Асинхронное устройство управления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Ф. Союз СоветсиикСоциалистическиаРеспублик ю 696454(22) Заявлено 06.07,77 (21) 2504328/18(51)М. Кл. 606 Г .9/00 с присоединением заявки М Пкударстввай квмнтвт СССР ва лвнам изввретеннй н втнрмтий(088. 8) Дата опубликования описания 08,11,79(54) АСИНХРЭННОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ Изобретение относится к вычислительной технике и может найти применение при построении устройств управления вычислительных машин.Известны устройства асинхронного управления операциями цифровой: вычислительной машины, содержащие схемы управления операциями, элемент ИЛИ, входы которого подключены к выходам схем управления операциями, входы которых подключены к выходам элементов И, одни входы которых подключены к выходу элемента ИЛИ, а другие - к выходам дешифратора кода операций 11.Однако это устройство требует большого количества оборудования, для реализации схемы, так как для каждой команды вычислительной машины требуется отдельный регистр управления, Известен также блок микрокоманд асинхронных 11 ВМ, содержащий дешифратор операций, управляющие линейки, вентили, элементы ИЛИ и выходные собирательные схемы, выходы которых являются вьасодиыми блока, а входы соединены с выходами управляющих линеек. Выходы финишных сигналов управляющих линеек через первый элемент ИЛИ, вентиль и 5другой элемент ИЛИ подключены ко входу нулевой управлякицей линейки, шина выходного сигнала которой подключе на к одним входам вентилей, Другие входы вентилей подключены к выходам дешифратора операций. Выходы вентилей соединены со входами управляющих линеек 21.Однако в этом устройстве для реализации каждой команды требуется отдельная управляющая линейка, что требует большого количества оборудования при построении устройства управления БВМ, система команд которой насчитывает десятки команд.Наиболее близким по техническойсущности к предложенному является устройство управления на регистрах для асинхронного управления операциями 11 ВМ, содержащее регистр команд, вход которого является информационным входомустройства, дешифратор кода операций,вход которого подключен к выходу регистра команд, генератор, узел "пускаостанова", первый вход которого подключен к выходу генератора, а втораягруппа входов является управляющимвходом устройства, регистр управления,тактирующий вход юторого соединенс выходом узла "пуска-останова", матрицу микроопераций, первая группа входов юторой связана с выходами регистра управления, а выходы соединены свыходными шинами устройства 31.Однако и в этом устройстве требуется отдельный регистр управления дляреадизации каждой операции, что усложняет устройство в целом,Цель изобретения - сокращение оборудования устройства.Это достигается тем, что в устройство введены элементы ИЛИ, И, НЕ ирегистр режимов. Вторая группа входов матрицы микроопераций соединенас выходами дешифратора кода операций.Выход первого элемента ИЛИ подключенко входу блокировки дешифратора кодаоперацийа входы соединены с третьейгруппой входов матрицы микрооперацийи с выходами регистра реЖимов, первыйинформационный вход которого соединенс выходом первого элемента И, второйинформационный вход - с выходом второго элемента И, третий информационныйвход - с выходом третьего элемента И.Вход записи регистра режимов подключенк выходу второго элемента ИЛИ. Первыйвход первого элемента И соединен с информационным входом ус гройства. Первыйвход второго элемента И является входом "требования прерывания программыустройства. Первый вход третьегоэлемента И является входом требования прямого доступа к запоминающемуустройству устройства. Вторые входыпервого, второго и третьего элементов Исоединены между собой и йодключены,квыходу первого элемента НЕ. Первыйвход второго элемента ИЛИ соединен свходом первого элемента НЕ и с выходом "юнец режима матрицы микроопераций, а второй вход второго элементаИЛИ - с выходом "конец команды" матрицы микроопераций. Первый вход третьего элемента ИЛИ подключен к выходуконец режима" матрицы микроопераций,второй вход - к выходу "конец командыматрицы микроопераций, а третий вход 6 96 454 4третьего элемента ИЛИ - к выходу внутреннего цикла матрицы микроопераций.Первый вход регистра управления связан с выходом третьего элемента ИЛИ,второй и третий входы соединены междусобой и являются входом "постоянногоуровня" устройств. Четвертый вход регистра управления подключен к выходувторого элемента НЕ, вход которого сое 0 динен с третьим входом третьего элемента ИЛИ. Введение второго элементаНЕ, третьего элемента ИЛИ и непосредственное подключение выходов дешифратора кода операции к матрице микроопераций позволило сократить оборудованиезасчет применения в устройстве тольюодного регистра управления. Введениепервого элемента НЕ, первого и второго элементов ИЛИ, регистра режимов ипервого, второго и третьего элементовИ20позволило, расширив функциональныевозможности устройства, исключитьпостроение местных устройств управле 25ния для реализации режимов выборкивторого операнда из запоминающегоустройства (ЗУ), для реализации микропрограммы выхода на прерывание и микропрограммы обслуживания прямого доступа к ЗУ от внешних устройств БВМ.30На чертеже представлена структурная схема устройства.