Микропрограммное устройство управ-ления c контролем переходов

Союз Советских Социалистических Респубпик(22) Заявлено 190778 (21) 2647019/18-24 Р 1 КзС 06 Г 9/22 6 06 Г 11/ОО с присоединением заявки Ио -Государствеииый комитет СССРио делам изобретеиий и .открытий(088. 8) Дата опубликования описания 25.0281(54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИ С КОНТРОЛЕМ ПЕРЕХОДОВ Изобретение относится к вычисли-в ходе выполнения микропрограммы тельной технике, а именно, к устрой- (ошибочная работа дешифратора адреса, ствам программного и микропрограммно- неправильное считывание, ошибки при го управления повышенной надежности.передаче адреса и т.п.), ведущие кВ известных устройствах при конт- неправильному считыванию микрокоманроле хода выполнения программ исполь- ды, бит четности адреса которой совзуется специальная избыточность в ко- падает с признаком четности регистра дах команд и микрокоманд, а также адреса не обнаруживаются. Вероятность специально введенные в исходные про О появления необнаруженной ошибки в.данграммы и микропрограммы избыточные ном случае (контроль по аод 2) состав- слова с контрольной информацией. ляет 0,5.Известно микропрограммное устрой- . Наиболее близким по технической ство управления, содержащее память сущности к предлагаемому является микропрограмм, регистр адреса и ре- . микропрограммное устройство управлегистр микрокоманд, аппаратуру пере ния с контролем переходов, содержа- ходов, регистр возврата и схемы срав- щее блок памяти микрокоманд, регистр нения. В устройстве для контроля пра- адреса, регистр микрокоманд, блок вильности порядка следования микро- управления переходами, сдвигающий команд используются разряды четности. регистр и. схему, сравнения. В извест-. Причем каждая микрокоманда содержит 20 ном устройстве для контроля хода бит четности адреса выбранного слова выполнения программы используются и бит четности адреса следующей Мик- . специально. введенные контрольные микрокоманды, т. е. каждое слов Эу ео-рокоманды, содержащие контрольную индержит два разряда четности 11, . формацию о соответствующих участкахНедостатками устройства являются 25 исполнения програюаю. При этом каждый большие затраты оборудования, обус- участок исполнения интерпретируетоя ловленные ростом числа разрядов мик- как определенная последовательность рокоманд. Кроме того, для рассмотрев- нулей и единиц, где "1" соответствуного устройства характерна невысокая ет единичному значению опрашиваемого обнаружающая способность. Все ошибки ЗО на участке логического условия, а"О" нулевому значению логического условия или безусловному переходу.По мере исполнения участков на сдвигающем регистре формируется информация о реализуемом фрагменте, которая в конце участка (в контрольном слове) сравнивается с контрольной информацией. Характер используемой контрольной информации позволяет достичь значительно более высокой обнаруживающей способности и обнару;жить все ложные переходы внутри участков и почти все ложные переходы с участка на участок, так как полное совпадение контрольных кодов различных участков маловероятно. При этом в устройстве не наблюдается увеличение разрядности микрокоманд, а добавление некоторого числа слов не ведет к большим затратам оборудования.Однако обнаружениеотклонения от правильного исполнения микропрограммы, 20 проиэводйтся только по окончанию исполнения участка в контрольном слове участка. Даже если ошибка. произошла на первой микрокоманде участка, то ее наличие обнаруживается в конце р участка с запаздыванием, величина которого пропорциональна длине контролируемого участка. Кроме неоперативного .обнаружения ошибки следует отметить низкую локализационную способность рассматриваемого устройства, так как независимо от места ошибки на участке, она локализуется с точностью до участка. Наличие избыточных микрокоманд в основных микропрограммах ведет к снижению производительности микропрограммного устройствааПри необходимости перестановки контрольных точек и вводе новых контрольных слов необходима значительная 40 перестановка основного блока памяти микропрограмм 2 .Недостатками известного устройства являются низкая оперативность обнаружения ошибки, вызванная наличием большого промежутка времени от момен- та возникновения до момента обнаружения ошибки, низкая локализационная способнссть устройства, низкая производительность микропрограммного устройства, обусловленная наличием избыточных контрольных микроопераций в микропрограммах, сложность перестройки устройства при перестановке контрольных точек и ввода новых контроль- ных слов.