Микропрограммное устройство управления

О П И С А Н И Е ( ) бт 6629ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 12.07.76 1) М. Кл 606 Е 9/1 един ем заявкиосудар Совете оо дел неннын комнтетннстрое СССР необретеннй З) Пр т ковано 25,07,78. Б юл лете н ьпубликования описания 23.06,78(54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕН О ен Изобретение относится к автоматике и вы.числительной технике и может быть использовано в качестве устройства управления самого различного назначения, например, в качестве устройства управления ддя терминальной аппаратуры автоматизированных систем управления,Известно микропрограммное устройство управления, позволяющее сократить объем бло. ка памяти (разрядность слова постоянного за.поминаюшего устройства) 11) .Однако в этом устройстве микрокоманды из блока памяти читаются через постоянные вре. менные интервалы (такты), которые определяются длительностью выполнения самой продолжительной микрооперации. За счет этого пр 1 е выполнении микроопераций малой длительности большую часть такта выходные сигналы микропрограммного устройства управления не вызы.вают никаких действий, что снижает быстродействие работы устройства, рНаиболее близким по технической сущнос.к изобретению является микропрограммное стройство управл ия, содержащее блок памя. ти микропро м, регистр адреса, регистр ми крокоманд, м входы блока памяти мик о программ соединены с выходами регистра адре. са, информационный вход которого соединен с входом устройства, информационные выходы блока памяти микропрограмм соединены с информационными входами регистра микрокоманд 1Известное устройство позволяет изменять длительность микропрограммного такта в соот. ветствии с истинным временем выполнения микрокоманды. Длительность такта может бьггь увеличена за счет задержки сигнала, определя. ющего чтение адреса ПЗУ в адресном регистре, на секционной ветки задержки, выходы кото. рой коммутируются блоком управления дли. тельностью микропрограммного тактаОднако это устройство характеризуется сложностью схемы и ограниченными функциональными возможностями, за счет того, что применение универсальных линий задержки(осо. бенно секционных с фиксированными значени. ями задержек секций) с заданными номиналами но задержке заранее предопределяет возмож.ный (а не действительный) диапазон изменения длительностей тактов, Кроме того, при больших значениях задержек (более 1 - 2 мкс) линии за. держки имеют большие размеры.Целью изобретения является упрощениеустройства,Достигается это тем, что в микронрограм.мное устройство управления введены управляемый генератор прямоугольных импульсов, блок.формирования установочп х сигналов, причемвходы управляемого генератора прямоугольныхимпульсов соединены с управляющими выхода.ми блока памяти микропрограмм, первый вы.ход управляемого генератора прямоугольныхимпульсов соединен с управляющим входомрегистра адреса, вход установки в "0" которого соединен с первым выходом блока форми.рования установочных ситналов, вход которогосоединен с управляющим входом регистра микрокоманд и с вторым выходом управляемогогенератора прямоугольных импульсов, второйвыход блока формирования установочных сиг.налов соединен с входом установки в "0" регистра микрокоманд, выход которого соединенс выходом устройства,На фиг. 1 приведена структурная схемамикропрограммного устройства управления; нафиг, 2 - схема управляемого генератора пря.моугольных импульсов; ца фиг. 3 - временнаядиаграмма работы устройства,Устройство содержит блок 1 памяти микропрограмм, .регистр 2 микрокоманд, регистр 3адреса, управляемый генератор 4 прямоугольных импульсов, блок 5 формирования устано.вочных сигналов. Выходы 6 и 7 управляемогогенератора 4 прямоугольных импульсов подклю.чены соответственно к входу регистра 3 адресаи к входу блока 5 формирования установочныхсигналов, выходы 8 и 9 которого подключенысоответственно к входам установки в "0" ре.гистра 3 адреса и регистра 2 микрокоманд,,щКроме того, выход 7 управляемого генератора 4 прямоугольных импульсов непосредствен.