Микропрограммное устройство управ-ления

ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. К . с присоединением заявки Йо Государственный комитет СССР по делам изобретенийДата олубликоаания описания 300681(72) Авторы иэобретени Л.Лайцов и В.К,Овсяк укторско-технологиче го института АН Укра Специальное конс Физико-механичес 71) Заявите(54) ИИКРОПРОГРАМИНОЕ УСТРОЙСТВО УПРА Я 20(23) Приоритет 12,12. 78 1Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения процессоров.Известно микропрограммное устройство управления для цифровой вычислительной машины, в котором выборсоответствующей микропрограммы осуществляется программным путем 11.Его недостаток - большие затратывремени на выбор микропрограммы,Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяустройство, содержащее запоминающееустройство, регистр адреса, блокхранения адресов микрокоманд регистр 1блОЧных адресов, регйстр команд,регистрмикрокоманд, блоки логическихсхем И и ИЛИ и счетчик 12,Основные недостатки известногоустройства -низкие функциональныевозможности, вызванные трудностьюмикропрограммного исполнения командс произвольной структурой, напримерпри реализации многоформатной систе-мы команд,2Цель изобретения - увеличениефункциональных возможностей за счет.реализации микропрограммного исполнения команд с произвольной структурой. . 3 Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти, выход которого соединен с информационным .входом регистра микро- команд, выход которого соединен с входом дешиФратора микрокомаид, регистр команд, блоки элементов 2 ИИЛИ И 3 И-ИЛИ, введены накапливающий сумматор, блок распаковки команд, блок элементов 2 И-ИЛИ-НЕ,элементы И, причем выходы блоков элементов 2 И-ИЛИ и ЗИ-ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым вхо.дами накапливающего сумматора, вьасод ,которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с адресным входом блока памяти и с выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходом блока распаковки кбманд первый вход которого соединен с вйходом регистра команд, второй вход блока распаковки команд соединен с выходом блока памяти и с первыми входами блоков элейентов 2 И-ЯВИ и ЗИ"ИЛИ, второй и третий входы послед него соединены ссютветствеино с первым и вторым адресными выходами регистра микрокоманд, .первый и второвыходы знака адресного смещен и которого соединены соответственно спервым и вторым входами блока элементов, 2 И-ИЛИ-НЕ, выход которого соединен со вторым входом блока элементов 2 И-ИЛИ, третий вход которогоявляется. входом устройства, четвер,тый, пятый и шестой входы блока элементов ЗИ-ИЛИ, четвертый и пятыйвходы блока элементов 2 И-ИЛИ, третийи четвертый входы блока элементов2 И-ИЛИ-НБ, вторые входы первого ивторого элементов И соединены с соответствующим выходом дешифраторамикрокоманд. Кроме того, блок распаковки команд содержит регистры нулевой и единичной масок, элементыИ,ИЛИ, причем первый вход блока распаковки команд соединен с первымвходом элемента И, второй вход которого подключен к выходу регистранулевой маски, а. выход связан с первым входом элемента ИЛИ, выход кото"рого соединен с выходом блока распаковки команд, а второй вход - свыходом регистра единичной маски,информационный вход которого связанс информационным входом регистранулевой маски и является вторым входом блока распаковки команд.На чертеже приведена функциональная схема устройства.Схема содержит блок 1 памяти,регистр 2 микрокоманд, накапливающийсумматор 3, регистр 4 команд, блокиэлементов 2 И-ИЛИ и ЗИ-ИЛИ 5 и 6 соответственно блок 7 распаковки командпервый и второй элементы И 8 и 9соответственно, блок 10 элементов2 И-ИЛИ-НЕ, дешифратор 11 микрокоманд.Блок 7 распаковки команд состоит изрегистров 12 и 13 нулевой и единичной маски соответственно, элементовИ 14 и ИЛИ 15.Устройство работает следующимобразом.В начальном состоянии перед выполнением следующей микропрогрювы врегистр 4 вводится соответствуюцаяей команда, в регистр 12 нулевоймаски йз блока 1 памяти загружаетсяинформация, с помощью которой в ре"гистре 4 команд должен быть выделеноперационный код, который может включать в свой состав код формата, кодоперации, различные признаки модификации. Кроме того, из блока 1 памяти загружается регистр 13 единичной маски, с помощью которого в опе.рациониый код, считываемый с регистра 4 команд, вводятся адресные константы,Выполнение микропрограмм начина"ется д Формирования адреса ячейкии блоке 1 памяти, в которой содержится адрес первой микрокоманды висполняемой микропрограмме. С этойцелью разряды регистра 4 команд,замаскированные с помощью элементаоперационного кода, взятого непосредственно из команды, и адресной константы. После перехода на начало мик-.ропрограммы в процессе ее выполненияв ней могут осуществляться переходытрех видов: естественный, связанный:с увеличением содержимого накапливаю.щего сумматора на +1, безусловный и 15 условный.Рассмотрим выполнение двух последних.