Микропрограммное управляющее устройство

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советскик Сфциаектическик Республик(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 29.04.80 (21) 2918689/18-24 1 э 11 М. Кп. з С 06 Р 9/22 с присоединением заявки Нов(23) Приоритет Государственный комитет СССР. но делам изобретений и открытийОпубликовано 07.08.82. Бюллетень Мо 29 Дата опубликования описания 0708. 82 ьмъищ щ-"ю 40(1 т ф:у лсфайф дтОсобое конструкторское бюро Киевского управленияпроектно-монтажных работ(54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УПРАВЛЯОЦЕЕ УСТРОЙСТВСь Изобретение относится к автоматике 1 и вычислительной технике, в частности к микропрограммным устройствам управления, и может быть использовано в цифровых вычислительных системах, а также терминальной аппаратуре.Известно микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, дешифратор, двоичный, счетчик, генератор импульсов, блок проверки условий, группу элементов И, причем выходы двоичного счетчика соединены с соответствующими вхбдами дешифратора, выходы блока проверки условий. подключены к входам регистра адреса, вы ходы которого подключены к входам блока памяти микрокоманд,выходы которого соединены с информационными входами регистра микрокоманд, адресные выходы которого подключены к информационным входам блока проверки условий, управляющие входы которого соединены с первой группой входов устройства, управляющие выходы регистра микрокоманд соединены с первыми входами эле ментов И группы элементов И Ы.Недостатком указанного устройства является сложный и большой объем оборудования, а также то, что оно не позволяет формировать длительность микро-З 0 программного такта в соответствии с действительным временем выполнения микрокоманды в операционных схемах и не имеет возможности реализовать микропрограммы, состоящие нз линейных групп микрокоманд с переменной длительностью такта.Наиболее близким к предлагаемому является микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, дешифратор, двоичный счетчик, генератор импульсов, блок проверки условий; группу элементов И, делитель частоты, элемент ИЛИ, шифратор, причем выходы двоичного счет- чика соединены с соответствующими входами дешифратора, выходы блока проверки условий подключены к входам регистра адреса, выходы которого подключены к входам блока памяти микро- команд, выходы последнего соединены с информационными входами регистра микрокоманд, адресные выходы которого подключены к информационным входам блока проверки условий, управляющие входы которого соединены с первой группой входов устройства, управляющие выходы регистра микрокомандсоединены с первыми входами элемен-тов И группы элементов И и с входами шифратора, выходы .которого соединены соответственно с установочнымивходами двоичного счетчика, выходпереполнения которого подключен куправляющему входу регистра микрокоманд, счетный вход двоичного счетчика соединен с выходом делителячастоты, первый вход которого соединен с выходом генератора импульсов,второй вход делителя частоты соединен с выходом элемента ИЛИ, входыкоторого соединены с выходами элементов И группы элементов И и с второй группой выходов устройства, вторые входы элементов И группы элементов И соединены с соответствующими выходами дешифратора, информационные выходы регистра микрокоманд.подключены к первой группе выходовустройства 2 3,20Недостатком известного устройстваявляется низкое быстродействие из-занепроизводительной потери временипри переходе в одной микрокоманде изодного используемого микротакта кследующему через несколько неисполь-зуемых. Кроме того, реализация устройства требует больших аппаратурныхзатратЦель изобретения - повышение быстродействия и упрощение устройства.Поставленная цель достигаетсятем, что в микропрограммное управляющее устройство, содержащее блокпамяти микрокоманд, регистр микроко.манд, регистр адреса, блок проверкиусловий, генератор импульсов и груп"пу элементов И, причем выходы блокапроверки условий соединены с входамирегистра адреса, выходы которого соединены с входами блока памяти микрокоманд, выходы которого соединены синформационными входами регистрамикрокоманд, адресные выходы которого соединены с информационными входами блока проверки условий, управляю щие входы которого являются входомустройства, управляющие выходы реги.