Микропрограммное устройство управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХсОцИАлистическихРЕСПУЬ ЛИК 0% (11) ЗСЮ С 06 Р 9/22 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц 1 мБНЬЛИ 02 и К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпО делАм изОБРетений и ОтнРытий(21) 3587611/18-24(56) 1. Патент США В 3909797,кл, 340-172.5, опублик. 1974.2. Авторское свидетельство СССРФ 942019, кл, С 06 Р 9/22, 1980(54)(57) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВОУПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок памятимикропрограмм, регистр адреса микрокоманд, группу регистров адресов"ъозврата, счетчик адреса возврата,регистр микрокоманд, блок элементов ИЛИ,два элемента И,первую и вторую группублоков элементов И, блок элементов И,причем выход регистра адреса микро команд соединен с входом блока памятимикрокоманд и информационным входомсчетчика адреса возврата, выход которого соединен с первыми входамиблоков элементов И первой группы,выходы каждого регистра адреса возврата .группы соединены с первыми входами соответствующего блока элементов И второй группы, каждый выходпервой группы выходов регистра микрокоманд соединен с вторым входомсоответствующего блока элементов Ипервой группы, выход блока памятимикрокоманд соединен с информационным входом регистра микрокоманд,отличающееся тем, что,с целью расширения области применения путем обеспечения вызовов микропрограмм произвольных уровней, оносодержит дешифратор, регистр управления возвратом, генератор импульсов, триггер запуска, одновибратор, элемент задержки и элемент ИЛИ, причем первый выход генератора импульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй выход генератора импульсов совпадения соединен с тактовым входом регистра адреса микро- команд и с первым входом второго элемента И, счетный вход счетчика адреСа возврата соединен с выходом второго элемента И и через элемент задержки с синхровходами регистров адресов возврата группы, первая группа выходов регистра микрокоманд соединена с входами элемента ИЛИ, е каждый выход первой группы выходов регистра микрокоманд соединен с единичным входом соответствующего разряда регистра управления возвратом, выход элемента ИЛИ соединен сИ вторыми входами первого и второго элементов И, первый выход регистра мнк-рокоманд через одновибратор соединен с управляющим входом дешифратора, каждый выход которого соединен с вторым входом соответствующего блока эле ментов И второй грУппы и с нулевым входом соответствующего разряда регистра управления возвратом, выходыФкоторого соединены с группой входов дешифратора, первый выход регистра микрокоманд соединен с инверсным3 ь входом блока элементов И, группа входов и выходы которого соединены соответственно с второй группой выходов регистра микрокоманд и с первой группой входов блока элементов ИЛИ, вторая, третья группы входов и выходы которого соединены соответст"13802 венно с выходами блоков элементов Ивторой группы, с группой кодовых входов устройства и с группой информационных входов регистра адреса микрокомандтретий выход генератора импульсов соединен с тактовым входомрегистра микрокоманд, второй выходкоторого соединен с входом сброса Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в устройствах управления цифровых вычислительных машин и систем.Известно многоуровневое микропрог 5 раммное устройство управления, которое для выполнения переходов с одного уровня на другой содержит регистр адреса возврата, счетчик, дешифратор и логическую схему переходов, а микропрограммы содержат специальные микрокоманды переходов Недостатки этого устройства низкое быстродействие и большое количество оборудования.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к изобретению является многоуровневое микропрограммное устройство управления, которое содержит блок памяти, регистр микрокоманды, регистр адреса микрокоманды, регистры адреса возврата, начетчик, первую, вторую, тре-, тью и четвертую группы элементов И, элемент ИЛИ, причем выход блока памяти соединен с входом регистра микро- команды, первые прямые операционные выходы которого соединены с первыми выходами элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходу счетчика, вход которого соединен с выходом регистра адреса микрокоманды и с входом блока памяти, выходы регистров адреса возврата подключены к первым выходам элемен- З 5 тов И второй группы, к вторым выходам которых подключены соответственно выходы элементов И третьей группы, первые входы которых соединенМ с инверсными операционными выходами Ю регистра микрокомянпы. а вторые входы соединены с входом сброса устройства,триггера запуска, установочный входкоторого соединен с входом запускаустройства, третья группа выходоврегистра микрокоманд является группой выходов устройства, выходтриггера запуска соединен с входом запуска генератора импульсов,выходы элементов И второй группы подключены к первым входам элементов ИЛИ, к вторым входам которых подключены входы элементов И первой группы, а выходы элементов ИЛИ соединены с входами регистров адреса возврата, причем вторые прямые операционные выходы регистра микрокоманды соединены соответственно с первыми выходами элементов И четвертой группы, вторые входы которых подключены к входам регистра адреса возврата, а выходы - к входам регистра адреса микрокоманды и к адресным входам регистра микрокоманды 1,21.