Устройство для программного управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 165649 я)5 6 05 В 19/18 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ для программного управлеблок 1 памяти с выходами ераций, адреса, кода услоОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1003025, кл, 6 05 В 19/18, 1983.Авторское свидетельство СССР М 1057927, кл, 6 05 В 19/18, 1983,(54)УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при проектировании вычислительных систем с высокой достоверностью функционирования. Цель изобретения - расширение области применения устройстИзобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при проектировании вычислительных систем с высокой достоверностью функционирования.Цель изобретения - расширение области применения устройства.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства для программного управления; на фиг. 2 приведена схема включения устройств для программного управления в систему; на фиг. 3 приведены форматы микрокоманд; на фиг. 4 приведена граф-схема алгоритма функционирования устройства; на фиг. 5 приведены временные диаграммы функционирования устройства по всех режимах работы.Устройствония содержит1.1-1,4 микрооп ва. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее блок памяти, счетчик адреса, регистр микрокоманд, счетчик, триггер диагностики, первый и второй дешифраторы, блок сравнения, первый элемент И, первый и второй элементы ИЛИ, дополнительно введены регистр возврата, регистр передачи управления, регистр кода, триггер отказа, триггер зацикливания, триггер управления, демультиплексор, мультиплексоры адреса и условий, первый и второй коммутаторы, группа элементов ИЛИ, второй - десятый элементы И, третий - восьмой элементы ИЛИ. Введение новых элементов позволяет повысить достоверность функционирования устройства и обеспечивает уменьшение времени существования необнаружения константных неисправностей. 5 ил,вия меток, счетчик 2 адреса, регистр 3 микрокоманд, регистр 4 возврата, регистр 5 передачи управления, счетчик 6, триггер 7 диагностики, триггер 8 отказа, триггер 9 зацикливания, триггер 10 управления, мультиплексор 11 адреса, мультиплексор 12 условий, регистр 13 кода, демультиплексор 14, первый дешифратор 15, второй дешифратор 16, первый коммутатор 17, второй коммутатор 18, группу 19 элементов ИЛИ, блок 20 сравнения, первый 21 - десятый 30 элементы И. первый 31 - восьмой 38 элементы ИЛИ, входы 39 операции, входы 40,1-40(1- 1) передачи управления, входы 41 сигналов условий, первый 42 - третий 44 входы синхронизации, выходы 45 микроопераций, выходы 46, 47 сигналов микроопераций "Конец команды", "Конец диагностирования", выход 48 сигнала микрооперации "Конец работы" выходов 45 микроопераций, первый 49Лере 4 пао уллоБение аез осллноеаере Юлю упро 9аа иг.5 Риал /1Яиоенхпиоаоние коеьцо иодулей Выйаоперйео вомпролноса мда1656498 8 ы 3 аца йтшуого конщральнага 1 б Юлороокантрольньа юдРог.5 Лист 33 Перйаканпральньа оставитель О. Фомичеехред М.Моргентал ктор В, Фельдман.евку ррект но-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,роизво Заказ 2309 Тираж 487 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5- третий 51 выходы, составляющие группу передачи управления проидет через эле 52 осведомительных выходов, первый (1-1)-й менты ИЛИ группы 19 и коммутаторы 18 ивыходы 53.1-53,(1-1) передачи управления. 17 на информационный вход счетчика 2 адНа фиг. 2 приведен пример объедине- реса. Со входа 39 (при запуске устройства снияустройств для программного управле верхнего уровня управления) код операцииния в систему, где использованы пройдет через коммутатор 17 на информаследующиеобозначения:54-блокверхнего ционный вход счетчика 2 адреса, По заднеуровняуправления,54.1,54.2,54.1 - соответ- му фронту импульса, поступающего на входственно первый, второй и 1-й устройства. 42 устройства, адрес первой микрокомандыВходы и выходы модульного устройства 10 микропрограммы запишется в счетчик 2 ад 54.1 - 1,53,2, 1,53.3, 1,.53.1 - выходы переда- реса.