но соединен с входом регистра 2 микрокоманд,по которому разрешается выдача информациис этого регистра в операционные схемы (например ЭВМ). Блок 1 памяти микрокоманд, пред..ставляющий из себя ПЗУ, входами подключенк регистру 3 адреса. Выходы 10 блока памяти. микропрограмм, соответствующие операционнойи адресной части мнкрокоманды, подключенык входам регистра 2 микрокоманд, а выходы11, соответствующие коду длительности такта, -к входам управляемого генератора 4 прямоугольных импульсов. Входные шины устройст.ва, на которые поступает адрес следующей микрокоманды, подключены к входам 12 регист.ра 3 адреса; выходные шюы, сигналы с которых поступают в операционные схемы (например, ЭВМ), снимаются с,выходов 3 регистрамикрокомпд.Управляемый генератор 4 прямоугольныхимпульсов может быть выполнен либо на базеделителя частоты импульсов с переменным ко. 5 10 15 20 25 30 35 45 50 55 эффициецтом деления, либо ца базе муньтивибратора с цифровым управлением в соответствии с предлагаемой схемой (см. фиг. 2), кото. рая содержит транзисторы 14, времязадающие конденсаторы 15, 16, времязадающие резисторы 17, коллекторцые резисторы 18, зарядные диоды 19, разрядные диоды 20. Принцип его работы заключается в цифровом изменении длительности паузы между импульсами, снимае. мыми с выхода 6, Длительность импульсов ца выходе 6 постоянна, определяется необходимым временем чтения микрокоманды из блока 1 памяти микропрограмм и задается времязадающим резистором 17 и времязадающим конденсатором 16. Длительность паузы между импульсами на выходе 6 определяется максимальным действи. тельным временем выполнения каждой микро- команды в операционных схемах (цапример, ЭВМ), и изменяется путем коммутации время задающих конденсаторов 15 через зарядные диоды 19. Разряд конденсаторов 15 происходит через разрядные диоды 20. Время разряда определяет длительность паузы.Принцип работы устройства заключается в том, что такт работы микропрограммного устройства управления в общем случае делится на четыре микротакта:. Т, - чтение микро. команды из блока 1 памяти микропрограмм по адресу, содержащемуся в регистре 3 адреса, в регистр 2 микрокоманд, Т, - установка в 0 регистра 3 адреса; Т, - дешифрирование полей микрокоманды, выполнение микроопера. ций в операционных схемах, формирование логических условий для перехода к следующей микрокоманде, нахождение адреса следующей микрокоманды и запись его на регистр 3 адре. са; Т 4 - сброс в 0 регистра 2 микрокоманд, Далее этот цикл периодически повторяется до окончания выполнения микропрограммы. Как известно, максимальное время при вы. полнении микрокоманды занимают микротакты Т, и Тз, Длительность микротакта Т, постоянна и определяется временем чтения ицформаФ ции из блока 1 памяти микропрограмм, длительность микротакта Тз можно изменить путем вы. числеция действительного времени выполнения каждой микрокоманды. Каждая микрокоманда, записанная в блоке памяти 1 микропрограмм, состоит Из трех частей: отерационной, адресной и временной, причем последняя из цих опреде. ляет максимальное время вынотпения этой микрокоманды, представленое в двоичном коде. Этот код необходим дня управления днцтень. ностью паузы межу импульсами управляемо. го генератора 4 прямоугольных импульсов но выходам 11. Во время паузы между импульсами на выходе 6 (во время наличия импульса ца выходе 7) происходит вьшонцецце микро- операций в, оцератимцх схемах, формирование логических условий, вычисление следуощноалреса и запись его в регистр адреса, 1)а фиг. 3Г обозначает длительность интервала времени в течецие которого происходит выполнениемикрокоманды - микротакт Т Г - дли.тельность интервала времени, в течение которого происходит чтение микрокоманды из блока51 памяти микропрограмм - микротакт ТГ = сой 5 т,Рассмотрим цикл выполнения микрокоманды,начиная, например, с момента чтения информациииз блока ) памяти микропрограмм, момент вре.мени т, на фиг. 3. При этом регистр 2 микро.команд находится в нулевом состоянии, Причтении микрокоманды, на управляющем входерегистра 3 адреса устанавливается высокий по 15тенциал (интервал времени Г ), и она перепи.