Недостатки данного устройства - низкая экономичность и узкая область примененияЦель изобретения - расширение области применения устройства путем обеспечения вызовов микропрограмм произвольных уровней. Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микропрограмм, регистр адреса микро- команд, группу регистров адресов возврата, счетчик адреса возврата, регистр микрокоманд, блок элементов ИЛИ, два элемента И, первую и вторую группу блоков элементов И, блок элементов И, причем выход регистра адреса микрокоманд соединен с входом блока памяти микрокоманд и информационным входом счетчика адреса возврата, выход которого соединен с первыми входами блоков элементов И первой группы, выходы каждого регистра адреса возврата группы соединены с первыми входами соответствующего блока элементов И второй группы, каждый выход первой группы выходоврегистра микрокоманд соединен с вторым входом соответствующего блока элементов И первой группы, выход блока памяти иикрокоманд соединен с информационным входом регистра микрокоманд, введены дешифратор, регистр управления возвратом, генератор импульсов, триггер запуска, одновибратор, элемент задержки и элемент ИЛИ, причем первый выход генератора им пульсов соединен с первым входом первого элемента И, второй выход генератора импульсов соединен с тактс вым входом регистра адреса микрокоманд и с первым входом второго эле мента И, счетный вход счетчиков адреса возврата соединен с выходом вто рого элемента И и через элемент задержки с синхровходами регистров адресов возврата группы, первая группа выходов регистра микрокоманд соединена с входами элемента ИЛИ, каждый выход первой группы выходов регистра микрокоманд соединен с единичным входом соответствующего разряда ре гистра управления возвратом, вьжод элемента ИЛИ соединен с вторыми входами первого и второго элементов И, первый выход регистра микрокоманд через одновибратор соединен с управ ляющим входом дешифратора; каждый выход которого соединен с вторым входом соответствуюЩего блока элементов И второй группы и с нулевымаходом соответствующего разряда ре". З 5 гистра управления возвратом, выходы которого соединены группой входов дешифратора, первый выход регистра микрокоманд соединен с инверсным входом блока элементов И, группа . 40 входов и выходы которого соединены соответственно с второй группой выходов регистра микрокоманд и с первой группой входов блока элементов ИЛИ, вторая, третья группы входов и выходы 45 которого соединены соответственно с выходами блоков элементов И второй группы, с группой кодовых входов регистра адреса микрокоманд, третий выход генератора импульсов соединен 50 с тактовым входом регистра микрокоманд, второй выход которого соединен с входом сброса триггера запуска, установочный вход которого соединен с входом запуска устройства, третья группа выходов регистра микрокоманд является группой выходов устройства, выход триггера запуска соединен с входом запуска генератора импульсов,На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого микропрограммного устройства управления.Микропрограммное устройство управления содержит блок 1 памяти микропрограмм, дешифратор 2, регистр 3адреса микрокоманд, группу 4 регистровадресов возврата, счетчик 5 адресавозврата, регистр 6 микрокомандрегистр 7.управления возвратом,генератор 8 импульсов, триггер 9 запуска, блок элементов И 1 О, группублоков 11 элементов И, группу блоков12 элементов И, блок эдементов Ш 1 И13, элементы И 14 и 15, элементИЛИ 16, одновибратор 17, элемент 18задержки, вход. запуска 19 устройствагруппу кодовых входов 20 устройства,выход 21 регистра 6, группу выходов22 регистра 6, выход 23 регистра 6,группа выходов 24 регистра 6 и выходы 25-27 генератора 8, группу выходов 28 регистра 7, управляющий вход29 дешифратора 2, группу выходов 30устройства.Устройство работает следующимобразом.Все микропрограммы разбиваются на.уровни: например, первый уровеньвычисление сложных функций, второйуровень - вычисление элементарныхфункций, третий уровень - умножениеи деление и т.д.В устройстве предусмотрены трирежима работы: выполнение микрокоманд микропрограммы одного уровня;переход от выполнения микропрограммыболее высокого уровня к микропрог.