чи управления соответственно на второй, С выхода 1.1 блока 1 памяти коды миктретий и 1-й модульные устройства, 1,40.2, роопераций микрокоманды первого форма 1,40,3, 1,40,1 - входы передачи управления та (см. фиг. 2,а) поступают насо второго, третьего и 1-го модульных уст информационный вход регистра 3 микрокоройств, 39.1 - вход кода операции, 41.1 - манд. Сигнал на выходе 46 блока 1 памятивход сигналов условий, 45.1 - выход микро- исчезает, Базовый адрес очередной микроопераций, 52,1 - группа осведомительных команды с выхода 1,2 блока 1 памяти постувыходов, 42.1, 43,1, 44.1 - входы первой- пает на формирователь адреса очереднойтр тре ьей последовательности импульсов. 20 микрокоманды, состоящей из мультиплек 17,Входы и выходы модульных устройств сора 12 и коммутатора54.2, 54.1 имеют аналогичные назначения. Младший (модифицируемый) разряд ад.Блок 54 содержит триггер 55 пуска, ге- реса с выходов 1,2 блока 1 памяти поступаетнератор 56 с выходами 56,1-56.3 первой- на первый информационный вход мультитретьей последовательностей импульсов, 25 плексора 12, На другие информационныет иггер 57 сигнала, элемент ИЛИ 58, группы входы мультиплексора 12 поступают сигна 59.1-59,1 переключателя кодов операций, лы логических условий от объекта управлепереключатель 60.1 запуска системы, пере- ния через вход 41 логических условийключатель 60.2 останова системы, первый и устройства. Код проверяемого логическоговторой одновибраторы 61, 62, элемент НЕ 30 условия с выхода 1.3 блока 1 памяти поступает на адресный вход мультиплексора 12,Устройство для программного управле- На выход мультиплексора 12 поступает либония функционирует в двух режимах; значение младшего разряда кода адреса с- рабочий режим, выходов 1.2 блока 1 памяти, если в процессе35 выполнения текущей микрокоманды выполВ исходном состоянии все регистры и нение логических условий не проверяется,триггеры устройства находятся в нулевом либо значение проверяемого логическогоСОСТОЯНИИ. условия.Рабочий режим. В этом режиме усрой- Код номера формата микрокоманды сство может работать в одном из подрежи выхода 1.4 блока 1 памяти поступает на демов; шифратор 16 формата микрокоманды. При- выполнение функций управления; этом на первом выходе дешифратора 16 по.- передача управления без останова; является сигнал, разрешающий запись сиг - передачауправления состановом, налов микроопераций (по заднему фронтуВ исходном состоянии на выходе 46 45 импульса с входа 44 устройства) в регистр 3блока 1 памяти присутствует единичный микрокоманд, а также передачу адреса очесигнал "Конец команды,Нредной микрокоманды через коммутатор 17Коммутатор 17 открытдля приема адре- на счетчик 2 адреса, Сигналы микрооперабращения к блоку 1 памяти от соседних ций с регистра 3 через выходы 45 поступаютустройств или от верхнего уровня управле на обьект управления, По задне у фр уочередного импульса со входа 42 устройстВыполнение функций управления.Адрес первой микрокоманды поступает рой микрокоманды. Далее устройство влибо со входа 39 кода операции, либо по этомрежимебудетфункционироватьаналоо ном из входов 40,1-40,(1-1) от устройств 55 гично описанному выше алгоритму, Присистемы передающих управление данному проявлении на выходее 46 блока 1 памятиустройству. редполтв . П е полагается, что в каждый сигнала микрооперации "Конец команды"отдельныи момент врмент времени передавать уп- коммутатор 17 закрывается по первому инравление может только одо одно устройство си- формационному входу и открывается по втостемы. Со входа . (1: 40.1 (: 1, 1-1) адрес рому и третьему информационным входам..Зто Сигнзп сдепзег возложим получение спедуюгце О адреса Обрз,ия кблоку 1 памяти от соседних устройств (припередаче управления) или от верхнего уровня управления.При появлении (в процессе Функционирования устройства) на выходе 48 регистра3 сигнала "Конец работы" элементы 28-30 Изакрываются и импульсы со входов 42-44 наэлементы устройства не поступают, На выходе 50 группы 52 осведомительных выходов появляется единичный сигнал.