целью изобретения является повышение эффективности контроля, без снижения обнаруживающей способности устройства, за счет сокращения до минимума промежутка времени от момен та возникновения ошибки до момента. ее обнаружения, увеличения производительности микропрограммного устройства, а также эа счет легкости перестройки блока памяти микрокоманд. Я Поставленная цель достигается тем,что в микропрограммное устройство управления с контролем переходов, содержащее блок памяти микрокоманд,регистр адреса, регистр микрокомандпервый регистр сдвига и блок управления переходами, причем выход блокауправления переходами соединен с первыми входами первого регистра сдвигаи регистра адреса, выход которогосоединен со входом блока памяти,выход блока памяти соединен совходом регистра микрокоманд, выходкоторого соединен со вторым входомрегистра адреса, введен блок ассоциативной памяти, регистр начала участкаи второй регистр сдвига, причем выходрегистра микрокоманд соединен с первым входом второго регистра сдвигаи со входом регистра начала участка,выход которого соединен с первым входом блока ассоциативной памяти, выход блока ассоциативной памяти.соединен со вторыми входами первого ивторого регистра сдвига, выходы первого и второго регистров сдвига сое-динены соответственно со вторым итретьим входами блока ассоциативнойпамяти.На чертеже приведена схема многопрограммного устройства управленияс контролем переходов. Устройствосодержит блок 1 памяти микрокоманд,регистр 2 адреса, регистр 3 микрокоманд, блок 4 управления переходами,первый регистр 5 сдвига регистр б,начала участка, блок .7 ассоциативнойпамяти, второй регистр 8 сдвига.Для целей контроля исходные микропрограммы разбиты на участки, отделяемые в блоке 1 друг от друга меткой. Для метки может использоваться,например, определенный разряд микрокоманды. Контрольная информация длякаждого участка, представляющая кодиз нулей и единиц, где "1" соответствует единичному значению логического условия, а "О" - нулевому значению логического условия или безусловному переходу, размещается в специально введенном для ее храненияассоциативном блоке 7 ассоциативнойпамяти. Каждое слово блока 7 представляет контрольный код для какоголибо участка микропрограммы.Длина разных участков может бытьразличной, при этом их максимальнаявеличина ограничивается разрядностьюслов блока 7, а минимальная - допустимыми пределами увеличения числаслов в блоке 7,Регистр 5 предназначен для хранения формируемой при исполнении алгоритма реальной информации о конфигу.рации участка, а регистр 8 введен длярегистрации числа микрокоманд, выполненных от начала исполнения контролируемого участка. Регистр началаучастка служит для хранения адресапроизводить сравнение содержимого регистра 5 не со всем массивом слов блока 7, а только с группами контроль ных слов, соответствующих участкам алгоритма, начинающимся с этого адреса (будем называть эти участки смежными).Полное .совпадение контрольных кодов несмежных участков маловероятно, однако в реальных алгоритмах начальная конфигурация таких участков ,в пределах 1-4 микрокоманд) может совпадать. В связи, с этим, выделение в блоке 7 для сравнения группы смежных участков позволяет всегда обнаруживать ложные переходы на несмежный участок, даже в случаях совпадения конфигурации выполненной, части алгоритма с контрольным кодом этого участка.При этом обнаружение ошибки в предлагаемом устройстве происходит не в конце контролируемого участка, либо в момент отклонения микропрограм мы от норсального исполнения (в момент ошибки), либо с задержкой до дьух-трех микрокоманд, для случаев (невероятных в реальных алгоритмах), когда смежные участки после разветвления отличаются друг от друга не сразу, а после выполнения нескольких микрокоманд. Для аких, хотя и редких, случаев указанное частичное совпадение легко устранить. вводам дополнительных пустых микрокоманд.При первом же несовпадении содержимого регистра 5 с одним иэ контрольных кодов определенной группы смежных участков на выходе блока 7 вырабатывается сигнал ошибки.