Микропрограммное устройство управления

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(Р)М К 3 6 06 Р 9/22 с присоединением заявки М Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОИСТВО УПРАВЛЕНИЯ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для управления работой ЦВМ, а также в оконечной аппаратуре автоматизированных систем управления тех-, нологическими процессами (АСУ ТП).Известно микропрограммное устройство управления (МПУУ), в котором микрокоманды запоминаются в постоянной памяти (применяется кодированная организация управляющего слова). Управляющее поле микрокоманды дешифрируется и управляет схемами передачи дан-. ных,а адреса переходов в зависимости от .микропрограммы .управляют переходами для выполнения следующей микроког манды 1) .Недостаток известного устройства состоит в том, что оно требует запо" минающегс устройства большой разрядности для хранения микрокоманды и наличия дополнительной аппаратуры" декодирования микрокоманд, что усложняет устройство в целом.Наиболее близким к предлагаемому является МПУУ, в котором эа счет введения многоступенчатого дешифратора микрокоманд и групп элементов И, ИЛИ повышается гибкость кодирования инФормации в управляющем поле и умень шается разрядность регистра микроко"манды, а также накопителя,Сущность микропрограммного управления заключается в следующем,Каждое операционное поле микрокоманды,считанной из памяти в зависимости от комбинаций сигналов с выходов групп элементов ИЛИ и многоступенчатого дешифратора, может участво"вать в Формировании не одного, а нескольких управляющих сигналов, чтопозволяет уменьшить разрядность регистра микрокоманды и накопитепя.Это МПУУ включает в себя регистрадреса микрокоманд, дешиФратор адре"са микрокоманд, накопитель микрокоманд, регистр микрокоманд, многоступенчатый дешиФратор микрокоманд, груп"пы элементов И и группы элементовИЛИ (2),Укаэанное устройство требует большой объем аппаратуры и ограниченныйнабор микроопераций, определяемыйразрядностью накопителя и количеством групп элементов ИЛИ. При необходимости глубины микропрограьмирования требуется увеличение количествамикроопераций, что влечет эа собойвозрастание объема аппаратуры.Цель изобретения - сокращение оборудования аппаратуры,Поставленная цель достигается тем,что устройсТво, содержащее регистрадреса, дешифратор адреса, вход которого соединен с выходом регистраадреса, группу элементов И, выходкоторой подключен к выходу микроопераций устройства, содержит .коммутаторы адреса и микроопераций, дверуппы элементов ИЛИ и селектор ад Ореса, причем выход дешифратора адреса подключен к информационным входамкоммутаторов адреса и микроопераций,управляющие входы которых соединеныс входом начальной установки устройства и с управляющим входом регистра адреса, информационный вход которого подключен к выходу селектораадреса, первый информационньй входкоторого подключен к адресному входу 20устройства, второй информационныйвход - к выходам элементов ИЛИ первой группы, входы которых подключены к выходу коммутатора адреса, управляющий ьход селектора адреса подключен к входу разрешения записи устройства и к первым входам элементовИ группЫ, вторые входы которых подключены к выходам элементов ИЛИ второй группы, входы которых соединеныс выходом коммутатора микроопераций.На чертеже показана блок-схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит селектор 1 ад. реса, регистр 2 адреса, дешифратор 3адреса, коммутатор 4 адреса, коммута-З 5тор 5 микроопераций, группу элементов ИЛИ б для адресной шины перехода,группу элементов ИЛИ 7, группу элементов И 8, вход 9 разрешения устройства, вход 10 начальной установки 40устройства,Селектор 1 адреса выбирает. следующую микрокоманду либо по адресу, поступающему от входа устройства, либопо адресу, поступающему от адресной 45шины перехода,Регистр 2 адреса принимает кодопераций с выхода селектора 1 адреса, запоминает до конца выбора и выполнения микрокоманды. Входы регист- у)ра адреса соединены с выходами селектора 1 адреса и шиной 10 начальнойустановки,Дешифратор 3 адреса в соответствии с кодом операции поступающим от урегистра 2, выбирает нужную микроко"манду. Входы дешифратора соединеныс выходами регистра 2, а выходы -с соответствующими входами коммутаторов 4 и 5.