Передача управления без останова,В этот режим; устройство переходит изрежима Выполнение функций управленияпри выборке из блока 1 памяти микрокоманды второго формата см. фиг. 2,6),Адрес обращения к блоку 1 памяти устройства, которому передается упрдвление,с выхода 1,2 блока 1 памяти поступает наинформационный вход регистра 13, Номерустройства, которому передается управление, с выхода 1.3 блока 1 памяти подаетсяна регистр 5.Номер формата микрокоманды с выхода 1.4 блока 1 памяти поступает на дешифратор 16 и возбуждает его второй вьход, Г 1 озаднему фронту очередного импульса с входа 43 в регистр 5 адреса передачи управления записывается адрес устройства,которому передается управление. По заднему фронту импульса со входа 44 триггер 10управления переходит в единичное состояние и открывает по управляющему входу.демультиплексор 14, а в регистр 13 записывается адрес передачи управления. Адреспередачи управления с выхода регистра 13через демультиплексор 14 поступает на выход 53.) устройства 0 - номер, устройства,которому передается управление (значение) определяется содержимым регистра 5).Сигналы микроопераций с выхода 1.1блока 1 памяти записываются в регистр 3аналогично описанному выше алгоритму.Адрес обращения к последующей микрокоманде в устройстве формируется следующим образом. Сигнал со второговыхода дешифратора 16 посгупает на управляющий вход счетчика 2 адреса. По заднему фронту импульса со входа 42устройства содержимое счетчика 2 адресаувеличивается на единицу, Далее устройство функционирует аналогично описанномувыше алгоритму.Передача управления с остановом,В этот режим устройство переходит изописанных выше рабочих режимов функционирования при считывании из блока 1 памяти микрокоманды третьего формата (см,фиг, 2,в). При этом адрес обращения к блоку 10 20 25 30 35 40 45 50 55 1 пдляти и.рой;тяд, котя им у в П гд и я управление с охпдд 1,2 бпокд 1 пдмяи. поступдет нд информационны вхол ри стра 13, с выходз 1,3 блока 1 пзмяти счиы. вается кол номерз устргйгтнз. которому необходимо переддть упрдвпение, и посту. пает нд реистр 5. Г 1 ризндк Формзтз ликрокомднды погтупдег нд депифрдтор 16. Нз третьем выходе деифрзчорд 16 при этом появляется сигнал и через элемент ИЛИ 31 поступает нд элемент И 23, По здднему фронту очередного импульса сп входа 43 н регистр 5 с выхода 1.3 бпокз 1 памяти ззпишется номер устройснз, которолу передается управление. По зздему фронту импульса со нходз 44 усрйствз в регистр 13 здпишется адрес переддчи управления, триггер 10 перейдет в единичное состояние и разрешит выдачу здресд передачи упрднления г, реистрд 13 через демупьтиппексор 14 на выход 53,1-ЦЯ,.5 Д,При гчитынзнии команды третьего Фор мата нд выход 46 блока 1 памяти появляется сигнал "Конец комднды", который разрешает прохождение через коммутатор 17 здреса первой микрокомзнды очередной микропрограмм от других устройств, либо от верхнего уровня упрдвпения. При поступлении адрега на один из входов 40.1-40.(1-1), либо нд вход 39 устройстнз функционирует аналогично описанному выше зпгоритму,Режим диагностики.В этом режиме устройство переходит при поступлении кода оперзции диагностики с верхнего уровня управления на вход 39 операций устройства. Этот код поступает на информационный вход деьчифраторз 15 и через коммутатор 17 нд информационный вход счетчика 2 адреса. При поступлении очередного импульса со входа 42 устройства этот код записывается в счетчик 2 адреса и возбуждает соответствующий выход дешифратора 15, Сигнал с выхода дешифратора .5 поступает через элемент ИЛИ 31 на Я-вход триггера 7 диагностики и устанавливает его в единичное состояние, При этом устройство переходит в диагностический режим функционирования,Из блока 1 памяти выбирается микрокомандачетвертого формата (см. фиг, 2,г), Сигнал с четвертого выхода дешифратора 16 через элемент 34 и 35 ИЛИ поступает на элементы 23 и 24 И. По заднему фронту импульса, поступающему нд вход 43 устройства, в регистр 5 с выхода 1.3 блока 1 памяти запишется адресустройства, которому будет передаваться управление, в процессе диагностирования кольца устройств, а в регистр 4 адрес устройства, из которого будет1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 приниматься диагностическая информацияв устройство и копия контрольного кода.