При безусловном переходе адрессчитывается непосредственно с выхода 20 блока 1 памяти, откуда он через бло, ки 5 и 6 элементов 2 И-ИЛИ и ЗИ-ИЛИпо управляющему сигналу в вводитсяв накапливающий сумматор 3, с выходакоторого через элемент И 8 по сигналус поступает в блок 1 памяти. Содержимое выбранной ячейки записываетсяв регистр 2 микрокоманд. Так как элемент И 9 по сигналу д закрыт, тоинформация с выхода элемента И 8 непоступает на выход блока распаковкикоманд. 35 40 45 5 О 55 И 14 содержимым регистра 12 нулевоймаски, заменяются на элементе ИЛИ 15 на адресные константы, поступающиес регистра 13 единичной маски, Врезультате на выходе элемента И 9 оказывается сформированным адресячейки, в которой хранится начальныйадрес микропрограммы, состоящий из При выполнении условного перехода либо осуцествляется естественный переход, в котором содержимое накапли- ваюцего сумматора 3 увеличивается на единицу, либо производится переход по адресу А 1 или А 2, В последнем случае адреса А 1 или А 2 с регистра 2 микрокоманд через блок 6 элементов ЗИ-ИЛИ по управляющему сигналу е или й поступает в младшие разряды накапливающего сумматора 3, в старшие разряды которого с выхода блока 5 элементов 2 И-ИЛИ заносится постоянный код 0000 или 1111, в зависимости от знака адресного смещения, который формируется на первом или третьем выходах регистра 2 микрокоманд Прибавление постоянного кода в старшие разряды адреса вызвано тем, что для выполнения перехода на +16 адресов относительно текущего адресав случае положительного сме-, щения достаточно к содержимому сумМатора 3 прибавить А 1 А 2), а при отрицательном - необходимо дополнительно из содержимого на сумматоре 3 вычесть 16. Сформированный адрес с выходанакапливающего сумматора 3, через.элемент И 8 по сигналу с поступаетна вход блока 1 памяти. Управлениеблоками элементов 2 И-ИЛИ-НЕ, 2 И-ИЛИ и ЗИ"ИДИ осуществляется дешифратором11 микрокоманд.Формирование начального адреса микропрограммы путем маскирований, выполняемых в блоке распаковки команд, позволяет размещать начальные адреса микрокоманд в произвольной области памяти. Кроме того, положение и длина операционных полей в командах могут произвольным путем меняться. При этом аппаратурной перенастройки производить не надо, а толь-. ко требуется записать в блок памя.ти микропрограмму поиска и выделения ф .этих полей. В то же время наличие динамически изменяющейся точки отсчетов прн формировании адресов переходов, обусловленное использовани-, ем в качестве адресного регистра на капливающего сумматора, позволяет осуществлять связку ссседних зон в блоке памяти без использования дополнительных микрокоманд безусловного перехода20Указанное расширение функциональных воэможностей позволяет простопрограммировать реализацию устройством различных систем команд, а также .уменьшить число микрокоманд в микропрограммах. Формула изобретения1. Микропрограммное устройство ЗО управления, содержащее блок памяти, выход которого соединено информационным входом регистра микрокоманд, информационный выход которого соединен с входом дешифратора микрокоманд, З 5 регистр команд, блоки элементоЪ 2 И-ИЛИ и ЗИ-ИЛЙ, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью увеличения функциональных воэможностей за счет реализации микропрограммного испол О нения команд с произвольной структурой, оно содержит накапливаюШий сумматор,. блок распакОвки команд, блок элементов 2 И-ИЛИ-НЕ, элементы И, причем выходы блоков элементОв 2 И-ИЛИ и ЗИ-ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым входами накапли" вающего сумматора, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с адресным входом блока памяти ис выходом второго элемента И, первый вход которого соединен с выходомблока распаковки команд, первый входкоторого .соединен с выходом регистракоманд, второй вход блока распаковкикоманд соединен с выходом блока памяти и с первыми входами блоков элементов 2 И-ИЛИ и ЗИ-ИЛИ, второй и третий входы последнего соединены соответственно с первым и вторым адресными выходами регистра микрокоманд,первый и второй выходы знака адресного смещения которого соединены соответственно с первым и вторым входами. блока элементов 2 И-ИЛИ-НЕ,выход которого соединен со вторымвходом блока элементов 2 И-ИЛИ,третийвход которого является входом уст"ройотва, четвертый, пятый и шестойвходы блока элементов ЗИ-ИЛИ, чет"вертый и пятый входы блока элементов2 И-ИЛИ, третий и четвертый входыбЛока элементов 2 И-ИЛИ-НЕ, вторыевходы первого и второго элементов Исоединены с соответствующим выходомдешифратора микрокоманд.2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок рас"паковки команд содержит регистры нулевой и единичной. масок, элементы И,ИЛИ, прячем первый вход блока распаковки команд соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к выходу регистра нулевой маски, а выход элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ;выход которого соединен с выходомблока распаковки команд, а второйвход - с выходом регистра единичноймаски, информационный вход которогосоединен с информационным входомрегистра нулевой маски и являетсявторым входом блока распаковки команд,.Источникй информации,принятые вовнимание при экспертизеАвторскре свидетельство СССР9 387366, кл. 0.06 Г 15/16, 1972.2. Авторское свидетельство СССРЮ 342380, кл. С 06 Р 9/00, 1968прототип) .