стра микрокоманд соединены с первымивходами каждого элемента И группы элементов И. выходы которых являютсяпервым. выходом устройства, а информационные выходы регистра микрокоманд являются вторым выходом устройства, введены элемент И и регистрблокировки, причем выход каждого элемента И группы элементов И соединенс инверсными входами всех последующих элементов И группы элементов И,с инверсным входом элемента И и сустановочным входом регистра блокировки, выходы регистра блокировки .соединены с вторыми входами элементов И, выход элемента И соединен суправляющим входом регистра микрокоманд и с входом установки в исходноесостояние регистра блокировки, так тирующий вход которого соединен свыходом генератора импульсов,На фиг. 1 изображена функциональная схема микропрограммного управляющего устройства; на фиг. 2 - временная диаграмма выполнения одной мик-.рокоманды.Выходы блока 1 памяти микрокомандподключены к входам регистра 2 микрокоманд, а входы - к выходам регистра 3 адреса. Входы регистра Э соединены с выходами блока 4 проверкиусловий. Информационные входы блока4 подключены к адресным выходам регистра 2 микрокоманд. Управляющие выходы регистра 2 микрокоманд подключены к входам элементов И группыэлементов И 7. Выход каждого элемента И группы элементов И 7 подключенк инверсным входам всех последующихэлементов И 7, Кроме того, выходывсех элементов И 7 подключены одновременно к инверсным входам элемента И 8 и к установочным входам регистра б блокировки так, что порядковый номер входа регистра б соответствует порядковому номеру элемента И 7. Выходы регистра б подключены к другим входам элементов И 7так, что их порядковые номера соответствуют порядковым номерам элементов И 7. Выход элемента И 8 подключен к управляющему входу регистра 2 микрокоманд и входу установкив исходное состояние регистра б блокировки. Генератор 5 импульсов подключен к тактирующему входу регистров. Управляющие входы блока 4 проверки условий являются входами 10устройства, а информационные выходырегистра 2 микрокоманд и выходы элементов И 7 являются выходами 9 и 11устройства,Управляющие выходы регистра 2 микрокоманд несут информацию о номерах микротактов, которые необходимы для.обработки микрокоманды в операционных схемах. Эти выходы подключены к прямым входам элементов И 7. Каждый из элементов И 7 имеет два прямых входа, один из.которых подключен к управляющему выходу регистра 2 микрокоманд, при этом порядкО-, вый номер управляющего выхода регистра 2 микрокоманд равен порядковому номеру элемента И 7. Другой прямой вход каждого элемента И 7 подключен к выходу регистра б блокировки, при этом порядковый номер выхода регистра б блокировки равен порядковому номеру .элемента И 7, Количество инверсных входов каждого элемента И 7 равно числу предшествующих ему элементов И 7, так как К"инверсным входам каждого элемента И 7 подключены выходы всех предшествующих ему элементов И 7.Регистр 6 блокировки предназначен для запирання тех элементов И 7, на выходе которых вырабатывается единичный сигнал.Периодом тактовых импульсов с выхода генератора 5 задается длитель ность микротактов обработки микрокоманды. Дополнительный элемент И 8 предназначен для выработки сигнала, по которому регистр б устанавливается в исходное состояние, а в регистр 2 О микрокоманд заносится следующая микрокоманда.На временной диаграмме фиг. 2) введены следующие обозначения: 12- импульсы на выходе генератора 5; 15 13 - импульс . на выходе элемента И 8;14, 15, 16 - импульсы на выходе, например, первого, пятого и двенадцатого элементов И,группы элементов И 7 соответственно.20Устройство работает следующим образом.Из блока 1 памяти очередная микро- команда заносится в регистр 2 микро- команд, при этом регистр б блокировки устанавливается в исходное состояние и на"всех его выходах присутствует единичный сигнал.Для .выполнения этой микрокоманды, . например, необходимы три микротакта, причем в течение первого, второго и ЗО третьего микротактов единичный сигнал должен присутствовать, например, на выходе первого, пятого и двенадцатого элементов Й 7 соответственно, В силу этого на первом, пятом и две надцатом управляющих выходах регистра 2 микрокоманд присутствует единичный сигнал, а на остальных - нулевой, Тогда на выходе первого элемента И 7 в течение первого микротакта присут ствует единичный сигнал, вследствие чего все последующие элементы И 7 будут закрыты.