рамме более низкого уровня; возвратна выполнение микропрограммы болеенизкого уровня.В исходном состоянии все элементыпамяти установлены в нулевое состояние. Для начального запуска устройства используется триггер 9, По сигналу пуска с входа 19 триггера 9устанавливается в единичное состояние и запускает генератор 8. По первому тактовому импульсу с выхода 25 генератора 8 происходит прием в регистр 3 адреса первой микрокоманды микропрограммы группы вхо" дов 20. По этому адресу из блока памяти выбирается микрокоманда и по второму тактовому импульсу с выходаО 27 генератора 8 записывается в регистр 6. Формат микрокоманды зависит от режима, реализуемого устройством,В первом режиме, работы на выходе 23,сигнал отсутствует. Адрес следующей микрокоманды с группы выходов 22 регистра 6 по очередному тактовому импульсу с выхода 25 генератора 8 записывается в регистр 3. Далее работа устройства повторяется аналогично.Во втором режиме при необходимости перехода от выполнения микропрограммы более высокого уровня к микропрограмме более низкого уровня в блоке памяти 1 вырабатывается соответствующая микрокоманда, которая записывается в регистр 6, аналогично описанному вышее. Эта микрокоманда содержит в поле адреса 22 адрес первой микрокоманды микропрограммы более низкого уровня, в которой осуществляется переход, а в поле 24 управления переходом обязательно содержит единицу в одном из разрядов 24 и определя 25 ет тем самым, к микропрограмме какого именно уровня должен выполняться переход. При этом открывается соответствующий блок 11 элементов И, а также элементы И 14 и 15.По третьему импульсу с выхода 26 генератора 8 срабатывает элемент И 15 и разрешает запись адреса текущей микрокоманды, с которой осуществляется переход, в счетчик 5. Далее по 35 очередному импульсу с выхода 25 генератора 8 срабатывает элемент И 14, по сигналу с выхода которого содержимое счетчика 5 увеличивается на единицу и задается значение адреса воэ О врата (адреса очередной микрокоманды данного уровня, с которой необходимо будет продолжить выполнение микропрограммы после возврата к ней с низшего уровня). Адрес микрокоманды 45 возврата по сигналу с выхода элемента 18 задержки записывается через соответствующий открытый блок элементов И 11 в соответствующий данному уровню регистр адреса возврата 4 и сохра О няется в нем до возврата к продолжению микропрограммы данного уровняОдновременно с этим по сигналу с соответствующего выхода 24 регистра 6 в соответствующемразряде регистра 7 делается отметка об использовании микропрограммы данного уровня (установкой -разряда в единицу). Данная отметка соответствует уровню микропрограммы, с которого был осуществ -лен переход,ПересыЛка полученного адреса изсчетчика 5 в регистр 4 выполняется вмикрокоманде перехода по сигналу свыхода 25 генератора 8, задержанномуна элементе 18 задержки на .время уве"личения значения счетчика 5 на единицу. Кроме того, одновременно свыполиением перехода к микропрограмме более низкого уровня в этой жемикрокоманде перехода могут выдаватьсяи микрооперации, относящиеся к микропрограмме более высокого уровня,В третьем режиме при необходимостивозврата к выполнению микропрограммыболее высокого уровня у блока памяти1 считывается соответствующая микроко.манда, выдающая сигнал вВозврат" навыходе 23 регистра 6. Этот сигналзакрывает блок элементов И 10, иадресная часть микрокоманды с группывыходов 33 регистра 6 не поступает врегистр 3. По сигналу с выхода 23регистра 6 срабатывает одновибратор17, который подает управляющий сигнал 29 на дешифратор 2.На выходе дешифратора появляетсяединичный сигнал, соответствующийуровню, на которой осуществляетсявозврат, т.е. тому, с которого вызывалась текущая микропрограмма. Данныйединичный сигнал открывает соответствующий блок элементов И 12, а такжеустанавливает в нуль в регистре 7управления возвратом тот разряд, коорый соответствует этому уровню.Адрес возврата из соответствующегорегистра 4 через элементы И 11 иблок элементов ИЛИ 13 по тактовомуимпульсу с выхода 25 генератора 8принимается в регистр 3 адреса микрокоманды, Далее происходит выполнение микропрограммы в первом режимеаналогично описанному.При завершении микропрограммы впоследней микрокоманде на выходе 21регистра 6 выдается сигнал, которыйустанавливает триггер запуска 9 внулевое состояние. Генератор импульсов 8 прекращает выработку тактовыхимпульсов. На этом работа устройствазавершается.Применение изобретения позволяет расширить область применения устройства путем обеспечения вызова микропрограмм произвольных уровней.1113802 М. Кудряточка ставит хред Т едактор М. Циткина и Н арственного комизобретений и отк Ж"35, Раушская 13035 иал ППП "Патент род, ул. Проектная Заказ 6620/4 Госелам оскв Корректор М. Шарош Подписноа СССРийд. 4/5