Коммутаторы 4 и 5 в зависимости 6 Оот сигнала, поступающего от дешифратора 3 адреса, через группы элемен"тов ИЛИ б,и 7 возбуждают выбранныешиныг адресные и микроопераций. ДРУгие входы коммутаторов 4 и 5 соединены с входом 10 начальной установки,а выходы в соответственно с входамигрупп элементов ИЛИ б и 7,Группы элементов ИЛИ б и 7 соответственно выбирают шины: адресныеи микроопераций., Выходы группы элементов ИЛИ б соединены с входамиселектора 1 адреса, а выходы группыэлементов ИЛИ 7 - с входами группэлементов И 8.Группа элементов И 8 клапанируетте микрооперации, которые выбираютфя микрокомандой через группы элементов ИЛИ 7, Первые входы группыэлементов И 8 соединены с соответствующими выходами группы элементовИЛИ 7.Вторые входы группы элементовИ 8 соединены с входом 9 разрешениязаписи для предотвращения появленияложной информации на выходе устройства во время записи адреса микроко:манд за счет переходных процессбв.Выход каждого элемента группы элемен.тов И 8 соответствует одной микрооперации и является выходом МПУУ.Сигнал по входу 9 разрешения записи записывает адрес следующей микрокоманды либо от кодовых шин адреса(КША), если до этого поступил сигналпо входу 10, либо от выходов группыэлементов ИЛИ б. По этому сигналутакже через группы элементов И 8 запрещается появление ложной информации на выходе МПУУ при переходныхпроцессах во время действия сигнала.Сигнал по входам начальной установки подготавливает регистр 2 адреса для работы по адресу, поступающему от КША. При этом через коммутаторы 4 и 5 также запрещается появлениеложной информации на выходе МПУУ припереходных процессах во время дейст"вия сигнала.Устройство работает следующим образом.Сигнал по входу 10 подготавливаетХПУУ к работе. Эатем по сигналуРазрешение записи по входу 9 начальный адрес микрокоманды по КШАчерез селектор 1 адреса записываетсяв регистр 2 адреса. По записанномуадресу через дешифратор 3 адреса выбирается одна иэ и микрокоманд, реализованных при помощи коммутаторов4 и 5 (количество коммутирующих элементов соответствует количеству микроопераций выбранной микрокоманды),На выходе групп элементов ИЛИ б и 7возбуждаются управляющие сигналыименно тех микроопераций и адресныхшин, которыми располагает выбраннаямикрокоманда. Выходы группы элементов ИЛИ 7 клапанируются через группы элементов И 8 к выходу МПУУ (каквидно иэ схемы, по инверсным входамгруппы элементов И 8 разрешающий сигнал поступает на все группы этих элекоманд. Количество мнкроопераций в одной микрокоманде в среднем составляет не более 50 общего количества всех микроопераций.В этом же случае при одном и том, же количестве регистров адреса, дешифраторов адреса и групп элементов И на выходе МПУУ для реализации микрокоманд требуется в среднем 80 переключателей (20 корпусов фК 176 КТ 1 и два корпуса К 176 ЛЕ 5 для коммутатора адреса), т,е. примерно столько же корпусов, которые применяются в прототипе цля декодирования микроопе" раций (18 корпусов), при сокращении 8-адресного накопителя с 11-разрядными ячейками и 11-разрядного регистра микрокоманд. Кроме того, в отличие от прототипа, где количество мнкроопераций ограничивается разрядностью накопителя и для увеличения глубины мнкропрограммирования требуется ввод нового накопителя и дешифратора для декодирования микроопераций, в данном случае при малых аппаратных средствах можно увеличить. глубину микропрограммирования, таккак для этого требуется ввод шины новой микрооперации и подключение К ней выхо- дов тех переключателей, которые вве- дены для новой микрооперации. ментов, однако возбуждаются те элементы, которые выбраны текущей микрокомандой), После выполнения выбранной микрокоманды следующая выбирается либо по адресу, поступаквцему свыхода группы элементов ИЛИ 6 (еслидо появления сигнала фРазрешениезаписи.