Арифметическое устройство с микропрограммным управлением

(5 САНИЕ ИЗОБРЕТ У наС.и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(21) 4782535/24 (22) 14,12.89 (46) 07.04,92. Бюл. М 13 (71) Рязанский радиотехнический институт (72) В.Л.Вол ковыский (53) 681.325 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР В 1545215, кл, 6 06 Р 7/38, 1988.Авторское свидетельство СССР М 1559341, кл. 6 06 Р 7(38, 1988,Проектирование цифровых систем комплектах микропрограммируемых Б Под ред. В.Г.Колесникова, М.: Ради связь, 1984, с.179.(54) АРИФМЕТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО С МИКРОПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении процессоров, выполняющих операции двоичной и десятичной арифметики, Целью изобретения является повышение быстродействия. Устройство содержит двоичные арифметико-логические блоки 8 - 11, блок 3 памяти микрокоманд, регистр 4 микрокоманд, блок 2 формирования адресов микрокоманд, первый,1 и второй 6 мультиплексоры. 1 ил 1 табл.1725216 5 10 15 20 30 35 40 50 Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении процессоров, выполняющих операции двоичной и десятичной арифметики,Известны арифметические устройства с микропрограммным управлением, построенные на основе четырехразрядных двоичных арифметико-логических блоков (микропроцессорных секций-МПС), например процессор ЭВМ СМ. В него входят арифметико-логический модуль, содержащий 4 МПС типа К 1804 ВС 2 и микропрограммное устройство управления (М ПУ).Недостатком устройств является низкое быстродействие при выполнении операций над десятичными числами из-за отсутствия микрооперэций десятичной коррекции. Выполнение в таких устройствах десятичных операций чисто микропрограммным путем с потетрадной обработкой ведет к значительному увеличению затрат времени. Известны также устройства на базе четырехразрядных блоков, имеющих десятичные операции, таких как микросхемы К 1800 ВС 1,Использование данных устройств не всегда возможно или желательно, так как блоки без десятичных операций могут иметь лучшие характеристики - наличие внутренней памяти, надежность, температурный диапазон и т.п.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, состоящее из блока обработки данных (БОД), включающего в себя 4 двоичных 4-разрядных МПС, соединенных по цепям сдвига и переноса, схему ускоренного переноса, регистры входных и выходных данных и блок микропрограммного управления, содержащий схему управления последовательностью микрокоманд (УПМ), микропрограммную память, регистр микрокоманд(РМК), мультиплексор кода условия (МКУ), Выходы РМК подключены к управляющим входам БОД, УПМ и МКУ, адресному входу УПЫ и одному из информационных входов БОД,Недостатком устройства является низкое быстродействие при выполнении десятичных операций, так как отсутствие цепей десятичной коррекции пиводит к необходимости большого числа микрокоманд (МК) для их выполнения.Цель изобретения - повышение быстродействия при выполнении десятичных операций путем внесения в устройство дополнительных связей, облегчающих микро- программирование этих операций.Арифметическое устройство с микропрограммным управлением содержит и/4 двоичных арифметико-логических блоков (и - разрядность информации), блок памяти МК, регистр МК, блок формирования адресов МК и первый мультиплексор. Выход блока формирования адресов соединен с адресным входом блока памяти МК,выход которого соединен с входом регистра МК, Выходы разрядов поля задания режима адресации регистра МК соединены с входами разрядов задания режима блока формирования адресов МК, Вход условия переходов этого блока соединен с выходом первого мультиплексора, управляющий вход которого соединен с выходами разрядов поля задания вида переходов регистра МК. Выходы разрядов поля задания константы регистра МК соединены соответственно с разрядами информационного входа устройства. Выходы разрядов устройства соединены соответственно с выходами разрядов результата с первого по и/4-й двоичных арифметика-логических блоков, Выход переноса К-го ф = 1п/4-1) соединен с входом переноса (1+1)-го двоичного арифметико-логического блока, выходы переноса знака, признака нуля и признака переполнения и/4-го блока - соответственно с информационными входами первого мультиплексора.