Устройство для выбора информации из блока памяти

) сс ю . иеащО П И С А Й" Е (пв 1 в 5 звИЗОБРЕТЕН Ия Союа СоветскихСоциалмстицесиихЬспуЕпии К АВТОРСКОМУ СВИДЙЯЛЬСТВУ 61) Дополнительное к авт, свид.ву -22) Заявлено 07.07.76 (21) 2378701/) М. Кл. 1 С 7/00 с присоед ием заявки(23) Приоритет (43) Опубликов Государственный камктет йвата Мпннетреа СССР аа делам нзобретеннй н. еткрмтнй(54) УСТРОЙС ВЫБОРА ПАМЯТИ ОРМАЦИИ ИЗ БЛОКА Изобретение относится к запоминающим устройствам и может быть использовано при построении микропроцессоров, каналов и других устройств обработки информации.Известно устройство для выбора информации из блока памяти, содержащее генератор тактовых импульсов, регистр, дешифраторы, элементы И, ИЛИ 11.Недостатком такого устройства является невысокое быстродействие,Наиболее близким техническим решением к данному изобретению является устрой; ство,для выбора информации из блока памяти, содержащее первый регистр, вход которого подключен к первому входу устройства; адресный блок, выход которого соединен с выходом устройства, первый и второй входы - соответственно с выходами второго и третьего регистра, дешифратор, вход которого подключен к первому выходу первого регистра, а выход - к третьему входу адресного блока и первому входу второго регистра, счетчики, информационные шины 21.Это устройство позволяет осуществлять переход в пределах всех адресуемых ячеек блока памяти микропрограмм, тогда как устройство 111 позволяет делать переход в пределах нескольких подряд расположенных ячеек.Однако это устройство обладает и зна.чнтельными недостатками, Структура системы ветвлений машины, в которой используется это устройство, ориентирована на конкретную реализацию микропрограмм, блоки анализа условий перехода привязаны к кон-.кретным ситуациям, возникаюшии в процессе выполнения этих микропрограмм. Несмотря на это, существует более 100 схемных индикаторов переходов и 40 видов анализов, что загромождает аппаратуру .и увеличивает объем памятиСистема ветвлений лишена гибкости, не позволяет реализовать на данной аппаратуре другую систему .ко-.манд, эмулировать другие машины без суе 5 щественных переделок, что противоречит самой идее микропрограммирования. Это также значительно сужает область применения указанного устройства.Целью изобретения является расширениеобласти применения устройства.Поставленная дель достигается тем, чтоустройство содержит дополнительный ре.гистр, блок сравнения и шины сравнении и элементы И - НЕ, одни входы которых подключены к шинам сравнения, другие вхо ды - к выходу дешифратора, а выходыэлементов И - НЕ соедннены с четвертым н пятым входами адресного блока, входы блока сравнения подключены соответственно ко вгорому, третьему н четвертому выходам первого регнстра, к выходам дополнительного регистра, н счетчиков, второму входу устройства н к информационным шинам, а выходы блока сравнения соединены с шинами сравнення, входы дополнительного регистра подключены к выходу дешнфратора н третьему входу устройства, пятый выход первого регистра соединен со вторым входом второго регистра,На чертеже изображена блок-схема предлагаемого устройства,Устройство содержит адресный блок 1, предназначенный для выработки адреса следующей выбираемой ячейки памяти. Первый вход 2 устройства подключен ко входу первого регистра 3. Регистр 3 предназначен для хранення команд и содержит ноле конс. тант, операционное поле, поле кода сравне. ния, поле маски н поле анализов. Устрой. ство также содержнт дешифратор 4, пред. назначенный для выработки сигналов микро. операций, дополнительный регистр 5, слу. жащнй для хранения анализа состояний, элементы И - НЕ 6, 7, второй 8 н третнй 9 регистры, служащие соответственно для хра. нення информации о переходах н началь. ном адресе, счетчики 10 н 11, ннформацнои. ные шины 12 н 13, блок сравненкя 14, второй вход 15 устройства, анны сравнения 16, третий вход 1 7 устройства, Выход блока 1 соединен