Микропрограммное устройство с контролем переходов

;о : г,ОНИСАН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских СОцивлистичйских Республик(22) Заявлено 1909.77 (21) 2527265/18-24с присоединением заявки Мо. (23) ПриоритетОпубликовано 2501.80. Бюллетень М 3 Р 1 М К,г С 06 Г 9/14С 06 Р 11/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088. 8) Дата опубликования описания 25.0180(54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО С КОНТРОЛЕМПЕРЕХОДОВ Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно, к устройствам программного и микропрограммного управления повышенной надежности.Известны устройства, в которых контроль хода программы и микропрограммы при естественной последовательности операций, а также при безусловных и условных переходах основан на использовании специальной избыточной информации в кодах команд и микрокоманд.Известно устройство, содержащее запоминающее устройство програюы, счетчик адреса команд, регистр команд, устройство модификации адреса схемы сравнения, схемы сверток по щодЗ 1.В рассматриваемом аналоге контроль хода программы осуществляется поэтапно: вначале контролируется формирование адреса команды, затем производится контроль правильности обращения по адресу.25При этом для органиэации контроля правильности обращения по адресу в каждой команде предусматривается контрольный код адреса этой команды. При обращении к запоминающему устройству (ЗУ) этот код сравнивается сконтрольным кодом, образованном насчетчике команд. Необходимость в запоминании контрольных кодов адресовкоманд обуславливает увеличение раэ -рядности всех слов запоминающегоустройства, а для контроля формирования адреса команды необходимы дополнительные схемы формирования контрольных кодов. Отмеченные Факторыведут к значительным затратам оборудования, что является недостаткомрассмотренного аналога. Кроме того, недостатком данного устройства является невысокая способность обнаружения ошибок, нарушающих нормальный ход выполнения программы. К таким ошибкам приводят сбои в цепях выборки информации из ЗУ, в работе адресного дешифратора, так как в результате выбирается команда, не предусмотренная выполняемым алгоритмом. Если же при этом контрольный код ошибочно считанного слова совпадает с контрольным кодом и на счетчике команд, ошибка не обнаруживается, Вероятность необнаружения подобной ошибки при нспольэовании контроля по проб 3 составляет 0,33.Известно микропрограммное устройство с контролем переходов, в котором для проверки соответствия между данными и адресом, по которому их надо извлечь, формируется бит общей Четности информационной и адресной части данных 2, После считывания данных бит четности сравнивается с,битом, найденным для адреса и информационной части данных, Наличие бита четности, как уже отмечалось выше, не позволяет выявить все возможные отклонения от нормального хода программы, а запоминание контрольного кода в основной памяти увеличивает аппаратные затраты, что является недостатками рассмотренного устройства.Отмеченные недостатки свойственны также микропрограммному устройству с контролем переходов, в которомвместе с числом в ячейку записывается,как и в предыдущем аналоге, общий контрольный код адреса и числа 3). При считывании контрольный код адреса вычитается иэ считанного общегокода, после чего формируется контрольный код числа и сравнивается с кодом,полученным после вычитания.Известно устройство обнаружения ЗО ошибок в работе электронно-вычислительной машины (ЭВМ), содержащее запоминающий блок, счетчик команд, регистр для запоминания контрольной Информации считываемых из ЗУ команд и схему сравнения, которая осуществляет сравнение контрольных сигналов с регистра контрольной информации и счетчика команд 41, На основании результатов сравнения производится детектирование ошибки.4 ООбщими для данного аналога и заявляемого устройства являются запоминающий блок и схема сравнения. В приведенном аналоге контрольная информация каждой команды хранится 45 в запоминающем блоке, поэтому недостатками аналога является - большие затраты оборудования, вызванные ростом числа разрядов команд и недостаточная обнаруживающаяспособность Я ошибки в ходе выполнения программы.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является микропрограммное устройствос контролем переходов, содержащее 55 память микропрограмм, регистр микро- команд, регистр адреса, дешифратор, аппаратуру переходов, регистр адреса возврата и схемы сравнения 51 . Общими для расматриваемого и заявляемого60устройства являются память микропрограммы с дешифратором, объединенные в заявляемом устройстве запоминающее устройство ьщкропрограмм, регистр адреса, регистр микрокоманд, аппаратура переходов, названная в предлагаемом устройстве, блок управления переходами и схема сравнения.