Выходы задания вида операции регистра МК соединены с входами задания вида операции арифметико-логических блоков с первого по п/4-й. Вход задания вида операции устройства соединен с установочным входом блока формирования адресов МК,Выходы старших разрядов поля задания адреса регистра МК соединены с входами старших разрядов адреса блока формирования адресов МК.С целью повышения быстродействия в устройство включен второй мультиплексор, причем выходы переносов двоичных арифметико-логических блоков с первого по и/4- й сое,чинены соответственно с разрядами первого информационного входа второго мультиплексора, Разряды его второго информационного входа соединены соответственно с выходами младших разрядов поля задания адреса регистра М К. Выходы рэзря 55 дов второго мультиплексора соединены соответственно с входами младших разрядов адреса блока формирования адресов МК. Управляющий вход второго мультиплексора соединен с выходом признака десятичной операции регистра МК,0011 0100 0101 1000 +0110 0110 0110 0110 30 2. Прибавление второго слагаемого-0110 0110 0000 0000 50 0111 0101 0100 0111 =7547. На чертеже приведена схема арифметического устройства с микропрограммным управлением. 55Устройство включает в себя мультиплексор (М 2) 1 адреса ветвления, блок 2 формирования адреса МК (БФА МК) с установочным входом 5, память 3 микрокоманд (ПМК), регистр 4 микрокоманд (РМК), мульИзобретение иллюстрируется на примере устройства для обработки 16-разрядных двоичных или 4-разрядных десятичных чисел. Суть изобретения состоит в использовании выходов межтетрадных переносов 5 в качестве составной части адреса следующей МК, Адресуемые МК прибавляют или вычитают записанный в поле константы код коррекции к предварительному результату сложения десятичных чисел, Так, при обра ботке 4-разрядных десятичных чисел возможны 16 различных значений кода коррекции, записанных в МК с адресами А.ОООО, А.0001, , А.1110, А.1111, где А - старшая часть адреса, младшие биты кото рого задаются значениями переносов. Значения кодов коррекции для кода 8421 приведены в таблице,Рассмотрим пример сложения чисел 3458 и 4089, выполняемого в три микроко манды;1. Прибавление кода 6666к первому 25 слагаемо- му типлексор (М 1) 6 кода условия, четыре (в общем случае и/4) 4-разрядных двоичных арифметико-логических блока 8 - 11, соединенных по цепям двоичного переноса. БФА М К и двоичные блоки могут быть реализованы, например, на микросхемах 1804 ВУ 4 и 1804 ВС 2 соответственно, Информационные выходы арифметических блоков соединены с 16-разрядным информационным выходом 13 устройства. Информационные входы этих блоков соединены соответственно с выходами поля константы РМК(первый информационный вход 7) и внешним входом (второй информационный вход 12).Адресный вход ПМК 3 соединен с выходом БФА МК 2, выход ПМКЗ-с входом РМК 4. Выход РМК, задающий режим адресации, соединен с управляющим входом блока 2. Выход, задающий условие перехода, соединен с управляющим входом мультиплексора 6, выход поля константы РМК - с первым информационным входом 7, выход, задающий вид операции - с управляющими входами блоков 8-11. Выход, задающий старшую часть адреса, подключен к входу старших разрядов адреса блока 2, выход, задающий младшую часть адреса, соединен с первым информационным входом мультиплексора 1, с управляющим входом которого соединен выход РМК, содержащий признак десятичной операции. Разряды второго информационного входа мультиплексора 1 соединены соответственно с выходами С 1, С 2, СЗ, С 4 переносов блоков 8-11. Выход мультиплексора 1 соединен с входом младших разрядов адреса БФА М К 3. К информационному входу мультиплексора 6 подключены выходы С, й, Е, Ч со старшего блока, соответствующие признакам переноса, знака, нуля и переполнения, Выход мультиплексора 6 соединен с входом условия перехода БФА МК 2,Работу устройства рассмотрим на примере сложения чисел в коде 8421, записанных во внутренних регистрах Р 1 и Р 2 арифметика-логических блоков. По первой МК содержимое Р 1 складывается с кодом 6666, записанным в поле константы МК и поступающим на первый информационный вход 7 арифметика-логических блоков. Результат записывается в рабочие регистры блоков. Вторая МК, следующая в естественном порядке, задает прибавление к рабочему регистру второго слагаемого из Р 2, Поле режима адресации задает переход по адресу ветвления. На управляющий вход мультиплексора 1 поступает из РМК признак десятичной операции, по которому биты переноса С 1, С 2, СЗ, С 4 через мультиплексор поступают на входы младших разрядов ад1725216 5 10 15 20 25 30 35 40 Составитель В,Техред М.