с выходом 18 устройства. Ко входу 2 н выходу 8 устройства подключен блок памятн 19. Первый и второй входы блока 1 соедянены соответственно с выхо. домн регастров 8 и 9, Вход дешифратора 4 подключен к первому выходу регистра 3, а выход - . к третьему входу блока 1 н пер вому входу регистра 8, Одни входы элемен. тов И - НЕ б и 7 подключены к шинам 16, другие вхбды - к выходу дешнфратора 4, а выходы соединены с четвертым н пятым вхадамн блока 1, Входы блока 4 подключены соответственно ко второму, гретьему н четвертому выходам регнстра 3, к выходам регнстра 5 и счетчиков О, 11, второму входу 15 устройства н шинам 12, 13. Входы регистра 5 подключены к выходу дешнфратора 4 и третьему входу 17 устройства. Пятый выход регистра 3 соединен со вторым входом регистра.8.Устройств работает следующим обраПредположнм, устройством выполняет ся некоторая команда системы команд. Код команды предварительно загружается на ре гистр 9 и но сигналу с дешифратора 4, по ступающему на вход адресного блока 1, содержнмое регистра 9 подается на блок памятн 19, например, односторонней в качестве начального адреса микропрограммы выполненной данной команды. Адрес первой микрокоманды каждой микропрограммы содержит код команды в качестве составной615538 обработки данных - так называемые микро. программы. Для возврата на основную ветвь микропрограммы перед входом в мнкропрограмму по сигналу из дешнфратора 4 на регистр перехода 8 загружается из поля констант адрес возврата, специфичный для каждого случая. Последняя ячейка микропрограммыы содержит микропрнказ безуслов 15 ного возврата на основную ветвь, Сигналом с дешифратора 4, содержимое регистра 8 передается через адресный блок 1 в блок памяти 19 в качестве адреса продолжения основной ветвн микропрограммы. Таким образом в устройстве осуществляется безус донный возврат на Микропрограмму из мнк. роподпрограммы,Набор команд современных вычислительных машнн можно разделить на группы по различным признакам., Одним нз этих признаков может служить источник операндов, например, .оперативная память, быстрые регистры, определенное. поле команды и т, д., однако вид обработки данных, определяемый командами, может быть один и тот же. Другим признаком может служить формат данных (операнды длиной в слово, полу- слово, двойной длины, в четыре слова и З 5 т. п,). При этом внд обработки один и тот же, В этих случаях для сокращения объема памяти микропрограммы целесообразно нметь одну общую микропрограмму обработкис разнымм входами и разнымн выходами,Как правило, существуют команды, в которых совпадают как источники данных,так н приемы их обработки, за исключением одного-двух действий, специфичных для кон кретной команды, Примером могут служить операции логической обработки волей переменной длины. В этнх операциях основное время и подавляющее количество микрокоманд предназначено.для выполнения процессов извлечения операндов нз памяти, нх выравнивания, компановки и т. п., а собственно логическая обработка занимает однн-два такта. В таких случаях целесообразно иметь одну микропрограмму для всех операцнй, с общим входом и общим выходомно выделять небольшие специфичные участки для каждой команды.Встречаются также н Такие случаи, когда несколько команд,Можно выполнять по одной и тон же микропрограмме, но закончить обработку в разйое время. Примером может служить команда сравнения, устанавлявеещая признак (больше, меньше, равно), во ве нэменяющая операндов. Эту команду 45 5 4 Ф 4части. Адресованная ячейка блока памяти 19 .