Многоканальная микропрограммная управляющая система

(21) 3914164/24 (22) 18.06.85 (46) 30. 12.86, (72) Б.М.Конор В.С,Харченко, С.Н.Ткаченко, С и С.Б.Кальченко (53) 681,32(088 (56) Авторское 9 634874, кл. САвторское св У 955055, кл. С (54) МНОГОКАНАЛ УПРАВЛЯЮЩАЯ СИС Бюл. В 48в, М,А,Чернышо.8)свидетельств06 Р 9/22,идетельство06 Г 9/22,ЬНАЯ МИКРОПРТЕМА о СССР1976.СССР1982.ОГРАММНАЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ К АВТОРСКОМУ С(57) Изобретение относится к областивычислительной техники и может бытьиспользовано при проектировании распределенных вычислительных систем, вкоторых заложена возможность программного формирования и модификацииструктур, наиболее адекватных решаемым задачам, Целв изобретения состоит в расширении области применениясистемы путем реализации динамических приоритетных отношений междувсеми микропрограммами системы. Многоканальная микропрограммная управляющая система содержит каналы микропрограммного управления, генератор тактовых импульсов, счетчикканалов,.счетчик приоритета, триггер пуска, триггер управления, дешифратор, два элемента ИЛИ-НЕ, шестьэлементов ИЛИ и элементы И. Каждыйканал микропрограммного управлениясодержит блок памяти микропрограмм,регистр кода операции, регистр адреса, регистр микрокоманд, триггерзаявок, триггер приоритета, формирователь адреса, схему сравнения, двакоммутатора, четыре элемента И, дваэлемента ИЛИ и одновибратор. Введение счетчиков каналов и приоритета,дешифратора, триггеров пуска и управления, генератора тактовых импуль.сов, с первого по шестой элементовИЛИ, с первого по третий элементовИ, первого и второго элементов ИЛИНЕ, а в каждом канале - регистракода операции, схемы сравнения, триггера приоритета, второго коммутатора, одновибратора, второго элементаИЛИ, с первого по четвертый элементов И обеспечивает достижение поставленной цели. 6 ил.1280628 1 каюл КОРНУОЛ Хзч Физ,6 Редактор А.Лежнина Заказ 7068/55 Тираж 671 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная,4 ЯхХд Ка х х,Х,Хер. Составитель В,ВертлибТехред Л.Сердюкова, Корректор В,Бутяга50 Изобретение относится к цифровойвычислительной технике и может быть использовано прн проектировании распределенных вычислительных систем, в которых заложена возможность программного Формирования (настройки) и модификации (перенастройки) структур наиболее адекватных решаемым задачам.Целью изобретения является расширение области применения за счет реализации режима изменения приоритетности выполняемых в каналах микропрограмм,На фиг. 1 и 2 приведена функциональная схема предлагаемой системы,на фиг. 3 и 4 - временные диаграммыработы системы в режиме кольцевогооптроса; на Фиг. 5 и 6 - то же, врежиме динамического управления приоритетьтми,Мттогоканальная микропрограммнаяуправлякттттая система (фиг, 1) содержит каналы 1.1-1.п микропрограммногоуттравления. Каждый канал 1,1. микропрограммного управления, где х=1,И,содержит блок 2.х памяти микропрограмм, регистр 3. кода операции сполями 4,1 кода операции и полем 5.1кода приоритета, регистр 6.х адреса,регистр 7.1 микрокоманд, триггер 8.1.заявок, триггер 9. приоритета, мультиплексор 10,а ацреса, схему 11,1сравнения, первый коммутатор 12.,четвертый элемент И 13.1, первый элемент И 14,1, второй элемент И 15.1,третий элемент И 16.1, второй элементИЛИ 17 т., первый элемент ИЛИ 18.1,второй. коммутатор 19., одновибратор20 т, вход 21,1. кода операции систеттьт, вход 22,х значений логическихусловий системы, выход 23 микроопераций системы, выход 24.х микрооперации конца команды канала 1.1микропрограммного управления. Кроме того, многоканальная микропрограммная управляющая системасодержит генератор 25 тактовых импульсов, счетчик 26 приоритета, счетчик 27 каналов, триггер 28 пуска, триггер 29 управления, дешифратор 30, первый злемент ИЛИ-НЕ 31, второй элемент ИЛИ-НЕ 32, четвертый элемент ИЛИ 33, пятый элемент ИЛИ 34, первый элемент ИЛИ 35, третий элемент ИЛИ 36, шестой злемент ИЛИ 37, второй злемент ИЛИ 38, третий элемент И 39, первый элемент И 40, второй элемент И 41, выход 42 дешифратора 30, вход 43 пуска системы, входостанова системы, выходы 451-45 генератора 25.Предлагаемое устройство функционирует в режиме кольцевого опроса и в режиме динамического управления приоритетами.Рассмотрим работу системы в режиме кольцевого опроса.