отсутствовал сигнал по входу 10), либо от адресного входа (ес"ли до сигнала по входу 9 поступилсигнал по входу 10). Данный процесс 10повторяется аналогичным образом всоответствии с новой командой, пос,тупающей на вход МПУУ.Применение предложенного устройства микропрограммного управления по 15сравнению с прототипом позволяетисключить многоразрядный накопитель,регистр микрокоманд, многоступенча"тый дешифратор и группу элементовИЛИ, что обеспечивает значительное . 20сокращение оборудования и позволяетувеличить глубину микропрограммирования при малых аппаратных средствах.Допустим, требуются МПУУ, имеющие8 микрокоманд и 19 разновидностей микрооперацнй.Для сравнения прототип н предложенное устройство построеиы на базе ИМСсерии К 176.30Для создания такого МПУУ поструктуре прототипа потребуются примерноследующие элементы: 1 3-разрядный Информаци- Управ- Выход Состояниерегистр. адреса, 1 дешифратор адреса онный ляющийна 8 выходов, 1 8-адресный накопи- входтель с 11-разрядными ячейками, 111-разрядный регистр микрокоманд,19 элементов ИЛИ для выбора микроопераций (7 корпусов к 176 ЛЕ 10) в.соответствии с выходами дешнфратора,21 элемент И (5 корпусов К 176 ЛА 7) 40и 21 элемент ИЛИ (2 корпуса К 176 ЛЕ10 и 4 корпуса К 176 ЛЕ 5) для Э-сту.- ОбрывОбрывпенчатого дешифратора и 19 элементовИ ( 5 корпусов К 176 ЛА 7) на выходе МПУУ. 45При определении количества элемен- СостоЯние не опРеделено,тов,которые потребуется в предлагае"мом МПУУ, надо учитывать, что логическую функцию, выполняемую группами элементов ИЛИ и коммутаторов 4 50и 5 для реализации микрокоманды, можно выполнить серийно выпускаемыми переключателями типа К 17 б КТ 1, К 559ИП 1 Пр К 589 ЪП 26 и др. Отличительной особенн"тью такого типа клю"ей 55является то, что их выходы имеюттри состояния: фЛог,1 ф, Лог,Ои Обрыв. Таблица истинности перечисленных состояний показана в,таблице.Состояние Обрыв отличает этипереключатели от существующих логических микросхем (например, от схемы И), благодаря этому становитсяеозможным объединение в одной шинеодноименных мнкроопераций всех микро1 Лог.1 0 фЛог,Оф О Формула изобретения 1Микропрограммное устройство управления, содержащее регистр адреса, дешифратор адреса, вход которого сое" динен с выходом регистра адреса, груцпу элементов И, выход которой подключен к выходу микроопераций устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения оборудований, бно содержит коммутаторы адреса и микро- операций, две группы элементов ИЛИ и селектор адреса, причем выход дешйфратора адреса подключен к информационным входам коммутаторов адреса и микроопераций, управляющие входы которых соединены с входом начальной установки устройства и с управляющим1005048 Составитель Л.Логачевалексеенко Техред Е,Харитончик Корректор М.Демч а Тираж 704 И Государственного ко делам изобретений и о 5, Москва, 3-35, Раушс Подписиитета СССРкрытийкая наб., д. 4/5 00/64 ВНИЭака филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная, 4 входом регистра адреса, информационный вход которого подключен к выходуселектора адреса, первый информационный вход которого подключен к адресному входу устройства, второй информационный Мод - к выходам элементовИЛИ первой группы, входы которых подключены к выходу коммутатора адреса,управляющий вход селектора адресаподключен к входу разрешения записиустройства и к первым входам элемен Отов И группы, вторые входы которых подключены к выходам элементов ИЛИвторой группы, входы которых соединены с выходом коммутатора микроопераций,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 650077, кл. 0 06 Р 9/22, 1979,2. Авторское свидетельство СССР9 717767, кл. С 06 Р 9/22, 1980прототип).