Микропрограммное устройство управления

Союз Советских Социалвтнчаокйх рвооублик(23) Приоритет Совета Министров ССС оо делам изобретений Опубликовано 30.06.76. Бюллетень2 Дата опубликования описания 26.07,76, Голованев, А. М . Г, Колосов и В. изонтов, С, Н,алдыкин арацкии,(1) Заявитель МНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИ РОПРО(54 а являетс количеств Изобретение относится к области, вычислительной техники, в частности к микропрограммным устройствам управления.Известно микропрограммное устройство управления 11, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманды, регистр адреса микрокоманды и дешифратор микро- команд.Недостатком известного устройства является необходимость большого количества регистров возврата и элементов связи этих регистров с регистром адреса микрокоманд при организации возврата из микроподпрограмм, что приводит к излишним затратам оборудования.Известно и другое устройство для микропрограммного управления 2, наиболее близкое к изобретению по технической сущности и достигаемому результату. Это устройство содержит, память микрокоманд, выходами соединенную с входами регистра микрокоманд, регистр адреса микрокоманды, выходы которого через дешифратор адреса микрокоманды подключены к входам памяти микрокоманд, коммутатор, информационные выходы которого соединены с первой группой входов,регистра адреса,микрокоманды, оперативную память, первой группой адресных входов связанную с выходами дешифратора адреса оперативной памяти, блок усилителей чтения, выходы которого подключены к разрядным выходам оперативной памяти и регистра регенерации. Группа выходов блока усилителей чтения соединена с входами коммутатора, а все его 5 выходы - с входами регистра регенерации,управляющие входы коммутатора, регистра регенерации, блока усилителеи чтения и дешпфратора адреса микрокоманды - соответственно с первым, вторым, третьим и четвертым вы ходами регистра микрокоманд, первая и вторая группы выходов которого подключены соответственно к второй группе входов регистра адреса микрокоманды и группе управляющих входов дешифратора адреса оперативной па мяти.Недостатком устройств я необходимость затрат большого а оборудования.Цель изобретения - сокращение оборудова ния.Это достигается тем, что устройство содержит шифратор и блок реверсивных формирователей тока, причем третья и четвертая группы выходов регистра микрокоманд соединены 25 соответственно с входами шифратора и блокареверсивных формирователей тока, выходы шифратора - с группой входов регистра регенерации, а выходы блока реверсивных формирователей тока с второй группой адресных 30 входов оперативной памяти.3Блок-схема устройства представлена на чертеже.Иикропрограммное устройство управления содержит память 1 микрокоманд, регистр 2 микрокоманд, дешифратор 3 адреса оперативной памяти, оперативную память 4, блок 5 реверсивных формирователей тока, дешифратор 6 адреса микрокоманды, регистр 7 адреса микрокоманды, блок 8 усилителей чтения, коммутатор 9, шифратор 10, регистр 11 регенерации.На чертежке обозначены: 12 - 19 - выходы регистра микрокоманд, 20 - выходы кода операци блока усилителей чтения. Выход 19 является выходом поля номера следующей микрокоманды, выходы 12 - 15 - выходами поля микроприказов, управляющих выбором операндов и команд из памяти 4, выходы 16 - 18 - выходами поля, управляющего организацией микроподпрограмм, В слове команды выделено т разрядов для поля кодов команд,Устройство работает следующим образом.В первой микрокоманде, выполняемой при выборе очередной команды, выдаются микроприказы, возбуждающие дешифратор 3 адреса, стробирующие блок 8 усилителей, разрешающие работу коммутатора 9 и регенерацию сигналом с выхода 15. При этом,на выходах блока 8 усилителей чтения в разрядах, соответствующих единицам в слове считанной команды, появляются сигналы, которые готовят регистр 11 регенерации; сигналы по выходам 20 от т разрядов, соответствующих полю кодов операций (КОП), через коммутатор 9 проходят на регистр 7 адреса микрокоманды и записывают там адрес первой микрокоманды и записывают там адрес первой микрокоманды из заданной команды. Во втором такте возбуждается регистр регенерации и в памяти 4 регенерируется слово команды, Кроме того, не выдается микроприказа с выхода 19. В следующую единицу автоматного времени считывается регистр 7 и выполняется первая микрокомандра из выбранной команды. Далее микрокоманды выбираются в последовательности, определяемой микропрограммой, соответствующей вьпбранной команде. Адрес очередной микрокоманды поступает в регистр 7 из соответствующего поля регистра 2. После последней микрокоманды требуемой операции выполняется микрокоманда выбора следующей команды.При построении микропрограмм часто возникает ситуация, когда микропрограмма А включает в качестве микроподпрограммы микропрограмму В, которая в свою очередь содержит микропрограмму С и, т. д, (Пример, микропрограмма СИНУС имеет в качестве подпрограммы умножение, в котором в свою очередь используется сложение). При этом будем считать, что у микроподпрограммы В более высокий ранг, чем у микроподпрограммы С.