Во втором микротакте по сигналу генератора 5 и при наличии единично го сигнала на первом установочном входе первый разряд регистра 6 уста навливается в ноль. При этом первый элемент И 7 закрывается, открывая тем самим все последующие элементы И 7, но, так как второй, третий и четвертый элементы И 7 закрыты нулевыми сигналами с управляющих выходов регистра 2 микрокоманд, единичный сигнал вырабатывается на выходе пятого элемента И 7.В третьем микротакте аналогично будет установлен в ноль пятый разряд регистра б, при этом состояние остальных разрядов регистра 6 не изменяется. В результате этого пятый 46 элемент И 7 закрывается, первый элемент И 7 остается в закрытом состоянии, а на выходе двенадцатого элемента И 7, аналогично предыдущим, выработается единичный сигнал, .65 После того, как в очередном микро-,такте двенадцатый разряд регистра бустанавливается в ноль и вследствиеэтого закрывается двенадцатый элемент И 7, на выходах всех элементовИ 7 единичный сигнал отсутствует,таккак нулевой сигнал присутствует навсех последующих после двенадцатогоуправляющих выходах регистра 2 микрокоманд, В результате этого на выходе /элемента И 8 вырабатывается сигнал,по которому все разряды регистра 6блокировки устанавливаются в единичное состояние. Одновременно следующая микрокоманда из блока 1 памятизаносится в регистр 2 микрокоманд,и единичный сигнал вырабатывается навыходе того элемента и 7,на вход которого поступает едийичный сигнал суправляющего выхода регистра 2 микрокоманд, имеющего наименьший порядковый номер.До этого момента на входы 10 блока 4 проверки условий из операционныхсхем поступают логические условия,по которым формируется адрес следующей микрокоманды и записывается врегистр 3 адреса, Поэтому чтениемикрокоманды по сигналу с выходаэлемента И 8 происходит по заранееподготовленному адресу. Дальнейшаяработа устройства происходит аналогично вышеописанной.Таким образом, в предлагаемомустройстве в отличие от прототипа отсутствуют временные интервалы междумикротактами, что сокращает время исполнения каждой микрокоманды.Кроме того, за счет введения регистра блокировки и указанных связейдля функционирования устройства нетнеобходимости в использовании шифратора, дешифратора, двоичного счетчика и делителя частоты, что значительно. упрощает устройство,формула изобретенияМикропрограммное управляющее устройство, содержащее блок памяти микро- команд, регистр микрокоманд, регистр адреса, блок проверки условий, генератор импульсов и группу элементов И, причем выходы блока проверки условий соединены с входами регистра адреса, выходы которого соединены с входами блока памяти микрокоманд, выходы которого соединены с информационными входами регистра микрокоманд, адресные выходы которого соединены с информационными входами блока проверки условий, управляющие входы которого являются входом устройствауправляющие выходы регистра микрокоманд соединены с первыми входами каждого элемента И группы элементов И, выходы которых являют-949657 Составитель,В. ЛатышевТехред Ж. Кастелевич Корректор О, Билак Редактор В. Петраш Заказ 5755/39 Тираж 731 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений,и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Фя первым выходом устройства, а информационные выходы регистра микрокоманд являютсявторым выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения быстродействия и упрощения устройства, внего введены элемент И и регистрблокировки, причем выход каждогоэлемента И группы элементов И соединен с инверсными входами всех последующих элементов И группы элементов И, с инверсным входом элементаИ и с установочным входом регистраблокировки, соответственно выходы регистра блокировки соединены с вторыми входами элементов И, выходэлемента И соединен с управляющимвходом регистра микрокоманд и свходом установки в исходное состоя 5 ние регистра блокировки, тактирующий вход котОрого соединен с выходом генератора импульсов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе10 1. Авторское свидетельство СССР9 431515, кл. С 06 Р 9/12, 26,05.72,2. Авторское свидетельство СССР9 640294, кл, 6 06 Р 9/16, 30.12.78.