Асинхронное устройство управлениясодержит регистр команд 1, дешифратор 2 кода операции, матрицу 3 микро 35операций, регистр управления 4, узел 5,пускаэстанова", генератор 6, первыйвторой и третий элементы ИЛИ 7-9,первый и второй элементы НЕ 10 и 11,первый, второй и третий элементы И 1214, регистр режимов 15, информационный вход 16 от ЗУ, управляющий вход17 вход постоянного уровня" 18, выходные шины 19, включающие выход45"конец команды, выход "конец режима"и выход внутреннего цикла, вход 20требования прямого доступа к ЗУ ивход 21 "требования прерывания программы". Информационный вход 16 от ЗУ50соединен со вторым входом первогоэлемента И 12 и со входом регистракоманд 1, выход которого соединен совходом дешифратора 2 кода операции,выходы которого соединены со второй55группой входов матрицы 3 микроопераций, выходы которой соединены с выходными шинами 19, Первая группа входовматрицы 3 микроопераций соединена свыходами регистра управления 4, так 696 454Отовый вход которого соединен с выходом узла 5 "пуска-останова, первый входкоторого соединен с выходом генератора6, а остальные входы - с управляющимвходом 17. Третья группа входов матрицы 3 микроопераций соединена с выходами регистра режимов 15 и со входами первого элемента ИЛИ 7, выход которого соединен со входом блокировкидешифратора 2 кода операции. Информационные входы регистра режимов 15 соединены с выходами элементов И 12 -14,первые входы которых соединены междусобой й с выходом первого элемента НЕ10, вход которого соединен с выходом"конец режима" и с первыми входамивторого и третьего элементов ИЛИ 8и 9, вторые входы которых соединенымежду собой и с выходом "конец команды". Выход внутреннего цикла соединенс первым входом параллельного вносарегистра управления 4, со входом второго элемента НЕ 11, с третьим входомтретьего элемента ИЛИ 9, выход которого соединен с управляющим входомрегистра управления 4, второй вход параллельного вноса которого соединенс выходом второго элемента НЕ 11.Вход постоянного уровня 1 8 соединенсо входом последовательного вноса и состальными входами параллельного вносарегистра управления 4, Выход второгоэлемента ИЛИ 8 соединен со входомзаписи регистра режимов 15, вход 20"требования прямого доступа к ЗУ соединен со вторым входом третьего элемента И 14. Вход 21 требования прерывания программы соединен со вторымвходом второго элемента И 13,Предложенное асинхронное устройство управления работает следующим образом.В конце выполнения очередной команды выбирается командное слово на информационный вход 16 от ЗУ и записывается в регистр команд 1, При этом на выходе "конец команды присутствует сигнал, который, поступая через второй элемент ИЛИ 8 на вход записи регистра режимов 15, производит запись информации с выходов элементов И 12- 14 и, поступая через третий элемент ИЛИ 9 на управляющий вход регистра управления 4, переводит его в режим записи, Тактовые сигналы, поступающие на тактирующий вход регистра управления 4 из генератора 6 через узел 5пуска-останова", производит запись кода в регистр управления 4 со входов параллельного вноса. При этом иа втором входе параллельного вноса есть сигнал, на первом входе параллельного вноса сигнал с выхода внутреннего цикла отсутствует, На остальных входах параллельного вноса присутствует уровень, поступающий с входа 18 "постоянного уровня", соответствующий отсутствию сигнала,10 При отсутствии сигналов на входе 20 "требования прямого доступа к ЗУ и на входе 2 Ь требования прерывания программы" команды выполняются в формате "регистр-регистр, при котором сигнал на втором входе первого элемента И 12 отсутствует. При этом в регистре режимов 15 после записи бу 15 20 дет нулевой код, и сигналы на его входеотсутствуют. В зависимости от выполняемой команды, код которой определяетодин из выходов дещифратора 2 кода 25операции, который не блокируется повходу блокировки так как ввиду отсутствия сигналов на выходе первого элемента ИЛИ 7, матрица 3 микроопераций вырабатывает микрооперации, поступающие на выходные шины 19. При этомотсутствие сигналов на входах и соответственно на выходе третьего элементаИЛИ 9, переводит регистр управления 4,в режим сдвига, и сигнал, записанный врегистр 4 управления в конце командысдвигается во время поступления тактовна