Две микроподпрограммы С и Д будем считать 1-то ранга, если они не могут встречаться 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4одна внутри другой и не содержат в себе микроподпрограмм радцигаи выше:Для регистров возврата требуется столько ячеек, сколько рангов в организованных микроподпрограммах. При необходимости обратиться к микроподпрограмме -го ранга непосредственно перед микроподпрограммой выполняется микрокоманда со следующим набором микроприказов: возбуждение шифратора 1 О по вьгходу 18 и разрешение регенерации по выходу 15 (в т разрядов регистра регенерации, соответствующих полю КОП в слове команды, записывается код адреса возврата), В следующем такте той же микрокоманды по выходу 16 возбуждается -й формирователь в блоке 5, считывается регистр 11 регенерации и запускаются те формирователи записи в память 4, которым соответствуют единицы в записанном на регистр регенерации слове. Таким образом, в т разрядов -й ячейки (регистра), соответствующих полю КОП в слове команды, записываются адрес возврата. Последняя микрокоманда из подпрограммы ьго ранга опрашивает -й регистр возврата, для чего по выходу 16 возбуждается в блоке 5 реверсивный формирователь адресного тока -й ячейки возврата. Одновременно выдаются микроприказы, стробирующие блок 8, запускающие коммутатор 9 по выходу 4, разрешающие работу дешифратора 6 по выходу 17. В регистр 7 адреса микрокоманды через коммутатор 9 записывается адрес микрокоманды, к которой необходимо вернуться. Адрес записывается в закодированном виде. В частности, код адреса возврата может быть полностью идентичен одному из кодов команд. В следующую единицу автоматного времени из регистра 7 через дешифратор 6 будет выбрана, тем не менее, микрокоманда, соответствующая возврату из микроподпрограммы -го ранга, а не макрокоманда, соответствующая началу микропрограммы, код которой совладает с кодом адреса возврата. Это обусловлено особенностями структуры дешифраторов, Если нет ограничений на размер поля кодов операций в слове команды, все разнообразие мик. роподпротрамм можно реализовать, генерируя в разрядах поля кодов команд коды адресов возврата, которые не совпадают с кодами окопе. раций.Изобретение позволяет получить существенный выигрыш в аппаратуре для процессов, в которых можно выделять одинаковые участки микропрограмм. Так, в проектируемом терминальном процессоре для промышленности, использующем описанный принцип, экономия памяти микропрограмм составляет около 23 . Особенно эффективным устройство оказывается в процессорах на однородных магнитных матрицах, где дополнительно повышается однородность, а следовательно, и технологичность изготовления за счет реализации регистров на ячейках памяти.Затраты на один регистр в памяти 4 пренебрежимо малы (как правило, менее 0,75 -0,5% общего объема памяти). Таким образом, затраты на регистр возвоатя, реализованный в виде ячейки, сводятся к одному реверсивному формирователю. Отсутствуют элементы связи регистра возврата с регистром 7, так кяк используется тОт же тракт, то и для ВВО- да кода команд. Для реализации того же самого иа интегральных схемах, например, Логика - 2 потребуется не менее 64 модулей на один регистр с элементами коммутации. Формул а изобретенияМикропрограммное устроаство управления, ООдержящее память микрОкомянд, Выходы которой соединены с входами регистра микрокомапд, регистр адреса микрокоманды, выходы которого через дешифратор адреса микрокоманды соединены с входами памяти микро- команд, коммутатор, информационные выходы которого соединены с первой группой входов регистра адреса микрокоманды, оперативную память, первая группа адресных входов которой соединена с выходами дешифратора адреса Опер ятг 1 вио 11 памяти, Олок усилителей чтения, выходы которого соединены с разрядными выходами оперативной памяти и регистра регенерации, причем часть выходов блока усилителей чтения соединена с входами коммутатора, а все выходы блока усилителей чтения - с входами регистра регенерации, управляющие входы коммутатора, регистра регенерации, блока усилителей чтения и де шифратора адреса микрокоманды соединенысоответственно с первым, вторым, третьим и четвертым выходами регистра мнкрокоманд, первая и вторая группы выходов которого соединены соответственно с второй группой вхо дов регистра адреса микрокоманды и группойуправляющих входов дешифратора адреса оперативной памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения оборудования, оно содержит шифратор и блок реверсивных 15 формирователей тока, причем третья и четВертая 1 ру ппы выходов реп 1 стра микрокоманд соединены соответственно с входами шифратора и блока ревсрсивных формирователей тока, выходы шифратора соединены с частью 20 входов регистра регенерации, а выходы блокареверсивиых формирователей тока соединены с второй группой адресных входов оперативной памяти. 25 11 сточ,ники информации, принятые во внимание при экспер гизе:1. Хассон С. Микропрограммное управление, кн. 1, Мир, 1973 рис. 2.1, 2.3.2. Лвт. сь. Мо 363980, кл. 6 061 15/66, 1973.