Устройство управления

ОП ИСАЙ И ЕИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 Щ 650 О 79 Союз Советских Социалистических Республик(088,8) по делам изобретен и открытий убликования описания 28.02.79 ат 2) Авторь лексеев, С. Б. Домарацкий и В, Г, Колосов обретен 1) Заявите РАВЛЕНИ 54) УСТ РО И СТ Изобретение относится к ооласти вычислительной техники и может быть использовано в качестве управляющего устройства.Известно устройство управления ЦВМ 11, позволяющее частично изменять и доо,Нять список команд за счет хранения части микропрограмм в основной памяти, содержащее основную память, служебные регистры, два триггера и логические схе.,ы. Такое устройство предполагает, что пользователь знаком с языком микропрограммирования кош(ретной ЦВМ. Однако в условиях промышленнои эксплуатации ЦВМ у пользователя, как правило, отсутствуют программисты столь высокого класса, а при небольшом количестве однотипных ЦВМ содержать таких программистов пользователю экономически не выгодно. Кроме того, в известном устройстве нет возможности использовать как команды стандартные подпрограммы, сократив при этом число потребных для реалп - зации одного алгоритма ячеек запоминающего устройства.Наиболее близким техническим решением к предложенному является устройство 2, содержащее блок памяти, блок переклюценя выходных импульсов, блок формирования импульсов настроикн, микропрограммный автомат, регистр кода операций, блок формирования исполнительных адресов, формирователь записи слова па мяти, дешифратор адреса основной областипамяти, причем выход дешифратора адреса основной области памяти соединен с первым адресным входом блока памяти, информационные выходы которого соединены 10 с информационным входом блока переключения выходньх импульсов, управляюций вход которого соединен с первым выходом зикропрограмхтного автомата, второй выход которого подключен к входу блока 15 формирования импульсов настройки, выходкоторого подключен к второму адресному входу блока памяти, первый, второй, третий выходы блока переключения выходных импульсов подключены соответственно к 20 входу регистра кода операции, входу блока формирования исполнительных адресов, входу формирователя записи слова памяти, выход которого подключен к информационному входу блока памяти, выход ре гистра кода операции соединен с входоммикропрограммного автомата.Недостатком известного устройства является невозможность изменять и дополнять в процессе эксплуатации список ко манд, например включать в список команднаиболес часто используемые подпрограммы.Целью изобретсния является увеличениегибкости программирования.Для этого устройство содержит дополнительную область памяти, триггер управления, первую и вторую группы элементов И, дешифратор адреса дополнительной области памяти, причем первый и второй входы триггера управления соединены соответственно с третьим и четвертым выходами микропрограммного автомата, управляющие входы элементов И первой и второй групп соединены соответственно с прямым и обратным выходами триггера управления, информационные входы элементов И первой и второй групп соединены с выходом блока формирования исполнительных адресов, а выходы элементов И первой и второй групп соединены с входами дешифраторов адреса основной и дополнительной области памяти, а выход дешифратора адреса дополнительной области памяти соединен с третьим адресным входом блока памяти.На чертеже представлена блок-схема устройства управления.Устройство управления содержит блок памяти, в состав которого входят хранящая часть 1, дополнительная область 2 и функциональная часть 3, дешифраторы адреса основной 4 и дополнительной 5 областей, блок 6 формирования импульсов настройки, олок 7 переключения выходных импульсов, микропрограммный автомат 8, регистр 9 . ода операций, формирова.ель 10 занпсч слова памяти, блок 11 формирования исполнительных адресов, элементы И первой группы 12, элементы И второй группы 13 и триггер 14 управления.Устройство работает следующим образом.В хранящей части 1 блока памяти находится программа в виде последовательности команд и операнды, над которыми команды производят предписанные им действия. Каждой команде соответствует микропрограмма в виде последовательности управляющих слов-микрокоманд, предписывающих выдачу определенных управляющих сигналов в заданные единицы автоматного времени. Все микропрограммы находятся в микропрограммном автомате 8, который может быть выполнен как с жесткой, т. е. схематехнической, так и с программируемой логикой. Инициируются микропрограммы кодом команды, который из регистра 9 кода операций передается в микропрограммный автомат 8, указывая адрес первой мпкрокоманды микропрограммы, соответствующей заданной команде. Поразрядные логические операции надсловами выполняются в функциональной части 3 накопителя с помощью блока 6 формпрованпя импульсов настройки, который 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 6) 65 по сигналам от микропрограммного автомата 8 выдает совокупность различных по амплитуде и полярности импульсов тока, которая настраивает магнитные сердечники функциональной части накопителя как пороговые элементы на выполнение операций. Сдвиги реализуются путем соответствующего подключения блока 7 переключения выходных импульсов к входам формирователей 10 записи слова памяти, Арифметические операции реализуются микропрограммным способом, поэтому отсутствует имеющееся обычно арифметико-логическое устройство, В исходном состоянии триггер 14 управления находится в положении 1,При выборе очередной команды в хранящей