устройстве не выпопняются, Устройство может топ 1 ько однократно формировать микро- команду, если в старшем разряде микро команды записана единица, а в онупи (т.е. двоичный код числа 2Д - число разрядов базовойманды). Указанное ограничение с00 101 110 0 0 010 0111 1000 101 0 1010 1011 1100 0110 0101 0 111 111 000 001 710194 задержки 20, группу эпементов И 21, кодовый преобразователь 22, счетчик 23, элемент И-НЕ 24, первый элемент И 25, выход 26 сигнапа отказа, второй элемент задержки 27. 5Блок формирования следующей микро- команды 13 (фиг, 2),содержит первую группу входов 28, элемент ИЛИ-НЕ 29, первый выход 30 блока, первый формирователь 31 кода маски, вторую группу 30 элементов И 32, второй формнроватепь 33 кода маски, третью группу элементов И 34, третий формирователь 35 кода маски, элемент задержки 36, первый вход 37 блока, четвертую группу элементов 35 И 38, четвертый формироватепь 39 кода маски, пятую группу элементов И 40, вт вторую группу входов 41 блока, дешифратор 42, пятый формироватепь 43 кода маски, шестую группу элементов И 44, 20 первую группу элементов И 45, элемент И 46, вторую группу выходов 47; первую группу выходов 48.Первый формироватепь кода маски 31. (фиг, 3) содержит первый (И)-й 25 элементы Й 49, входы 50, выходы 51, Формирователи 33,35,39 и 43 построены анапогично.: Назначение основных элементов функциональной схемы устройства управпения З 0 (фиг. 1) состоит в следующем.Входы 1 предназначены дпя подачи адреса микрокоманды на единичные входы регистра 2. Регистр 2 служит дпя хранения адреса считываемой базовой мик рокоманды. Дешифратор 3 используется. дпя формирования двоичного позиционного кода адреса базовой мнкрокоманды.Блок 4 памяти хранит коды базовых микрокоманд, Шифратор 5 служит дпя формирования сигналов обнуления соответствующих разрядов регистра 6 и выдачи их насоответствующие нулевые входы. Регистр 6 используется для хранения базовых микрокоманд, считываемых с 45 блока 4 памяти базовых микрокоманд, и выдачи их на блок 13, Элемент ИЛИ 11 позволяет цопучить сигнап окончания формирования серии микрокоманд и выдает его на эпемент И 12. Элемент И 12 50 предназначен дпя управления выдачей второй последовательности тактовых импуль- сов на первый вход блока 13, Элемент И 19 служит дпя управления выдачей первой последовательности тактовых импульссов частотой ( с ) на управляющие входы блока 4 йамяти и через эпемент задержки 20 на группу эпементов 49 8И 21, и через лпемент задержки 27 иа вход синхронизации регистра 2 ФГруппа эпементов И 21 используется дпя передачи кода адреса базовой микро- команды с регистра 2 на кодовый преобразователь 22.Кодовый преобразователь 22 предназначен дпя формирования по коду адреса базовой микрокоманды, кода числа микро- команд, формируемых из данной базовой микрокоманды в серии, и выдачи этой информации на информационный вход счетчика 23.Так как между .кодом адреса базовой мнкрокоманды и чиспом формируемых иэ нее микрокоманд существует взаимно однозначное соответствие, то кодовый цреобраэоватепь 22 можно реализовать в виде поспедоватепьно соединенных дешифратора и шифратора.. Пример построения кодового преобразователя 22 при следующих условиях: число базовых микрокоманд 15; табпица соответствия между адресами базовыхмикрокоманд и числом микрокоманд в серии Х, реализуемой на основании соо ветствующей базовоймикрокоманды М.код базовой микрокоманды; третье попе 9- код номера варианта формировання серии микрокоманд.Этот же тактовый импупьс, задержан М ный эпементом 20 задержки на время, определяемое временем считывания базс вой микрокоманды из бпока памяти 4 и за записи ее в регистр 6, поступает на управпяющий вход группы эпементов И 21.При этом в счетчик 23 записывается код чиспа микрокоманд в серии, импупьс с выхода апемента задержки 20 поступает также на элемент задержки 27 и задерживается в нем на время, опредепяемое временем записи информации в счетчик, 23 с регистра 2 при открытой по управпяющему входу группе апементов И 21.При этом в регистр 23 записывается адрес очередной базовой микрокоманды с 20 попя 7 регистра 6. Так как содержимое поля 8 регистра 6 поспе записи в него базовой микро- команды отпично от нуля, то на выходе 15 блока 13 сигнал исчезает, а на выходе элемента ИЛИ 11 появпяется. При этом элемент И 12 открывается, и тактовые импупьсы частотой 1 с входа 10 поступают через апемент И 12 на блок 30 13 и на счетный выход счетчика 23. При этом первая микрокоманда серии поступает с регистра 6 через бпок 13 на выходы 17 устройства, в регистре 6 формируется вторая микрокоманда серии, и со держимое счетчика 23 уменьшается на . единицу. С поступпением очередного тактового импупьса на вход 10 устройство выдает на выходы 17 вторую микрокоманду серии и формирует в регистре 6 третью 40микрокома иду серии.Далее устройство управпения функционирует аналогично. Поспе выдачи поспедней микрокомандысерии поле 8 регистра 6 и счетчик 23обнуляются. При этом на выходе 15 бпока 13 появляется сигнал, разрешающийсчитывание очередной базовой микрокоманды по описанному апгоритму.Если серия микрокоманд состоит изодной микрокоманды, то она обрабатывается аналогично описанному алгоритмупри поступпении на вход 10 одного тактового импупьса.Контропь правипьности фуикциойирования устройства производится спедующимобразом,Если устройство функционирует правипьно, то поспе выдачи на выходы 17 поспедней микрокоманды из серии на выходе15 появляется сигнал, и счетчик 23 обнупяется, При атом на выходе 26 сигнап ошибки отсутствует.Еспи устройство функционирует неправипьно (число сформированных в сериимикрокоманд отличается от требуемого),то моменты обнупения счетчика 23 и появления сигнапа на выходе 15 блока 13не совпадут, и на выходе 26 устройства появится сигнал ошибки.Таким образом, в предпагаемом усройстве опрос в каждом такте только разрядов базовой микрокоманды, содержащихединичные снгнапы, позволяет повыситьбыстродействие устройства и обеспечитьсинхронный характер его работы, Крометого, формирование с базовой микроко манды серии микрокоманд по одному изтрех вариантов повышает гибкость устройства, при атом обеспечивается возможность формирования одиночных микрокоманд.Контроль соответствия числа формИруемых в серии микрокоманд требуемомупозвопяет повысить достоверность функционирования устройства.