В исходном состоянии все триггеры и регистры находятся в исходном (нулевом) состоянии. В блоках 2,1 2.п памяти хранятся микропрограммы, реализуемые соответственно блоками 1.11.п микропрограммного управления.Работа устройства начинается после поступления на вход 43 сигнала"Пуск". Триггер 28 устанавливаетсяв единичное состояние и единичнымсигналом разрешает формирование импульсов синхронизации генератором25 (фиг. 2). По синхроимпульсу стс выхода 45 т генератора 25 происходит25 запись кода операции в регистр 3.1,где =1,п, с входа 21.1 устройства(элемент 13.х открыт, так как на еговторой вход поступает единичный разрешающий сигнал с нулевого выхода30 триггера 8.3.),Сигнал кода операции с поля 4.дрегистра З.з. обусловливает появление единичного сигнала на выходе эле.мента ИЛИ 17По переднему фронту этого сигналачерез одновибратор 20., триггер 8.1устанавливается в единичное состоя"ние, в связи с этим прекращается поступление сигналов синхронизации навход регистра 3 При отсутствиикода приоритета в поле 5,х регистра3,1 на выходе элемента ИЛИ-НЕ 31 формируется единичный потенциал. Этимсигналом запрещается прохождение импульсов синхронизации ь с выхода45 генератора 25 через элемент И40 на счетный вход счетчика 26 и запрещается прохождение единичногосигнала на вход триггера 9.т. черезэлемент И 16 Одновременно с установкой триггеров 8.1-8.п в единичное состояние на выходе элемента ИЛИ 35 появляется единичный сигнал, который переводит триггер 28 в единичное состояние. Единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 31 через элемент ИЛИ 33 поступает на вход элемента И 41, тем самым разрешая прохождение первого синхроимпульсас выхода 45 генератора 25 через открытый элемент И 41 на счетный вход счетчика 27. На инверсный вход элемента И 41 поступает нулевой разрешающий сигнал с выхода элемента 5 ИЛИ 37. После формирования кода номера первого канала по заднему Фронту 7 на первом выходе дешифратора 30 формируется единичный сигнал, который поступает на второй вход ком мутатора 12,1 блока 1,1 микропрограммного управления, В рассматриваемом режиме работы, если имеется единичный разрешающий сигнал на третьем входе коммутатора (это свидетельствует о том, что триггер 8.1 установлен в единичное состояние), то сигнал с первого выхода дешифратора 30 проходит через коммутатор 12.1 на вход элемента ИЛИ 37, единичный сиг нал с выхода которого закрывает элемент И 41, и очередной импульс синхронизации уже не проходит на счетный вход счетчика 27. Одновременно единичный сигнал с выхода коммутато ра 12,1 поступает на инверсный вход коммутатора 19.1, что обусловливает снятие единичного сигнала с установочного входа регистра 7.1. Этим же сигналом разрешается прохождение 30ф л очередных синхроимпульсови ьз с выходов 45 и 45 з генератора 25 соотвественно через элементы И 14.1 и 15,1 на входы синхронизации регистров 6.1 и 7.1. По очередному заднему фронту синхроимпульса с, проис 2 ходит занесение кода операции в регистр 6,1, на выходе которого формируется начальный адрес микрокоманды. По очередному заднему фронту синхро- щ импульса с происходит запись первой микрокоманды в регистр 7.1. При этом микрооперации из регистра 7.1 посту-пают на выход 23,1 устройства. Адрес очередной микрокоманды поступает на вход регистра 6.1, а код логических условий - на вход мультиплексора 10.1 адреса, где в соответствии с логическими условиями, поступающими на вход 22,1 устройства, происходит модифи кация модифицируемого разряда адреса микрокоманды. По очередному синхроимпульсу ь происходит запись адрезса следующей микрокоманды в регистр 6.1, По синхроимлульсу оз из блока 2.1 записывается микрокоманда в регистр 7.1. Лалее цикл повторяется доо тех пор, пока не будет выпслнена микропрограмма полностью. Прерывание ее выполнения возможно при записи нового кода операции в один из каналов 1.1-1,п на время анализа.1При записи кода операции в регистр 3.1 на выходе элемента ИЛИ 35 формируется управляющий сигнал, который через элементы ИЛИ 18, и 38, поступает на установоЧный вход счетчика 27. В результате на выходе элемента ИЛИ 37 формируется нулевой разрешающий сигнал для прохождения очередного синхроимпульса Т через элемент И 41 на вход счетчика 27, Таким образом происходит обнуление и формирование кода номера первого блока микропрограммного управления.