По очередному импульсу со входа 44устройства в регистр 13 с выхода 1.2 блока1 памяти запишется первый контрольныйкод и триггер 10 перейдет в единичное состояние. При этом первый контрольный кодс регистра 13 через демультиплексор 14 ивыход 53.) поступит на )-е устройство системы.Кроме того, по заднему фронту импульса со входа 44 устройства в счетчик 6 свыхода 1.1 блока 1 памяти запишется дополнительный код времени прохождения первого контрольного кода через устройстводиагностируемого кольца устройства.Сигнал "Конец команды" с выхода 46,выходов 1,1 блока 1 памяти микрокоманднастраивает коммутатор 17 на прием информации по второму и третьему информационным входам,Код адреса устройства, возвращающегоуправление с выхода регистра 4, поступаетна адресный вход мультиплексора 11 и настраивает его на прием информации от 1-гоустройства, которое является последним устройством в кольце и выдает контрольныйкод устройству, являющемуся инициаторомдиагностирования кольца устройств системы.В таком состоянии устройство ожидаетвозвращения контрольного кода из кольца.Импульсы со входа 44 через элемент И 26поступают на счетный вход счетчика 6 иувеличивают его содержимое на единицу.Номера устройств, включаемых в кольцо в процессе диагностирования, определяются первым контрольным кодом исоответствующим программированием блоков 1 памяти устройств системы. Первыйконтрольный код поступает на первое устройство кольца и является адресом микрокоманды четвертого формата. Присчитывании этой микрокоманды первое устройство кольца передает управление (первый контрольный код) второму устройствукольца и так далее.Пройдя через все устройства кольца,первый контрольный код поступит на вход40,У исходного устройства, находящегося вдиагностическом режиме. Со входа 40,р первый контрольный код через мультиплексор 11 и коммутатор 18 поступит наэлемент 32 ИЛИ, блок 20 сравнения и коммутатор 17,Если все устройства кольца и связимежду устройствами исправны, то первыйконтрольный код поступит в исходное устройство без искажений и через данный интервал времени после выдачи, По импульсу со входа 42 первый контрольный код запишется в.счетчик 2 адреса.По адресу (первому контрольному коду), записанному в счетчике 2 адреса, из блока 1 памяти выбирается микрокоманда пятого формата (см. фиг, 2,д) и на пятом выходе дешифратора 16 появляется сигнал. При неисправности устройств в кольце, либо связей в исходное устройство первый контрольный код поступит с искажением, либо с задержкой на интервал времени,больший допустимого.Если счетчик 6 успеет переполниться раньше, чем поступит отклик на первый контрольный код из кольца, то сигнал переполнения счетчика 6 установит триггер 9 в единичное состояние. Триггер 9 сформирует сигнал зацикливания и выдаст его на выхрд 49 группы 52 выходов устройства, Если первый контрольный код устройства р поступит раньше, чем переполнится счетчик 6,но будет отличаться от первого контрольного кода (эталона), на выходе блока 20 сравнения сигнал будет отсутствовать, а на выходе элемента ИЛИ 32 будет присутствовать. По импульсу со входа 43 устройства триггер 8 перейдет в единичное состояние и сформирует сигнал отказа, Этот сигнал поступит на группу 52 выходов и через элемент ИЛИ 37 закроет элементы И 28-30.Если первый контрольный код поступит изб-го устройства до истечения времени переполнения счетчика 6 и будет совпадать с эталоном, то на выходе блока 20 сравнения появится сигнал. При поступлении очередного импульса со входа 43 на выходе элемента И 25 появится сигнал и обнулит счетчик 6,Кроме того, по импульсу со входа 43 в регистр 4 возврата записывается адрес устройства. передающего управление в исход-. ное устройство в процессе диагностирования кольца устройств, и копия второго контрольного кода,Далее устройство выдает в диагностируемое кольцо второй контрольный код(обратный первому контрольному коду). Выдача второго контрольного кода и его прохождение по кольцу осуществляется аналогично выдаче и обработке первого контрольного кода.