его тактирующий вход, При этом навходе последовательного вноса присутствует уровень, подаваемый с входапостоянного уровня" 18 и соответствующий отсутствию сигнала, что обеспечивает отсутствие сигналов на выходах регистра управления 4, на которых до сдвига данный сигнал присутствовал, Есливыполняется команда, в которой циклдолжен повториться 11 раз то 11 разна выхбдной шине внутреннего циклаприсутствует сигнал, который поступает 50на первый вход параллельного вноса регистра управления 4, на вход второгоэлемента НЕ 11, на выходе которогосигнал отсутствует, и на третий входтретьего элемента ИЛИ 9, который переводит Регистр управления 4 в режимзаписи. В данном цикле происходит запись, а не сдвиг кода в регистре управления 4. После выполнения 11 цикловр егистр управления 4 переводится в5 1 О 15 20 25 30 35 о 45 50 55 режим сдвига и происходит последом- тельный сдвиг до тех пор пока в юнце выполиения команды не появится сигнал на выходе "конец команды", во время которого производится начальная установка регистра управления 4, запись кода на регистр режимов 15 и запись кода на регистр юманд 1. В случае, когда сигналы нв входе 20 "требования прямого доступа к ЗУ" и входе 21 требования прерывания программы" отсутствуют, а нв информационном входе 16 от ЗУ присутствует сигнал, поступающий на второй вход первого элемента И 12 и опредепякеций формат выполнения команды регистр- память", сигнал с выхода первого элемента И 12 записывается в регистр режимов 15 ипосту пает на один из входов третьей группы входов матрицы 3 микрооперацнй, а также через первый элемент ИЛИ 7 - на вход блокировки дешифратора 2 юда операции. При этом на выходе дешифратора 2 кода операции, а соответственно и на второй группе входов матрицы 3 .микроопервций сигналы отсутствуют, поэтому на выходе матрицы 3 микроопераций не,будет микроопераций для вы опнения данной команды, а вырабаж- ваюеся только микроопервции дпя организации режима выборки операнда в режиме фрегнстр-память". В последнем цикле выполнения режима выборки операнда из памяти вырабатывается сигнал на выходе "конец режима, по которому регистр управления 4 устанавливается в исходное состояние, и сигнал появляется в первом разряде ванного регистра, а регистр 15 режимов обнуляется, так как вышеуказанный сигнал, на вход первого элемента НЕ 10 запрешает сраба тыввние элементов И 12-14. Далее производится выполнение команд. по алгоритму, описанному выше, твк как нв выходе первого элемента ИЛИ 7 отсут ствует сигнал, блокируюший дешифратор 2 кода операции. Режимы выполнения, прямого доступа к ЗУ и прерывания про-.граммы отличаются только по длительности выполнения и по выработке различных микроопераций на выходных шинах 19 устройства и выполняются аналогично выполнению режима выборки операнда из ЗУ в режиме "регистр-память выполнения команды. Кроме того в данных режимах в конце нх выполнения вырабатывается сигнал на выходе конец команды", в не на выходеконец режима".Режимы пуска, останова, поциклового или пооперационного выполнения любой команды ЦВМ осуществляются с помощью узла 5 "пуска- остановв, который пропускает или блокирует прохождение тактовых импульсов с выхода генератора 6 на тактирующий вход регистра управления 4.Таким образом предложенное устройство по сравнению с прототипом обеспечивает сокращение оборудования, позволяя заменить необходимое количество регисроь управления для выполнения каждой однотипной команды иэ системы команд ЦВМ одним регистром управления и исключая необходимость построения местных устройств управления для реализации режимов выборки операнда в режиме регистр-память", прямого доступа к ЗУ со стороны внешних устройств и выхода на прерь 1 вающие программы по требованию прерывания программы. Проведенный расчет показал, что при реализации йанногв устройства на интегральных монолитных схемах, зкономия оборудованияпо сравнению с прототипом составляет 15 20% без учета реализации режимов выборки операнда нз памяти, прямого доступа к ЗУ и прерывания программы и 20-25% - с реализацией данных режимов.формула иэо бретенняАсинхронное устройство управления, содержашее регистр команд, вход которого является информационным входом устройства, дешифратор кода операций, вход которого подключен к выходу регистра юманд, генератор, узел "пуска.останови", первый вход которого подключен к выходу генератора, второй вход является управляющим входом устройства, регистр управления,тактирующий вход. которого соединен с выходом узла пуска-остановв", матрицу микро- операций, первая группа входов юторой связана с выходами регистра управле- ния, а выходы соединены с выходными шинами устройства, о т л и ч а ю ш е ес я тем, что, с целью сокрашения оборудования устройства, оно содержит элементы ИЛИ, И, НЕ и регистр режи