В данном устройстве контроль правильности порядка следования микрокоманд производится на основе контроляпо четности, для чего все адреса заполняются разрядом четности адресавыбранного слова, Признак Четностиадреса следующей микрокоманды такжевводится в каждое слово микропрограммы и считывается на регистр адресавместе с адресом,Таким образом, в данном устройстве схема формирования признакачетности заменена дополнительным контрольным разрядом и в результатекаждое слово ЗУ содержит два разрядачетности.Недостаток рассмотренного устройства - большие затраты оборудования,обусловленные ростом числа разрядовмикрокоманд.Для него, как и для рассмотренныхвыше, хаоактерна невысокая обнаруживающая способность схем контроля.При ошибочной работе дешифратораадреса, а также при ошибке в передаче или формировании адреса следующей микрокоманды на регистре адресавозможно ошибочное считывание из памяти микропрограмм слова, признак четности адреса каждого из которых совпадает с признаком четности на регистре адреса, Такая ошибка не обнаруживается, хотя порядок следованиямикрокоманд нарушается, а вероятностьнеобнаружения ошибки составляет 0,5. Для всех известных устройств Характерны недостаточная обнаруживающая способность отклонений от нормального хода программы, а также значительные затраты оборудования, необходимые для обнаружения этих отклонений.Это объясняется тем, что в качестве критерия правильности хода программы используется совпадение контрольных кодов адресов слов программы. В описанных выше известных устройствах используются контрольные коды по вод 3 и пюй 2, которые не позволяют выявить все возможные нарушения последовательности выполнения команд и микрокоманд, так как для них характерны высокие вероятности пропуска ошибки, составляющие 0,33 и 0,5 соответственно.Использование кодоВ с большей обнаруживающей способностью приведет в известных устройствах к повышению уровня избыточности, так как возрастает число запоминаемых контрольных разрядов, Добавление разрядов ведет к росту оборудования разрядных цепей ЗУ и регистра микрокоманд. Кроме того, для формирования контрольного кода адреса следующей микрокоманды более сложные схема формирования контрольных кодов, которые вчастных случаях, например, в прототипе, могут быть заменены дополнительными контрольными разрядами в ЗУ Следовательно, повышение способностиобнаружения отклонений кода программыот нормального в известных устройствах связано с существенной перестройкой всего устройства и большими затратами емкости памяти,Целью изобретения является повышение эффективности контроля и сокращение оборудования.Поставленная цель достигается тем,что микропрограммное устройство сконтролем переходов, содержащее блокпамяти микрокоманд, регистр адреса,регистр микрокоманд, блок сравнения 1 3и блок управлени я пере ходами, причемвыход блока управления переходамисоединен с первым входом регистраадреса, выход которого соединен сблоком памяти микрокоманд, выход блока памяти микрокоманд соединен совходом регистра микрокоманд, первыйи второй выходы которого соединенысоответственно с первым входом блокасравнения и вторым входом регистраадреса, выход блока сравнения является выходом устройства, устройстводополнительно содержит сцвигающийрегистр, вь;хсд которого соединен совторым входом блока сравнения, выходблока сравнения соединен с установочным входом сдвигающего регистра, информационный вход которого соединенс выходом блока управления переход.-,.;и .Схема микропрограммного устройст -ва с контролем переходов приведенана чертеже. В устройство входятблок 1 памяти микрокоманд, регистрадреса 2, регистр 3 микрокоманд,блок 4 управления переходами; блоксравнения 5 и сдвигающий .регистр б, 40выход 7.Для контроля правильности следования микрокоманд в микропрограммувведены специальные контрольныемикрокоманды, содержащие контрольную 45информацию для соответствующих участков исходной микропрограммы. Контрольная информация формируется дляимеющейся микропрограммы с учетом порядка .следования микрокоманд условного и безусловного перехода на различных участках микропрограммы.Так как каждый участок микропрограммы характеризуется определенной последовательностью значений опрашиваемыхлогических условий и микрокоманд безусловного перехода, то контрольныйкод участка представляет собой последовательность нулей и единиц, где1 соответствует единичному значениюлогического условия, а О - нулевому60значению логического условия и безусловному переходу,Максимальная величина участкамикропрограммы, .охваченного контрольным словом, ограничивается лишь раз рядностью слов ЗУ микропрограмм, а минимальная величина - допустимыми пределами увеличения числа избыточных слов в запоминающей устройстве.