При поступлении импульса на вход 44 устройства в регистр 13 записывается второй контрольный код и триггер 10 переходит в единичное состояние. Далее контроль кольца устройств и обработка второго контрольного кода происходит аналогично описанному выше алгоритму.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 После отработки отклика второго контрольного кода и записи его неискаженного значения в счетчик 2 адреса исходного устройства происходит обращение к блоку 1памяти. При этом считывается микрокоман да первого формата. Сигнал с выхода 47"Конец диагностирования" выхода 1,1 блока 1 памяти поступает на элемент И 27. При поступлении очередного импульса со входа 44 устройства на выходе элемента И 27 появляется сигнал, переводящий триггер 7 диагностики в нулевое состояние. Этим же сигналом очередная микрокоманда первого формата записывается в регистр 3. На выходе 48 "Конец работы" регистра 3 появляется единичный сигнал. Это сигнал поступает нэ выход 50 группы 52 выходов и сигнализирует на блок верхнего уровня 54 управления о готовности кольца устройств к работе, Далее устройство для программного управления функционирует аналогично описанному выше алгоритму.Таким образом, устройство позволяет повысить достоверность функционирова-. ния и обеспечивает благодаря этому уменьшение времени существования необнаружения константных неисправностей.Формула изобретения Устройство для программного управления, содержащее блок памяти, счетчик адреса, регистр микрокоманд, счетчик, триггер диагностики, первый и второй дешифраторы, блок сравнения, первый элемент И, первый и второй элементы ИЛИ, причем информационные выходы счетчика адреса соединены с адресными входами блока памяти, выходы старших разрядов группы выходов микроопераций которого соединены с информационными входами счетчика и регистра микроопераций, выходы старших разрядов которого являются выходами микроопераций устройства, выходы меток блока памяти соединены с входами второго дешифратора, четвертый выход которого соединен с входом разрешения счетчика адреса, информационные входы первого дешифратора являются входами операций устройства, а выходы соединены с входами первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки триггера диагностики, выход первого элемента И соединен с входом записи счетчика, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения, области применения устройства, в него введены регистры возврата, передачи управления и кода, триггеры отказа, зацикливания и управления, демультиплексор, мультиплексоры адреса и условий, первый и второй коммутаторы, группа элементов ИЛИ, второй-десятый элементы И и третий-восьмой элементы ИЛИ, причем группы входов передачи управления устройства являются группами информационных входов мультиплексора адреса и группы элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с первой и второй группами входов второго коммутатора, выходы которого соединены с первыми группами информационных входов первого коммутатора и блока сравнения ивходами второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход которого соединен с информационным входом триггера отказа, выход которого является выходом третьего разряда группы осведомительных выходов устройства и соединен с первым входом седьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен с инверсными входами восьмого, девятого и десятого элементов И, выход которого соединен с первыми входами седьмого. шестого и первого элементов, И, с входом синхронизации триггера управления и с входами записи регистров кода и микрокоманд, выход "Конец работы" которого является выходом второго разряда группы осведомительных выходов устройства и соединен со вторым входом седьмого элемента ИЛИ, входы операций устройства являются второй группой информационных входов первого коммутатора, выходы которого соединены с информационными входами счетчика адреса, первый вход синхронизации устройства является прямым входом восьмого элемента И, выход которого соединен с входом