После этого продолжается выполнение микропрограммы канала 1.1 микропрограммного управления, так как в рассматриваемом режиме работы его микропрограммам присваивается наибольший приоритет, При появлении метки конца команды на выходе 24.1 происходит обнуление регистров 3.1, 6,1, 7.1 и триггера 8.1. При этом на нулевом выходе триггера 8.1 появляется единичный разрешающий сигнал для прохождения импульсов синхронизации , на вход синхронизации регистра 3.1 через элемент И 13.1, Таким образом, первый канал переходит в режим ожидания до появления очередного кода операции на входе 21.1.Одновременно на выходе коммутатора 12,1 появляется нулевой потенциал, который обусловливает возникновение на выходе элемента ИЛИ 37 нулевого разрешающего сигнала для прохождения синхроимпульсовна вход счетчика 27,. Кроме того, сигнал конца операции с выхода 24,1 через элемент ИЛИ 18.1 проходит на вход элемента ИЛИ 38. Единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 38 устанавливает счетчик 27 в исходное (нулевое) состояние. По синхроимпульсам Т с выхода 45 генератора 25 происходит кольцевой опрос каналов 1.1-1.п микропрограммного управления. В результате выбирается канал 1 микропрограммного управления первый по ходу счета, в котором имеется запрос на выполнение микропрограммы. Если в первом нет, то второй, если и здесь нет, то третий, и т.д. до и-го канала 1.п. Если в процессе выполнения микропрограммы канала 1, появляется, например, запрос на выполнение микропрограммы канала 1.1-1, то обнуляет.12806 При записи в регистр 3, кодаоперации, содержащего код приоритета (поле 5. регистра 3.), как было описано в первом режиме функцио нирования устройства, счетчик 27 обнуляется и начинается анализ заявок (фиг. 3). Отличие состоит в том,что теперь на выходе элемента ИЛИ-НЕ 31 появляется нулевой сигнал в соответствии с поступившими на его вход кодами приоритета. Пусть коды операции, содержащие код приоритета, записались в 1-й, -й и п-й каналыустройства, а коды операций в остальных каналах не содержат кодаприоритета. Нулевым сигналом с выхода элемента ИЛИ-НЕ 31 разрешается прохождение синхроимпульсов Г с ся поле микроопераций регистра . и прекращается подача синхроимпульсов на регистры 6.1 и 7.1. Кроме того, обнуляется счетчик 27. Это происходит потому, что при записи ново го кода операции:в канал 1.-1 происходит прохождение импульсного сигнала через одновибратор 20,-1 канала 1.-1 на элемент ИЛИ 35, с выхода которого единичный сигнал проходит через элемент ИЛИ 18.1, элемент ИЛИ 38 и обнуляет счетчик 27. Это вызывает появление нулевого потенциала на соответствующем выходе дешифратора 30 и соответственно на выходе ком мутатора 12.1 канала 1 Этот сигнал подается на вход коммутатора 19,д. Таким образом, на его выходе формируется единичный сигнал установки регистра 7, в нулевое состояние. 20 Одновременно нулевые запоминающие сигналы подаются на входы элементов И 14.д и 15 что обусловливает прекращение поступления сигналов синхронизации на входы регистров 6. и 7., Канал 1. переходит в режим ожидания конца выполнения микропрограммы блоком, обладающим более высшим приоритетом. После этого происходит снова анализ приоритетов и если нет ЗО заявок в более приоритетных блоках, то завершится выполнение микропрограммы канала 1.1.При записи в регистр 3. кода операции с ненулевым кодом приоритета 35 устройство переходит во второй режим функционирования.Рассмотрим работу системы в режиме динамического управления приоритетами. 40 28 6выхода 45 генератора 25 через элемент И 40 на счетный вход счетчика 26. Информация с выхода счетчика 26 подается на вторые входы схем сравнения 11,1-11.п. На первые входы схем срав- нения поступают коды приоритета своих каналов (т.е. на схему сравнения 11. поступает код приоритета с поля 5.1 регистра 3.1). Счетчик 26 при поступлении заднего фронта очередного тактового импульсаувеличит2 вает свое содержимое на единицу.Это происходит до тех пор, пока на. выходе одной или одновременно нескольких схем сравнения 11.1-11,п не появится единичный импульс, который свидетельствует, что данному каналу или группе присвоены равные приоритеты, которые выше, чем в остальных каналах устройства. Элемент ИЛИ 34 открывается после того, как на выходах счетчика 26 установится ненулевая комбинация, разрешая поступление результата сравнения по синхроимпульсу , на триггеры 9.1-9.