Устройство работает следующим Образом.По адресу, записанному на реги:тре адреса 2 из блока 1 выбирается на регистр 3 очередная микрокоманда, Адресная часть считанной микрокоманды передается из регистра 3 на регистр адреса 2. Если считана микрокоманда условного перехода, то значение соответствующего логического условия из блока 4 управления переходами передается на второй вход регистра адреса 2, где мод".фицируется определенная позиция адреса следующей микрскоманды, Значение опрашиваемого логического условия (1 или О) поступает также на информационный вход сдвигающего регистра б. При этом одновременно со сдвигом производится запись значения логического условия в первый разряд регистра б. Нумерация разрядов производится слева направо.Если считана микрокоманда безусловного перехода то с выхода блока 4 на регистр адреса 2 и сдвигающий регистр б никакой информации не передается. При этом в сдьигающем регистре б производится сдвиг информации с записью нуля в первый разряд.В случае, если считана контрольная микроксманда, блок сравнения 5 производит сравнение содержимого сдвигаюшего регистра б с контрольным кодом, записанным на регистре микрокоманд 3. Если при выполнении микропрограммы от предыдущей контрольной микрокоманды все переходы были произведены верно, то на выходе 7 блока сравнения 5 появляется сигнал отсутствия ошибки, свидетельствующий о совпадении содержимого сдвигающего регистра б и считанного контрольного кода. Сигнал отсутствия ошибки с выхода схемы сравнения 5 поступает на установочный вход сдвигающего регистра б и устанавливает его в 1.После этого производится считывание очередной микрокоманды и сдвигающий регистр заполняется соответствующей выполняемой микрокоманде контрольной информацией. Если при выполнении какого-либо участка микропрограммы будет осуществлен хотя бы один неправильный условный или безусловный переход, то .эта ошибка обнаруживается при считывании контрольного слова в конце участка, так как в этом случае содержимое сдвигающего регистра б не совпадает со считанным контрольным кодом.711573 751 Подписно ЯИИПИ Заказ 9014/3 л. Проектная, 4 жгоро В заявляемом устройстве, в отличие от известных, всегда обнаруживаются следующие ошибки:1) ложные переходы внутри одногоучастка (воэвраты, пропуски однойили нескольких микрокоманд) микропрограммы, ведущие к изменению конфигурации участка, а, следовательно, и формированию на сдвигающемрегистре кода, отличного от контрольного; 102) ложные выполнения микрокомандусловного перехода (из-эа неправильной модификации адреса или неверной выборки слова), ведущие к переходу на новую ветвь микропрограммы(переход по 0 вместо 1 и наоборот),а, следовательно, к несовпадению контрольного кода с содержимым сдвигающего регистра, в позиции ложногоусловного перехода,В заявляемом устройстве выявляются Щтакже почти все ложные переходы меж,ду участками, так как в большинствеслучаев различные участки имеют разную конфигурацию и длину и полноесовпадение контрольных кодов при 2таких перескоках, маловероятно. Применение предлагаемого устройства в микропрограммных устройствах (и программных) управления реальными объектами может дать значительный эффект, так как для таких систем требуется высокая вероятность правильного выполнения программ управления,Формула изобретения Микропрограммное устройство с контролем переходов, содержащее блокФилиал ППП Патент памяти микрокоманд, регистр адреса,регистр микрокоманд, блок сравненияи блок управления переходами, причемвыход блока управления переходамисоединен с первым входом регистра адреса, выход которого соединен с блокомпамяти микрокоманд, выход блока памяти микрокоманд соединен со входомрегистра микрокоманд, первый и второйвыходы которого соединены соответственно с первым входом блока сравнения и вторым входом регистра адреса,выход блока сравнения является выходом устройства, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения эффективности контроля и сокращенияоборудования, оно дополнительно содержит сдвигающий регистр, выход которого соединен со вторым входомблока сравнения, выход блока сравнения соединен с установочным входомсдвигающего регистра, информационныйвход которого соединен с выходомблока управления переходами.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Пужинцев Н.Д. Аппаратный контроль управляющих цифровых вычислительных машин, М., Сов.радио,1966, с. 364.2. Акцептованная заявка Великобритании Р 1297836, С 06 Р 11/0829,11.72.3. Патент США 9 3789204 6 06 Р11/10, 29.01.74,4, Заявка Японии Р 51-33702С Об Р 11/00 21.09.76.5, Соо)с ВоЬегг, Х., 83.ввоп Х 11 -11 ав Н., 81 огеу Ьовав Р., Рвв 1 дпорла ве 1 Е-сйесЬ 1 п 9 щ 1 сгоргодгов соп 1 го 6 ф ЭЕЕЕ Тгапв СогпрцС 1973., 22,9 3, 255-262), - прототип.