Микропрограммное управляющее устройство

. 2. Авторск 949657, кл. рототип). НОЕ УПРАВЛЯЮщее блок патр адреса,нератор такконтролявходов котой выходовкрокоманд,ходов котогруппойблока памяадресныхна с группойрегистраионных вхос группойусловий, втоого соединеа логическихппа выходовмикрокомандодов кода т л и ч а юцелью расвозможностей ирейия кабоиказоь., выакт, в Мегосчетчики и ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54)(57)1.МИКРОПРОГРИЧМ ЦЕЕ УСТРОЙСТВО, содержа мяти микрокоманд, регис регистр микрокоманд, ге товых импульсов и блок условий, первая группа рого соединена с группо кода адреса регистра ми группа информационных в рого соединена с первой информационных выходов ти микрокоманд, группа входов которого соедине информационных выходов адреса, группа информац дов которого соединена выходов блока конТроля рая группа входов котор на с группой входов код условий устройства, гру кода операции регистра соединена с группой вых операций устройства, о щ е е с я тем, что, с ширения функциональных устройства за счет расш ра комбинаций микропр даваемых за один микрот введены первый и второй шифратор, причем группа выходов шифратора соединена с группой управляющих выходов устройства, первая группа входов шифратора соединена с группой выходов кода управления регистра микрокоманде вход разрешения записи которого соединен с входами разрешения записи первого и второго счетчиков и с выходом заема второго счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом первого счетчика, с входом синхронизации регистра микрокоманд, с выходом генератора тактовых импульсов и с входом синхронизации регист . ра адреса, вход установки в ноль которого соединен с входом начальной установки устройства и с входом установки в ноль второго счетчика, группа информационных входов которого соединена с второй группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, третья группа ин- Я Формационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого счетчика, группа информационных выходов которого соединена с второй группой входов шифратора.2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что шифратор содержит входной дешифраторт й(Л = =1, 2 ) - элементов ИЛИ ии -1 м ) дешифраторов, причем выходы 1 -го дешифратора ( = 1,2и, - 1 аюГ соединены соответственно с 1 -ми вхо- Я дами П -элементов ИЛИ, выходы которых соединены соответственно. с выходами группы выходов шифратора, ь группа входов ( п -1) - дешифрато- йф ров соединены с второй группой входов шифратора, управляющий вход-го дешифратора соединен с-ым выходом входного дешифратора, груп - па входов которого соединена с первой группой входов шифратора.Изобретенге относится к.автоматике и вычислительной технике, в частности к микропрограммным устройствам управления, и может быть использовано в цифровых вычислительных системах, а также терминальной аппаратуре.Известно микропрограммное управляющее устройство, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микро- команд, регистр адреса, блок проверки условий, генератор импульсов, группу элементов И, регистр блокировки, дешифратор, регистр управления, элемент И, два управляющих элемента И и элемент задержки 1)15Недостатком данного устройства является ограниченный набор комбинаций микроприказов, выдаваемых .в каждой отдельной микрокоманде.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является микропрограммное управляющее устройство, содержащее блок памяти микро- команд, регистр адреса, регистр микрокоманд, генератор тактовых импульсов и блок контроля условий, первая группа входов которого соединена с группой выходов кода адреса регистра микрокоманд, группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов блока памяти и микрокоманд, группа адресных входов которого соединена .с группой информационных выхФ- дов регистра адреса, группа информационных входов которого соединена 35 с группой выходов блока контроля условий, вторая группа входов которого соединена с группой входов кода логических условий устройства, группа выходов кода операции регист ра микрокоманд соединена с группой выходов кода огераций устройства 2,Недостатком данного устройства является ограниченный набор комбинаций микроприказов, выдаваемых 45 в каждой отдельной микрокоманде. Это обусловлено тем, что устройство не позволяет выдавать любую произвольно задаваемую комбинацию микроприказов в каждой отдельной микрокоманде.50Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет расширения набора комбинаций микроприказов, выдаваемых в одной микрокоманде. 55Поставленная цель достигаетсятем, что в микропрограммное управляющее устройство, содержащее блокпамяти микрокоманд регистр адреса,регистр микрокоманд, генератор тактовых импульсов и блок контроляусловий, первая группа входов которого соединена с группой выходов кода адреса регистра микрокоманд,группа информационных входов которого соединена с первой группойинформационных выходов блока памяти микрокоманд, группа адресныхвходов которого соединена с группой информационных выходов регистра адреса, группа информационныхвходов которого соединена с группойвыходов блока контроля условий,вторая группа входов которого соединена с группой входов кода логических условий устройства, группавыходов кода операций регистра микро-".