читается на регистр 3, Операционное иоле этого регистра дешифруется на лешифраторе 4, и сигналы микроприказов с его выходуправляют устройством в течение одного таьта работы, Это могут быть мнкроприказы загрузки констант на счетчики О н 11, пересылки данных по шинам 12 и 13 н т. п, действия по обработке информации, Достаточно сложные микропрограммы, как 1 в правило, имеют общие блоки стандартнойможно выполнять по микропрограмме вычитания, т 1 рервавее выполнение до ветви записи результата. В этом случае решение о прекращении операции принимается по колу команды. Команду умножения полуслов можно выполнять по микропрограмме умножения целых слов, прервав цикл по содержимому счетчиков. Иногда возникает необходимость проанализировать передаваемые по информационным шинам данные для принятия решения с ветвлений, например, проверить знак результата и т, п,Для оптимальной реализации вышеперечисленных примеров предлагается аппарат ветвления по адресу возврата при сравнении.Рассмотрим работу устройства в режиме ухода по адресу возврата прн сравнении,В одном из первых тактов микропрограммы выполнеьия группы операций по сигналу из дешифратора 4 на регистр 8 загружается из поля констант регистра 3 адрес перехода, например адрес начала выборки следуюшей команды, На определенном этапе выполнения микропрограммы производится анализ содержимого определенного регистра, например регистра 9. Номер проверяемого регистра задается полем анализов регистра 3. Сигнал анализа либо непосредственно из поля, либо с некоторого дешифратора (на чертеже не показан) включает блок сравнения 4, к входам которого подключен проверяемый регистр. На другие входы блока 14 подается код сравнения из поля кода сравнения регистра 3 и маска сравнения из поля маски регистра 3. Блок сравнения 14 выполняет операцию поразрядного сравнения содержимого регистра и содержимого поля кода. сравнения под маской, определяемой содержимым поля маски. Наличие единицы в соответствующем разряде кода маски разрешает операцию сравнения, наличие нуля - запрещает сравнение. Блок сравнения 4 вырабатывает сигнал сравнения в том разряде, где код сравнения совпал со значением разряда регистра и в том разряде, где нулевая маска, Элементы И - НЕ 6 и 7 проверяют наличие совпадения во всех шинах 16, Одновременно с микро- приказом анг 1 иза дешифратором 4 вырабатываются микроприказы сравнения, которые поступают на элементы И - НЕ 6 и 7 в за висимости от заданного режима переходов. Если все шины 16 указывают, что поразрядное сравнение на выбранном блоке прошло и включен элемент И - НЕ 6, то он вырабатывает сигнал на .адресный блок 1,: который передает содержимое регистра 8 в качестве следуюшего адреса в блок памяти 19. Таким образом нормальное течение микропрограммы прерывается, устройство начинает выполнять выборку следующей команды или другую ветвь микропрограммы. Если же совпадения не произошло, то микропрограмма выполняется дальше по обычной нормальной последовательности адресов. Если включен элемент И- - НЕ 7 и нзшинах 16 зафиксировано сравнение, го еиг.нал с элемента И - НЕ 7 постуггает на ал.ресный блоки вызывает модификациюнескольких разрядов слелуюгцего адреса микрокоманды, Это второй метод ветвления посравнению.Регистр 5 предназначен лля хранениярезультатов анализа состояния блоков уст.ройства. Результат анализа состояния бло 10 ков (аппаратура анализа на чертеже непоказана) по входу 17 записывается в регистр 5 и сохраняется там до тех пор, пока не возникает нужда в результатах ана.лиза. Загрузка регистра 5 производится попутно в процессе передачи информации между блоками, Зачастую возникает необходимость использова 1 ь результат анализа данных или состояния, которые были несколькотактов назад. Этот прием позволяет экономить время н ячейки памяти,20 Вход устройства 15 в отличие от регист.ра 5 предназначен для осушествления пере.ходов по сравнеьлю, когда анализы производятся в такте ветвления. Результат анализасостояния блоков устройства по входу 5поступает на блок сравнения 14 и в этом5 же такте производится анализ сравнения,т. е. сигналом из поля анализов включаетсяблок сравнения 14. В остальном работа уст.ройства аналогична вышеописанной.Выходы блока сравнения 14 выполненына элементах, позволяющих объединять ихна шинах 16, например на элементах с тре.мя устойчивыми состояниями.