п через элементы И 16.1-16.п. Причем открыты будут только те элементы И 16.1-16.п, которые принадлежат каналам 1.1-1.п, имеющим заявку на выполнение микропрограммы. Это обусловливается наличием единичных сигналов на выходах триггеров 8.1-8.п, Пусть коды приоритета, записанные в -м и п-м каналах устройства сравнились одновременно, При этом единичный сигнал совпадает с выхода схемы сравнения 11., 11,п пройдет по очередному синхроимпульсу с, через открытый элемент И 16.х, 16.п соответственно. Этим сигналом установится в единичное состояние триггер 9.,9.п соответственно. Единичные сигналы с выходов этих триггеров поступают на вход элемента ИЛИ 36. В результате единичным сигналом с выхода элемента .ИЛИ 36 запрещается подача синхроимпульсов 7 на счетный вход счетчигка 26. Таким образом прекращается анализ кодов приоритета. Этим же сигналом обнуляется счетчик 26 иразрешается подача синхросигналовс выхода 45 генератора 25 навход счетчика 27 через элемент И 411который открывается после появленияединичного сигнала на выходе элемента ИЛИ 33. Кроме того, разрешающийединичный потенциал с выхода триггеров 9. и 9.п появится на первомвходе коммутаторов 12,1 и 12.п соот 1280 б 2820 30 35 40 45 50 ветственно, Далее начинается выбор канала аналогично первому режиму работы, что необходимо для выбора одного канала из наиболее приоритетных.Отличие состоит в том, что коммутаторы 12.1-12.п формируют единичныесигналы на вьходе в зависимости отсостояния триггеров 9.1-9.п и счетчика 27 (в первом режиме работы этоопределяется наличием запроса, т.е,состоянием триггеров 8.1-8.п и состоянием счетчика 27). Таким образом,из -го и и-го каналов выберется-й, так как он будет первый опрошенсчетчиком 27. Затем работа устройства происходит аналогично первомурежиму работы. После завершениявыполнения микропрограмм всеми каналами устройства и при отсутствии новых заявок, на выходе элемента ИЛИНЕ 32 появляется единичный потенциал, который поступает на вход элемента И 39, тем самым разрешая прохождение сигнала останова с входа44 устройства на К-вход триггера28. Одновременно единичный потенциал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 32 подается на К-вход триггера 29, тем самым обнуляя его. Так устройство переходит в режим ожидания новых заявокили сигнала останова на входе 44устройства. В случае появления новыхзаявок триггер 29 устанавливается вединичное состояние сигналом с выхода элемента. ИЛИ 35 и работа устройства повторяется. В случае появления сигнала останова на входе 44устройства обнуляется триггер 28, нулевой сигнал с выхода которого запрещает генератору 25 формированиесигналов синхронизации, На этом работа устройства заканчивается. Формула из обретения Многоканальная микропрограммная управляющая система, содержащая с первого по п каналы микропрограммного управления, каждый из которых содержит блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, триггер заявок, мультиплексор адреса, первый коммутатор, первый элемент ИЛИ, причем д-й вход значений логических условий системы (где- номер канала с 1 по и) соединен с информационным входом мультиплексора адреса, выход которого соединен с пергым информационным входом регист ра адреса .-го канала, выход регист. ра адреса -.го канала соединен с адресным входом блока памяти микро- команд -гс канала, выход которого соединен с информационным входом регистра микрокоманд х-го канала, вью ход поля адреса, выход кода логических условий и выход поля микроопераций которого соединены соответственно с вторым информационным входом регистра адреса -го канала, управляющим входом мультиплексора адреса -го канала и с -м выходом микрооперапий системы, выход признака конца команды поля микроопераций регистра микрокоманд -го канала соединен с первым входом первого элемента ИЛИ -го канала и с входами установки в ноль триггера заявки -го канала и регистра адреса -го канала, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью расширения области применения за. счет реализации режима изменения приоритетности выполняемых в каналах микропрограмм, она дополнительно содержит счетчик каналов, счетчик приоритета, дешифратор, триггер пуска, триггер управления, генератор тактовых