сывается в регистр 2 микрокоманд, В это жевремя код временной части микрокоманды свыходов 11 блока 1 памяти микропрограмм поступает на входы управляемого генератора 420прямоутольных импульсов и задает длительностьпаузы в его следуюшем "полупериоде (длитель.ность интервала времени Г) . По заднему фронту импульса длительностью Г (по переднемуфронту импульса длительностью Г ), выраба.25тываемого блоком формирования установочныхсигналов, регистр 3 адреса устанавливается внулевое состояние (подготавливается к приемунового адреса в интервале времени). Винтервале времени Г длительность которогозадается управляемым генератором 4 прямоугольных импульсов по выходу 7, происходит выпол.нение микрокоманды - микротакт Т, и записьадреса следующей микрокоманды в регистр 3адреса по входам 12. По заднему фронту им.пульса длительностью Г(по переднему фрон.ту импульса длительностью С ), вырабатывае 2мого блоком формирования установочных сигналов, регистр 2 микрокомацд устанавливаетсяв нулевое состояцие и подготавливается длязаписи в него кода следующей микрокоманды.В процессе выполнения микропрограммы рассмотренные процессы циклически повторяются.Таким образом, предложенное устройствопозволяет осуществлять выполнение микроко.манд с переменной длительностью такта, однако, в нем вместо дешифратора поля, блокауправления длительностью микропрограммноготакта, секционной линии задержки и элементаНЕ введены блок формирования установочныхсигналов и управляемый генератор прямоугольных импульсов, которые имеют гораздо болеепростую схему, чем узлы и блоки, удаленныеиз известного усгройства. Кроме того, значительно уменьшено число внешних соединений, так,если секционная линия, гадсржки в иэвесгцом ус 1 ройстве имеет и выходов, то число входов управляемого генератора прямоугольных импульсов в предложенном устройстве гп = )пт)о 92 п, поэтому тп. Расширены функциональные возможности устройства за счет того, что обес. печено простое изменение длительности микропрограммного такта, например, путем замены конденсаторов в управляемом генераторе прямоутольных импульсов, путем коммутации которых можно получить практически любой днапа; эоц изменения емкости, определяющий постоянную времени времязадаюшей цепи.Предложенное микропрограммное устройство управления может использоваться в универсальных и специализированных ЭВМ, в терминаль., ных устройствах автоматизированных систем управления, в устройствах управления производ. ственными и технологическими процессами и во всех лругих случаях, где необходимо осушест. влять гибкое изменение управляюших сигналов. Формула изобретенияМикропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микропрарамм, регистр адреса, регистр микрокоманд, причем входы блока памяти )микропрограмм соединены с выходами регистра адреса, информационный вход которого соединен со входом устройства, информационные выходы блока памяти микропрограмм соединены с информационными входами регистра микрокоманд, о т л и ч а юш е е с я тем, что, с целью упрощения, в уст. ройство введены управляемый генератор прямоугольных импульсов, блок формирования установочных сипжлов, причем, входы управляемо. го генератора прямоугольных импульсов соединены с управляющими выходами блока памяти микропрограмм, первый выход управляемого генератора прямоугольНых импульсов соединен с управляющим входом регистра адреса, вход установки в 0 которого соединен с первым выходом блока формирования установочных сигналов, вход которого соединен с управляю. гцим входом регистра микрокоманд и со вторым выходом управляемого генератора прямо. угольных импульсов, второй выход блока формирования установочных сипалов соединен с входом установки в 0 регистра микрокоманд, выход которого соединен с выходом устройст. ва.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР У 439811, кл. 6 06 Е 9,/16, 03.0472,2. Авторское свидетельство СССР Н 467351, кл. б 06 Е 9/16, 25,08,72.616629 дактор Е. Гон Тираж 826енного комитета Совета Мини делам нюбретений н открытн Москва, Ж, Раушская наб акаэ 4067/45ЦНСИПИ ов по, ул. Проек Филиал ППП фйатент", г. Орос ЙМФЮ ФиеЗоставитель Т. Бондаренко ред ЗАЬеа рректор Е.йапп