Микропрограммное устройство управления с исправлением ошибок

ц ифтеа (нф ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В.А. Колосков, Г.П. Денисова, Е,А. Бабкин и А.П. Типикин Курский политехнический институт( 54 ) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ С ИСПРАВЛЕНИЕМ ОШИБОК Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к устройствам программного и микропрограммного управления повышенной надежностиИзвестно микропрограммное устройство управления с исправлением ошибок, содержащее блок операций, блок управления, блок контроля, блок повторения микрокоманд, блок прерывания, блок диагностики, блок сопряжения и регистры 1. Повышение надежности устройства достигается путем исправления случайных ошибок на"основе повторных вычислений.В устройстве отсутствует воэможность повтора нескольких микрокоманд, а вывод о типе ошибки (сбой или отказ) производится по результатам только одного повтора последней микрокоманды. Вследствие этого все сбои, длительность которых больше времени дв.ухкратного выполнения микрокоманды, вызовут блокировку текущего выполнения команды и -включение блока диагностики,Недостатки устройства - низкие способности устранения сбоя и лостоверность различия сбоя от отказа вовремя работы над основной программой,а также частные прекращения работытекущей программы, что приводитк соответствующему снижению надежности и нерациональным потерям машинного времени. Известно также микропрограммное10 устройство управления с исправлениемошибок, содержащее память микропрограмм, регистр адреса, регистр микрокоманд, запоминающий регистр адресаповтора, счетчик адреса, схема управ 15 ления возвратом, устройство обработкиданных, схема контроля и схема передачи 2),В устройстве отсутствует воэможность изменения числа повторений раз 20 личных микрокоманд поэтому все. сбои,длительность которых превышает времяповторных .выполйений микрокоманд,вызовут прекращение работы текущеймикропрограммы.25 Недостатки известного устройства -малая исправляющая способность идостоверность различения сбоя от отказа, а также частые прекращенияработы основной программы, что также3 снижает надежность.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсямикропрограммное устройство управления с исправлением ошибок, содержащее арифметика-логический блок, блокуправления, блок регистров, памятьмикрокоманд, регистр микрокоманд,регистр адреса микрокоманд, оперативное ЗУ, блок контроля, счетчиксбоев, регистр адреса повтора, входную и выходную магистрали, две группы элементов И 3),фиксация отказа в данном устройстве производится одинаково для всехьякрокоманд и определяется разрядностью счетчика сбоев, Отсутствуетвозможность изменить число повторений каких-либо микрокоманд в большую сторону, исходя из реальногозапаса времени на их обработку, аповторение вычислений осуществляетсянепосредственно с точки ошибки. Приэтом сбои, длительность которых превышает время повторных вычислений,будет ложно зафиксированы как отказыи вызовут прекращение выполнениятекущей праграгсчы, несмотря на наличие в ряде случаев резерва времени,в течение которого можно было быустранить их влияние.Недостаток устройства - низкаяисправляющая способность и высокаявероятность ложной интерпретациисбоев как отказов, чта приводит ксоответствующему снижению помехоустойчивости и надежно"ти.это обьясняется тем, что в качеств= критерия различия сбоя от отказав известных устройствах используется бе:.ошибочное выполнение участкамикропрограмм хотя бы один раз наза аннам числе повторов, а не ча за.данном промежутке времени. При этомне используется резерв времени,который остае:ся в ряде участковмикропрограмм даже после фиксированного числа повторов этих участков, В то же время имеется возможность за счет укаэанного резерваувеличить число повторных вычислений,исправлять ошибку и уменьшать вероятность ложной интерпретации сбоев, какотказов,Цель изобретения - повышение надежности п 1 тем увеличения количестваисправляемых случайных ошибок исоответствующего увеличения достоверности различения сбоя от отказаи исправляющей способности микропрограммного устройства и тем самым достигается уменьшение потерьмашинного времени на обработку ложных сигналов об отказах.Цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управленияс исправлением ошибок, содержащееблок памяти микрокоманд, регистрадреса, регистр микрокоманд, блокконтроля, регистр адреса повтора,5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 60 65 первый, второй и третий элементы И,причем выход регистра адоеса соединен со входом блока памяти микрокоманд, выход которого соединен. совходом регистра микрокоманд, выходрегистра микрокоманд соединен с пердыми входами первого и второго элементов И, выход перного элемента Исоединен со входом регистра адресаповтора, выход которого соединен спервым входом третьего элемента И,выход которого соединен с первымвходом регистра адреса, первый инторой выходы блока контроля соединены соответственно со вторым входом третьего элемента И, со вторьмвходом второго элемента И, выходкоторого соединен со вторым входомрегистра адреса, введены четвертый,пятый и шестой элементы И, счетчиквремени, триггер и блок ассоциативной памяти, причем третий и четвертый вьжоды блока контроля соединенысоответственно с первым входом четвертого и пятого элементов И, первый выход блока ассоциативной памятисоединен с первым входом шестогоэлемента И, выход которого соединенс первым входом счетчика времени,выход регистра адреса соединен совходом блока ассоциативной памяти,второй выход которого соединен совторыми входами четвертого и пятогоэлементов И, выход четвертого элемента И соединен со вторьм входомшестого элемента И, нуленьм входом триггера и вторым входом первого элемента И, выход пятого элемента И соединен с единичньм входомтриггера и вторым входом счетчикавремени, первый и второй ныход счетчика времени соединены соответственнос третьим входом третьего элементаИ, с первым входом блока контроля,второй вход которого соединен с единичньм выходом триггера,На чертеже приведена схема микропрограммного устройства управленияс исправлением ошибок.Устройство содержит блок 1 памятимикрокоманд; регистр 2 микрокомандрегистр 3 адреса, первый элемент И 4,второй элемент И 5, третий элементИ 6, триггер 7, регистр 8 адреса повтора, ассоциативная память 9, счетчик 10 времени, блок 11 контроля,четвертый элемент И 12, пятый элемент И 13 и шестой элемент И 14.Исходные микропрограммы, хранимые в блоке 1 памяти микропрограмм,предварительно разбиваются на участки, каждый из которых можно повторитьпри обнаружении ошибки. Величинаповторяемых участков может изменятьсяот нескольких микрокоманд до целоймикропрограммы.Адрес последней микрокоманды каждого повторяемого участка являетсяпризнаком, по которому выбираетсяинформация из ассоциативной памяти 9,Выбранная по признаку информациясоответствует максимально допустимому времени обработки следующего повторяемого участка.Блок 11 контроля осуществлять 5контроль правильности работы блока 1памяти микропрограммы и ассоциативной памяти 9. При этом на выходахблока 11 контроля вырабатываются сигналы отсутствия и наличия ошибки вблоке 1 памяти микропрограмм (выходы15 и 16 соответственно) и отсутствияи наличия ошибки в ассоциативнойпамяти 9 (выходы 17 и 18 соответственно) .При правильной работе основногоблока памяти 1 микропрограмм сигналотсутствия ошибки с вых.,а 15 блока11 разрешает передачу адоеса следующей микрокоманды из регистра 2микрокоманд через второй элемент И 5 20на регистр 3 адреса,Параллельно выполнению последней.микрокоманды каждого повторяемогоучастка на первом выходе ассоциативной памяти 9 появляется управляющийсигнал, свидетельствующий о наличиина ее втором выходе полезной информации, соответствующей допустимомувремени обработки следующего повторяе.мого участка30Если в момент считывания полезнойинформации ассоциативная память работала правильно, о чем свидетельствует сигнал ва выходе 17 блока 11контроля, то сигнал с выхода четвертого элемента И 12 производит установку в 10 триггера 7, разрешаетпередачу адреса начала повторных вычислений из регистра микрокоманд2 на регистр адреса повтора 8 и начальную установку счетчика 10 времеНиаВ противном случае (при наличиисигнала ошибки на выходе 18 блока11 контроля) по сигналу с выхода И 1345пятого элемента производится установка в 1 триггера 7 и устанавливается нулевой резерв времени в счетчике 10 времени, Таким образом, единичное состояние триггера 7 свидетельствует об исполнении очередногоучастка микропрограммы без записиадрзса повтора в" регистр 8 адресаповтора и без учета времени на егоисполнение.Если триггер 7 стоит в 0 55и при выполнении некоторого участкамикропрограммы до того, как будетисчерпан запас времени иа данныйучасток, зафиксируется ошибка, топо сигналам с выхода 16 блока 11 бОконтроля и с первого выхода счетчика10 времейи производит"я передача адреса начала данного участка из регистра 8 адреса повтора через третийэлемент И 6 на ре."