импульсов, с первого по шес той элементы ИЛИ, с первого по третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ-НЕ, а каждый канал микропрограммного управления дополнительно содержит регистр кода операции, схему сравнения, триггер приоритета, второй коммутатор, второй элемент ИЛИ, одновибратор, с первого по четвертый элементы И, причем Каждый д-й вход кода операции системы соединен с информационным входом регистра кода операции -го канала, выход поля операции которого соединен с входом второго элемента ИЛИ и с третьим информационным входом регистраадреса х-го канала, выход поля приоритета регистра кода операции х-гоканала соединен с первым входом схемы сравнения -го канала и -м входом первого элемента ИЛИ-НЕ, выход.второго элемента ИЛИ .-го канала соединен с входом одновибратора 1-го канала, выход которого соединен с входом установки в единицу триггера заявок -го канала и с .-м входом первого элемента ИЛИ, прямой выход триггера заявок -го канала соединен спервыми ьхопами первого, второго, 9 12806 третьего элементов И, с управляющим входом первого коммутатора -го канала и с -м входом второго элемента ИЛИ-НЕ, инверсный выход триггера заявок -го канала соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом синхронизации регистра кода операции 1-го канала, выход признака конца команды поля микроопераций регистра микро команд 1-го канала соединен, с входом установки в ноль регистра кода операции 1-го канала и с информационным входом второго. коммутатора д"го канала, выход которого соединен с входом установки в ноль регистра микро- команд х-го канала, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов И и с управляющим вхо дом второго коммутатора -го канала, второй вход генератора тактовых импульсов соединен с первыми прямыми входами первого и второго элементов И и вторым входом первого элемента25 И 1-го канала, выход которогосоединен с входом синхронизации регистра адреса 1-го канала, третий выход генератора тактовых импульсов соединен с вторым входом второго элемента И -го канала, выход первого элемента ИЛИ соединен с входом установки в единицу триггера управления 1-го канала и вторым входом первого элемента ИЛИ -го канала, выход кото рого соединен с д-м входом второго элемента ИЛИ и с входом установки в ноль триггера приоритета д-го канала, прямой выход которого соединен с управляющим входом первого коммутатора -го канала и с -м входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в ноль счетчика приоритета, с первым инверсным входом первого элемента И и с 45 первым входом четвертого элемента ИЛИ, выход счетчика приоритета соединен с входами пятого элемента ИЛИ 281 Ои вторым входом схемы сравнения -го канала, вход которой соединен с третьим прямым входом третьего элемента И 1-го канала, выход пятого элемента ИЛИ соединен с четвертым прямым входом третьего элемента И 1-го канала, выход которого соединен со счетным входом триггера приоритета -го канала, выход первого элемента ИЛИ-НЕ соединен с первым инверсным входом третьего элемента И, с управляющим входом первого ком- мутатора -го канала, с вторым,инверсным входом первого элемента И и с вторым входом четвертого элемента ИЛИ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, выход первого коммутатора -го канала соединен с инверсным информационным входом второго коммутатора 1-го канала, с третьими входами первого, второго элементов И д-го канала, и с 1-м входом шестого элемента ИЛИ, вы- ход которого соединен с первым инверсным входом второго элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика каналов, выход которого соединен с входом дешифратора -й выходУкоторого соединен с информационными входами первого коммутатора -го канала, выход второго элемента ИЛИ соединен с входом установки в ноль счетчика каналов, вход пуска системы соединен с единичным входом триггера пуска, прямой выход которого соединен с входом пуска генератора импульсов, вход останова системы соединен с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с входом установки в ноль триггера пуска, выход вто" рого элемента ИЛИ-НЕ соединен с вторым входом третьего элемента И и с входом установки в ноль триггера управления, прямой выход которого соединен с вторым прямым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика приоритета.