Морге ковыскийл орректор Э.Лончако Реда кто ко Заказ 1177 ВНИИПИ Гасу на реса БФА МК 2. На входы старших разрядов адреса этого блока поступает код старшей части адреса из РМК 4. Таким образом, происходит переход к МК, в поле константы которой записан соответствующий код коррекции. По этой МК код коррекции вычитается из содержимого рабочего регистра с записью результата, например в Р 2. Происходит безусловный переход к МК, расположенной вслед за описанной второй МК.Предложенное техническое решение позволяетсущественно повысить быстродействие при выполнении десятичных операций по сравнению с известным, где для десятичного сложения требуется по меньшей мере 2+К МК, где К - число тетрад, Так, при К = 4 быстродействие повышается вдвое, при К = 7 - в три раза, и т.д. Формула изобретения Арифметическое устройство с микропрограммным управлением, содержащее и/4 двоичных арифметика-логических блоков (и - разрядности информации), блок памяти микрокаманд, регистр микрокоманд, блок формирования адресов микрокоманд и первый мультиплексор, причем выход блока формирования адреса микрокоманд соединен с адресным входом блока памяти микракоманд, выход которого соединен с входом регистра микрокаманд, выходы разрядов поля задания режима адресации которого соединены с входами разрядов задания режима блока формирования адресов микрокоманд, вход условия переходов которого соединен с выходом первого мультиплексора, разряды управляющего входа которого соединены с выходами разрядов поля задания вида переходов регистра микрокоманд, выходы разрядов поля задания константы которого соединены соответственно с разрядами первых информационных входов с первого по п/4 двоичных арифметика-логических блоков,Тираж рственного комитета и 113035, Москва, Жзводственно-издательский комб разряды вторых информационных входов которых соединены соответственно с разрядами информационного входа устройства, выходы разрядов которого соединены соответственно с выходами разрядов резул ьтата с первого по п/4 двоичных арифметика- логических блоков, выход переноса К-го (К = 1 - и/4 - 1) двоичного арифметика-логического блока соединен с входом переноса (К+1)-го двоичного арифметика-логического блока, выходы переноса знака признака, признака нуля и признака переполнения и/4-го двоичного арифметика-логического блока соединены соответственно с информационными входами первого мультиплексора, выходы разрядов поля задания вида операции регистра микрокоманд соединены с входами разрядов задания вида операции двоичных арифметика-логических блоков с первого по и/4,вход задания вида операции устройства соединен с установочным входом блока формирования адресов микрокоманд, выходы старших разрядов поля задания адреса регистра микрокоманд соединены с входами старших разрядов адреса блока формирования адресов микрокоманд, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения быстродействия, оно содержит второй мультиплексор, причем выходы переносов двоичных арифметика-логических блоков с первого по и/4 соединены соответственна с разрядами первого информационного входа второго мультиплексора, разряды второго информационного входа которого соединены соответственно с выходами младших разрядов поля задания адреса регистра микрокоманд, выход разряда признака десятичной операции которого соединен с управляющим входом второго мультиплексора, выходы разрядов которого соединены соответственно с входами младших разрядов адреса блока формирования адресов микрокоманд. Подписноеретениям и открытиям при ГКНТ СССшская наб., 4/5 Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,