части 1 блока памяти возбуждается соответствующий адрес и на разрядных выходах накопителя появляется слово выбранной команды. Полноразрядное слово команды разделено на следующие поля; поле кода операции (КОП), поле адреса перехода (АП), поле адреса первого операнда (А 1) и поле адреса второго операнда (А 2). В момент выбора слова команды микропрограммный автомат 8 выдает совокупность управляющих сигналов, которая обеспечивает запись слова с выходов накопителя через блок 7 в формирователь 10 записи слова памяти с последующей перезаписью этого слова в тот же самый адрес хранящей части 1. Одновременно с записью в адрес хранящей части 1 обеспечивается запись слова команды в ячейки функциональной части 3. В следующую единицу автоматного времени возбуждается одна из ячеек функциональной части 3, хранящая слово команды, и на информационных выходах блока памяти вновь появляется слово команды, однако теперь совокупность управляющих сигналов микропрограммного автомата такова, что поле КОП через блок 7 переключения выходных импульсов передается на регистр 9 кода операции, а поле А 1 передается в блок 11 формирования исполнительных адресов и далее через первую группу элементов И 12 сформированный из принятого и базового (если имеется базирование) исполнительный адрес передается на дешифратор 4, В следующую единицу автоматного времени возбуждается адрес, хранящий первый операнд, и на разрядных выходах накопителя появляется слово первого операнда, которое затем переписывается в хранящую часть 1 с одновременной записью в требусмые ячейки функциональной части 3. Код команды из регистра 9 кода операции персдается в микропрограммный автомат 8, указывая там адрес первой микрокоманды из выбранной последовательности. Дальнейшая работа устройства по исполнению команды полностью определяется выбранной микропрограммой. В последней мпкро 650079команде всякой микропрограммы выдается совокупность управляющих сигналов, осуществляющих выбор из функциональной части 3 слова исполненной команды ц передачу поля адреса перехода через блок 7 в блок 11 формирования исполнительных адресов. При этохт ключи блока 7 не включаются и слово с информационттого выхода блока памяти не записывается ца формирователь 1 О записи слова памяти. В слелующую единицу автоматного времепи будет выбрано слово следующей команды п так далее до конца программы,Во многих программах можно выделить одинаковые однократно программируемые участки - подпрограммы. Часто возникают ситуации, когда отдельные подпрограммы используются столь же часто, как и команды, Такие подпрограммы и вспомогательные операнды в устройстве хранятся в дополнительной области 2. Причем имеется специальная команда перехода к дополнительной области и специальная команда возврата в основную область. В слове команды перехода к дополнительной области указывается: в поле КОП - двоичный код операции; в поле АП - адрес первоц команды подпрограммы в дополнительной области 2; в полях А 1 и А 2 - адоеса операндов из основной области. Ячейки функциональной части 3 подключены к выхолам дешифратора дополнительной области, При расшифровке кода команды перехода к дополнительной области микропрограммный автомат 8 выдает совокупность управляющих сигналов, обеспечцвяющтю запись в функциональную часть 3 второго операнда. Пос,че этого выдается управляющий сигнал, переключающий триггер управления в состояние О, в резу.чьтате чего закрываются элементы И 12 и открываются элементы И 13. В следующую единицу автоматного времени выполняется последняя микрокоманда, которая передает в блок 11 формирования исполнительных адресов алоес перехода, котооый черезэлементы И 13 поступает на дешифратор дополнительной области 5, Далее происхолит выбор команд в последовательности, заданной подпрограммой. Так как ячейки функциональной части являются адресами дополнительной области, возможно использование подпрограммой дополнительной области операндов, введенны в функциональные линейки, Конечной команде всякой подпрограммы соответствует микропрограмма, которая переключает триггер 14 управления в состояние 1 и передаетправление команде основной области, алрес которой пол чается мо.чификаццей (арифгтетической и ли логцческой 1 адреса команды, передавшей; правление допочнительной области, При необходимости в список команд вводятся команды пересылки операндов из основной области в до 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ОО г,-,полнительтчуто, ц наоборот. Микропрограммы этих команд отличаются от хттттсропрограхтхт ооычцых персты, тсцс толт тсо ттсреключепием в требуемый момент времени тоиггера 14 управления.Такая организация областей памяти позволяет экономить по лве ячейки памяти при кажлом обратценци к подпрограммт ,чополнцтельной облясттт. Этц лве ячейки цспользовялцст. бы для команд засылки опсрацлов в полпоогрямму. Прц значительном количестве станлартных подпрограмм число сэкономленных ячеек столь велико, что позволяет дополнительно разместить в памяти управляющие программы, которые ранее тула це помещались. Так, например, если имеется всего 25 - 30 обращений к стандартным полпрограмхтмт, что является нижним пределом для управляющих программ средней сложности в АСУ технологическими процессами или в пнтерполяторах систем числового программного управления, то дополнительно можно разместить в памяти программу из 50 - 60 команд, что для ряда объектов управления имеет принципиальное значение. Это позволяет расптирить функциональные возможности и области применения конкретныхправлят.щцх ЦВМ. Слова команч пеоехода к разньтм подпрограммам .