разрешения первого дешифратора и входом счета/записи счетчика адреса, третий и второй входы синхронизации устройства являются соответственно, прямыми входами десятого и девятого элементов И, выход которого соединен с входом синхронизации триггера отказа и с первыми входами третьего, четвертого и пятого элементов И, выход которого соединен с входом сброса счетчика, выход старшего разряда которого соединен с входом установки триггера зацикливания, прямой выход которого соединен с третьим входом седьмого элемента ИЛИ и является выходом первого разряда группы осведомительных выходов устройства, выходы старших разрядов адреса блока памяти соединены с информационными входами регистра кода и с третьей группой информационных входов первого коммутатора, выход младшего разряда группы выходов адреса блока памяти соединен с входами младшего разряда группы информационных входов мультиплексора условий, выход которого соединен с входами младшего раз 1656498 12ряда группы информационных входов регистра кодов и третьей группы информационных входов первого коммутатора, выходы кода условия блока памяти соединены с адресными входами мультиплексора условий и информационными входами регистра передачи управления, выходы которого соединены с адресными входами демультиплексора, группы информационных выходов которого являются группами выходов передачи управления устройства, входы сигналов условия устройства являются входами старших. разрядов группы информационных входов мультиплексора условий, выходы старших разрядов группы выходов микроопераций соединены с информационными входами регистра возврата, выходы которого соединены с адресными входами мультиплексора адреса и со второй группой информационных входов блока сравнения, выход которого соединен с инверсным входом второго элемента И и со вторым входом пятого элемента И, выход "Конец команды" выходов микроопераций блока памяти соединен с первым, вторым и третьим инверсными управляющими входами первого коммутатора, выход "Конец диагностики" выходов микроопераций блока памяти соединен со вторым входом седьмого элемента И, выход которого соединен с входом сброса триггера диагностики, инверсный выход которого соединен со вторым входом третьего элемента И и с информационным входом триггера управления, выход которого соединен с входом раз-. решения демультиплексора, прямой выход триггера диагностики соединен с третьим входом второго элемента И, с прямым и инверсным входами управления второго коммутатора и со вторыми входами первого и шестого элементов И, выход которого соединен с входом прямого счета счетчика, 5 выходы младших разрядов которого соединены с входами восьмого элемента ИЛИ, выход которого соединен соответственно с третьими прямым и инверсным входами шестого и первого элементов И, инверсный 10 выход триггера зацикливания соединен стретьим входом пятого элемента И, первый выход второго дешифратора соединен с первым входом пятого элемента ИЛИ и первым входом четвертого элемента ИЛИ, вы ход которого соединен с третьим входомтретьего элемента И, выход которого соединен с первым входом шестого элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом записи регистра передачи управления, вто рой выход второго дешифратора соединенсо вторыми входами четвертого и пятого элементов ИЛИ, выход которого соединен со вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен со вторым входом 25 шестого элемента ИЛИ и с входом записирегистра возврата, третий выход второго дешифратора соединен с третьим входом четвертого элемента ИЛИ, четвертый выход второго дешифратора соединен с четвер тым входом четвертого элемента ИЛИ и спервым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом разрешения регистра микрокоманд, пятый выход второго дешифратора соединен с четвер тым управляющим входом первого коммутатора и со вторым входом третьего элемента ИЛИ.О 5 - ноиео модула,ф -дрема диагкестЬпорой контф - ксььеп медалев Рражанщ его отклик копьц о модулей ольныи кодоздроогоющего и ик 1 - лердыи контрольный код5(4 ЧЯ орлццтОани адресарьс цц "з 10 ты