Применение данного устройства позволя.ет значительно сократить объем памяти мик.ропрограмм, во-первых, в результате выде.зз ления однотипных блоков стандартной обработки в микропрограммы, которые исполь.зуются во многих микропрограммах. Причем устройство позволяет переключаться измикропрограммы на основную ветвь без по 46терь времени и затрат дополнительных ячеек. Во-вторых, ветвление по результату сравнения дает значительный выигрыш в ад.ресах при сравнении при незначительныхаппаратных затратах, Наличие .аппаратурысравнения кода регистров с кодом сравие.45 ния дает возможность разветвиться на дванаправления - либо найден искомый код,либо все остальные, В известном устройстве 2) ветвление производится по нескольким направлениям, из которых в одном случае производится одно действие, а во всех50 прочих - однотипное другое действие. Например, необходимо выполнить одно дейст.- вие при состоянии счетчика 010 и другоедействие.при всех прочих его состояниях,Если ветвление производится путем моди фикации адреса присвоением значения счетчика, некоторым разрядам адреса (так на.зываемый функциональный переход 1 ВМ360), то занимаются 16 ячеек памяти, изкоторых в пятнадцати выполняется однотипное действие, и только в ячейке с адресомбо ХХОО выполняетея.запланированное дейст615538 вие. Используя аппарат сравнения, можно и выделить нужный код и разветвиться на два д направления - по коду 0101 и по прочим. р Налицо экономия ячеек в восемь раз. мНаличие аппаратуры маскирования еще т бблее расширяет область применения уст в ройства. С помощью маски можно выделить ц группы проверяемых разрядов, т. е. развет- ц виться по ассоциативному признаку. Напри. р мер, среди набора из 256 команд необходи- г мо выделить команды с кодом 10 в первых и двух разрядах кода операции и кодом 01 О к в последних четырех разрядах. Тогда в ка- к честве кода сравнения устанавливается код 100001 О, Маска сравнения - 1100 1111. д Нулевые значения разрядов маски выраба- н тывают в соответствующих разрядах сигна р лы сравнения, а в прочих разрядах, раз- в решенных маской, производится поразряд. р ное сравнение, При полном сравнении про- с исходит ветвление по одному направлению- д на обработку группы операций, при несрав. с ненни - иа 41 родолжение микропрограммы. 2 О р Формула изобретения Редактор Н. КаменскаяЗаказ 3916/4 нннстров СССнад. 45роектная, 4 11 ИИИПИ Государственного комнтета Совета М по делам нзобретеннй и открьн 1 13035, Москва, Ж, Раушская нао фнлиал ППП Патент, г, Ужгород, ул, Устройство для выбора информации из . блока памяти, содержащее первый регистр, вход которого подключен к первому входу устройства, адресный блЬк, выход которо. го соединен с выходом устройства, первый 8второй входы - соответственно с выхо ами второго и третьего регистра, дешифатор, вход которого подключен к первоу выходу первого регистра, а выходк ретьему входу адресного блока и первому ходу второго регистра, счетчики, информаионные шины, отличшощееся тем, что, с елью расширения области применения устойства, оно содержит дополнительный реистр, блок сравнения и шины сравнения элементы И - НЕ, одни входы которых подлючены к шинам сравнения, другие входывыходу дешифратора, а выходы элементов И - НЕ соединены с четвертым и пятым вхоами адресного блока, входы блока сравения подключены соответственно ко втоому; третьему и четВертому выходам перого регистра, к выходам дополнительного егистра и счетчиков, второму входу устройтва и к информационным шинам, а выхо. ы блока сравнения соединены с шинами равнения, входы дополнительного региста подключены к выходу дешифратора и третьему входу устройства, пятый выход первого регистра соединен со вторым входом второго регистра.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР Я 2920, кл. б 06 Г 906, 1969.2. Микропрограммное управление, вып. 2, изд. Мир, М., 1974, с. 182 - 183. Составнтель В. РудаковТехред О. Луговая Корректор Е. Папп Тнраж 717 Годпнсное