чополнцтельной области имеет одцнаковьтц ко.т операции, цо разные адреса переколов. Пос,че того, как составлена почпрограммя лопо.чнцтельной области при ттрограммттровяттцц в основноц обзасттт, пх можно рассматривать как .чопо тнительные команчы, ко ты которых состоят из двх.х полей: поля КОП п поля АП, т. е. имеется оясшцоентте поля КОП за счет поля АП. У пользовятгчя поятзлятотся ;топо,тнцтельньте возможттостт по изменегито списка команд чля лгттттего согласования упоавлятощих ЦВМ ", паояхтетрямтт объекта. Если микропрограммный автомат 8 б дет ото а 6 атьтвать после човательностц микрокоманд, соответствующие небольтпому чис,чу основных тсот янд. например логическим операциям, сдвигам, передачам тт сложению - вычитанию и т. п., а все более сложные команды, такие как умножение, деление и т. п., будут выполняться программным путем, то с одной стороцьт ччя программиста в основной областтт прц ттспользованцц таких команл нет прцнтптпиальных отличий от основных команч, реа,чцзуемых микропрограммным автоматомм 8, и с другой стороны пользователь поучает возможность по своею усмотреттттто и своими силами созлать список команд. ттяцболее подхочящцй к данно л объетстт .правления, а при пеоеменг об екта пи ав.ченця вновт изменить список ком яц ч. Причем поограхтхтировантте с,чожных котанц практически не отличается от прогоаммирования упря"чяющих программ и тожет быть произведено программистами,имеющими одинаковую подготовку. Это особенно актуально для недорогих управляющих ЦВМ, рассчитанных на широкий класс объектов управления, В таких ЦВМ различные объекты управления даже и такой операции, как умножение, предъявляют различные требования, Для одних требл ется повышенная точность, для других - лменьшенное среднее или для определенных кодов время исполнения и т. д, Изготовлять для каждой модификации объекта свой микропрограммный автомат дорого и не позволяет пользователю полностью приспособить уже имеющиеся л него машины к особенностям новых объектов управления, так как в них уже имеется оппеделенный микропрограммный автомат. Если микропрограммы в микропрограммном автомате хранятся в постоянной памяти или в основном ЗУ, то пользователю требуется знать все тонкости действия управляющих сигналов, число которых может бьть несколько сотен, и микропрограммированиев машине. По составленным микропрограммам потребуется либо переспрашивать поп оянное ЗУ, либо менять содержимое па-ти микропрограмм в основном ЗУ. Программирование в этом случае представляет значительные трудности и силами самого пользователя его осуществить затруднительно, в то время как в предлагаемом устройстве число команд, исполняемых микропрограммным автоматом 8, не превышает нескольких десятков и для уяснения их действий и составления подпрограммсложных команд не требуется знать всех тон" остей аппаратуры.В сллчае применения;стройства в интерполятопе ИЦО-П(аналогичном прототипу), для которого оно разоабатьтвалось, можно сэкономить 8% объема ЗУ.1 лроме того, при составлении программользователь сэкономит в среднем 15 - 20 О 4, времени, идущего обычно на программирование и отладку программ за счет облегчения программирования в основной области и частичных изменений списка команд при переходе от одного вин интерполяции к другому. Формула изобретенияУстройство управления, содержащее блок памяти, блок переключения выходных импульсов, блок формирования импульсов 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 настройки, микропрограммный автомат, регистр кода операций, блок формирования исполнительных адресов, формирователь записи слова памяти, дешифратор адреса основной области памяти, причем выход лешифратора адреса основной области памяти соединен с первым адресным входом блока памяти, информационные выходы которого соединены с информационным входом блока переключения выходных импульсов, управляющий вход которого соединен с первым выходом микропрограммного автомата, второй выход которого подключен к входу блока Формирования импульсов настройки, вляход котопого подключен к второму адресномл входу блока памяти, первый, второй, тоетий выходы блока переключения выходных импульсов подключены соответственно к входу регистра кода операции, входу блока формипования исполнительных адресов, входу Формирователя записи слова памяти, выход которого подключен к информационномл входу блока памяти, выход регистра коа операций соединен с входом микропоогпаммного автомата, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью лчзеличения гибкости ппограммипования, оно содержит дополнительную область памяти, триггер управления, первую и вторую гцлппы элементов И, дешифратор адреса дополнительной области памяти, причем первый и второй входы триггера управления соединены соответственно с третьим и четвертым выходами микропрограммного автомата, управляюгцие входы элементов И первой и второй гол пп соединены соответственно с прямым и обратным выходами триггера управления, информационные входы элементов И"ивой и второй групп соединены с выходом блока формирования исполнительных адресов, а выходы элементов И первой и чтопой групп соединены с входами дешифраторов адреса основной и дополнительной области памяти, а выход дешифратора адреса дополнительной области памяти соед; неп с третьим адресным входом олока памяти.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США3859636, кл, 6 06 Р 9/16, 1975,2. Авторское свидетельство СССР448789, кл. 6 05 В 19(18, 27.07.72.650079 Заказ 2710/12 Изд, Хо 171 Тираж 779 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5