Таким образом, в микропрограммном устройстве управления с контролем переходов по сравнению с известнымв, при высокой обнаруживающей способности достигается уменьшение до минимума промежутка времени от момента возникновения до момента обнаружения ошибки, увеличивается точность локализации ошибки, повышается производительность основного блока памяти, достигается гибкая перестройка контрольного оборудования и наглядность контроля, что в совокупности обеспечивает повышение эффективности контроля хода программ и микропрограмм,Формула изобретения Микропрограммное устройство управления с контролем переходов, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, первый регистр сдвига и блок управления переходами, причем выход блока управления переходами соединен с первыми входами первого регистра сдвига и регистра адреса, выход которого соединен со входом блока памяти, выход начала контролируемого участка вовремя его исполнения от начала доконца.Устройство работает следующим образом:Очередная микрокоманда выбираетсяиз блока 1 на регистр 3 по адресу,записанному на регистр 2. Адрес следующей микрокоманды передается с первого выхода регистра 3 на второй входрегистра 2. При выполнении команд ус Еловного перехода, в зависимости отзначения опрашиваемого логическогоусловия, возможна модификация переданного адреса по сигналу из блока4, который поступает такжена. информационный вход регистра 5, где одновременно со сдвигом по сигналу с выхода блока 7 записывается в крайнююлевую позицию регйстра 5, Если выполняется микрокоманда безусловногоперехода, в регистре 5 производится 20сдвиг информации с записью нуля вкрайний левый разряд.Регистрация числа выполненных мик-рокоманд на каждом участке производится следующим образом. В конце правильно выполненного участка пометке, идущей с выхода регистра 3,производится начальная установка внольрегистра 8. Когда выполняетсяпервая микрокоманда следующего участ- ЗОка, то синхронно с записью соответствующей информации в регистр В по сигналу из блока 7 в первую позицию ре-.гистра 8 заносится единица. При выполнении следующей микрокоманды врегистре 8 вместо кода 10000 записывается код 110000 и т. д.В регистр б по метке перехода нановый контролируемый участок с выхода регистра 3 записывается адрес первой микрокоманды контролируемого участка. Адрес начала участка хранитсяна регистре 6 до появления следующейметки,Контроль правильности выполнениямикропрограммы производится сравнением содержимого регистра 5 с группойконтрольных слов блока 7, в раэрядах,отмеченных единицами регистра 8. Таким образом, регистр 8 выполняет рольмаски, определякщей длину поля призна-Оковой информации для блока 7 ассоциативной памяти, Это позволяет оперативно обнаруживать:ошибку в ходе выполнения микрокоманды, а не в концеучастка, как в известном устройстве., Такая возможность появилась за счетизменения длины сравниваемых иощов впроцессе исполнения участка, соответственно числу реализованнйх микрокоманд. Если какой-либо участок состо:ит из п микрокоманд, то при выпол- бОненни он контролируется по частям,состоящим из 1,2,,1и микрокоманд.Наличие адреса начала участка на, регистре 6 позволяет при контроле я80789 И. Сигал Мигунова ставител хред С. ктор И. Муска Редакт Лаэаренк Заказ 292/ Гираж 756 ВНИИПИ Государственн по делам иэобрете 035, Москва, Ж"35, РПодписноеого комитета СССРний и открытийаушская наб., д. 4/5 илиал ППЛ "Патент",.г. Ужгород, ул. Проектная 1 лока памяти соединен со входом реистра микрокоманд, выход которого:оединен со вторым входом регистраадреса, о т л и ч а ю ш е е с ягем, что, с целью повышения производительности, в устройство введен блокассоциативной памяти, регистр началаучастка и второй регистр сдвига, прием выход регистра микрокоманд соедиен с первым входом второго регистрагдвига и со входом регистра начала(частка, выход которого соединен спервым входом блока ассоциативнойпамяти, выход блока ассоциативнойпамяти соединен со вторыми входами первого и второго регистра сдвигавыходы первого и второго регистровсдвига соединены соответственно совторым и третьим входами блока ассоциативной памяти,5Источники информации,принятые во внимание при экспертиэе1Ссор ВоЬ ег У. 51 ййоп У 1111 ащН., Ьйогеу Тощай Г. Рейдй оГ а йе 1 ГсЬесЕ 1 пд щ 1 сгорго 9 гащ сопйго 1,- 1 ЕЕЕТгапй. Сощрцй 1973, 22, 9 3, с. 255262.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2527265/24,кл. О 06 Г 9/14, 31.08.78 (прототип).