истр 3 адреса, Да- б 5 лее производится повторное выполнение данного участка микропрограммы, при чем может быть снова зафиксирована ошибка, которая повлечет возврат в начало участка. Максимальное число повторений какого-либо участка определяется в предлагаемом устройстве реальным запасом времени на каждый отдельный участок.Повторные вычисления прекращаются, если повторяемый участок выполнится от начала до конца беэ ошибки,или при наличии сигнала на втором выходе счетчика 10 времени об окончании запаса. времени.Если триггер 7 установлен перед выполнением какого-либо участка в 1 ф, то при ошибке на этом участке повторные вычисления не проиэвоцятся, Сигналы с единичного выхода триггера 7 и второго выхода счетчика 10 времени используются блоком 11 контроля при вырабатывании сигнала отказа.Сигнал отказа вырабатывается в предлагаемом устройстве либо при исчерпании запаса времени на участок, выполняемый при нулевом состоянии триггера 7 либо при появлении ошибки на участке, выполняемом при единичном состоянии триггера 7 и нулевом резерве времени.Если при выполнении некоторого участка триггер 7 стоял в ф 1, но участок микропрограммы был выполнен до конца беэ ошибки, то при переходе к следующему повторяемому фрагменту триггер 7 снова устанавливается в 0 и устройство вновь приобретает восстанавливающие свойства.Так как в общем случае запасы времени на обработку различных участков микропрограммы неодинаковы, то дифФеренцированный учет резервов времени различных участков позволил в предлагаемом устройстве изменять допустимое число повторов при переходе от участка к участку и сделать это число в каждомотдельном случае максимально возможным.При этом число сбоев, ложно зафиксированных как отказы, уменьшится по сравнению с известными устройствами, следовательно, увеличится исправляющая способность и достоверность различения сбоя от отказа, а также эФФективность работы над текущей програмой, так как в предлагаемом устройстве максимально использованы возможности устра;-иия ошибки без прекращения основной задачи,Следует заметить, что отмеченные выше полоительные свойства достигаются в предлагаемом устройстве без снижения производительности основиой мил одрограм ы, так как инфор 1 иация, ,ао 5 ходимая для установки счетчика зреии, вынесена в ассо"741267 формула изобретения ЦНИППИ Эаказ 3326/7 Тираж 751 Подписно фил иал ППППатент, г . Ужгород, ул . Проектная,циативную помощь и считывается параллельно выполнению микропрограммы,Микропрограммное устройство управления с исправлением ошибок, .содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд,блок контроля, .регистр адреса повтора,первый, второй и третий элементы И, причем выход регистра адреса соединен со входом блока памяти микрокоманд, вйход которого соединен со входом регистрамикрокоманд, выход регистра микрокоманд соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выход первого элемента И соединен со входом регистра адреса повтора, выход которого соединен с первым входом третьего элемента и, выход которого соединен с первым входом регистра адреса, первый и второй выходы блока контроля соединены соответственно со вторым входом третьего элемента И, со вторым входом. второго элемента И, выход которого соединен со вторым входом регистра адреса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что с целью повышения надежности, в устройство введены четвертый, пятый и шестой элементы И, счетчик времени, триггер и блок ассоциативной памяти,причем третий и чтвертый выходыблока контроля соединены соответственно с первым входом четвертого ипятого элементов И, первый вход блокаассоциативной памяти соединен с первым входом шестого элемента И, выходкоторого соединен с первым входомсчетчика времени, выход регистра адреса соединен со входом блока ассоциативной памяти, второй выход которогосоединен со вторыми входами четвертого и пятого элементов И, выход четвертого элемента И соединен со вторым входом шестого элемента И, нулевым входом триггера и вторым входомпервого элемента И, выход пятого элемента И соединен с единичным входом триггера и вторым входом счетчика времени, первый и второй выходсчетчика времени соединены соответственно с третьим входом третьего20 элемента И, с первым входом блокаконтроля, второй вход которого соединен с единичным выходом триггера.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе25 1, Авторскоесвидетельство СССРР 432502, 6 06 Р 11/00, 15.06,74,2, Патент франции 9 206589,0 06 Р 11/00, 10,09;3. Авторское свидетельство СССР30 Р. 470806, С 06 Р 11/00, 15.05.75.