команд соединена с группой выходовкода операций устройства, введеныпервый и второй счетчики и шифратор,причем группа выходов шифратора соединена с группой управляющих выходов устройства, первая группа входов шифратора соединена с группойвыходов кода управления регистрамикрокоманд, вход разрешения записи которого соединен с входами разрешения записи первого и второгосчетчиков и с выходом заема второгосчетчика, счетный вход которогосоединен со счетным входом первогосчетчика, с входом синхронизациирегистра микрокоманд, с выходом генератора тактовых импульсов и с входом синхронизации регистра адреса,вход установки в ноль которого соединен с входом начальной установкиустройства и с входом установкив ноль второго счетчика, группа инФормационных входов которого соедийена с второй группой информационных выходов блока памяти микрокомандтретья группа информационных выходов которого соединена с группойинформационных входов первого счетчика, группа информационных выходов которого соединена с второйгруппой входов шифратора.Кроме того, шифратор содержитвходной дешифратор, Н П = 1,2)элементов ИЛИ и ( и -1)- дешифраторов, причем выходы 1 -го дешифратора= 1,2 ( П - 1)соединенысоответственно с-ми входами Ий - элементов ИЛИ, выходы которыхсоединены соответственно с выходамигруппы выходов шифратора, группывходов ( Й - 1)- дешифраторовсоединены с второй группой входовшифратора, управляющий вход-годешифратора соединен с-ьм выходом входного дешифратора, группавходов которого соединена с первойгруппой входов шифратора,Такое решение позволяет выдаватьв одной микрокоманде любую произвольно задаваемую комбинацию микроприказов.На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 схема блока проверки условий, на фиг. 3 - схема шифраторами на Фиг. 4 временная диаграмма работыустройства.Микропрограммное управляющее устройство содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 микрокоманд регистр 3 адреса, блок 4 контроля условий, генератор 5 импульсов, первый 6 и второй 7 счетчики, шифратор 8, группу выходов 9, группу входов 10, вход 11 начальной установки, группу выходов 12.Блок 4 контроля условий фиг. 2) содержит группы элементов И 13 10 и ИЛИ 14.Шифратор 8 фиг. 3 содержит входной дешифратор 15, группу дешифраторов 16 и группу элементов. ИЛИ 17.На временной диаграмме работы уст ройства фиг. 4) обозначены сигнал 18 начальной установки на входе 11 устройства, импульсы 19 на выходе генератора 5 импульсов, сигнал 20 заема на управляющем выходе счетчика 7, сигналы 21 - 24 на четвертом, третьем первом и втором выходах шифратора 8 соответственно.Микропрограммное управляющее уст ройство работает следующим образом.Для приведения устройства в исход ное состояние на его вход 11 подается сигнал 18, по которому регистр 3 адреса и счетчик 7 устанавливают. ся в ноль. По нулевому адресу из блока 1 памяти микрокоманд выбира ется начальная микрокоманда и поступает на информационные входы регистра 2 микрокоманд. На выходе заема счетчика 7 вырабатывается сигнал 20 заема и поступает на входы разру шения записи регистра 2 микрокоманд и счетчиков б и 7. По импульсу 19 соответствующие части микрокоманды заносятся в регистр 2 микрокоманд и счетчики б и 7.40Каждая микрокоманда состоит из трех частей - адресной, операционной и управляющей.В адресной части микрокоманды кроме кода, по которому определяется адрес следующей микрокоманды, содержится один разряд, значение которого определяет тип перехода (условный или безусловный 1 к следующей микрокоманде. Адресная часть микрокоманды поступает с группы вы ходов кода адреса регистра 2 микро- команд на первую группу входов блока 4 контроля условий.Операционная часть микрокоманды содержит код операции, которую вы полняют операционные схемы, управляемые данным микропрограммным управляющим устройством. Операционная часть микрокоманды поступает с группы выходов кода операции регистра 2 микрокоманд на группу выходов 9 устройства. В управляющей части микрокоманзадается информация о комбинациичисле микроприказов, которые выда Комбинациямикроприказов13424 423 46 1432 7 2 2143 44 41 124 5051152 241 ются при выполнении данной микрокоманды,Для более четкого понимания рассмотрим дальнейшую работу устройства для случая, когда максимальноечисло микроприказов, выдаваемых водной микрокоманде, равно, например,четырем.Полный набор комбинаций из четы"рех микроприказов представлен втабл. 1. Микройриказы обозначеныпорядковыми номерами 1, 2, 3, 4. Иэтабл, 1 видно, что общее число комбинаций микроприказов равно 64, выделенная эона начиная с порядкового номера 41 и кончая порядковымномером 64 ) содержит набор комбинаций из максимального числа микроприказов.Выделенная эона разбита на четыре участка по шесть комбинаций микроприкаэов в каждом, Сведем комбинации, например, первого участкапорядковые номера 41 - 46 табл. 1)в табл. 2,Т а б л и ц а 1Продолжение табл. Э 4 10 20 25 Таблица 2 Колонка 1 1 Строка 30 0 1 2 3 1 2 1 2 1 3 1 3 1 4 1 4 3 4 4 3 2 4 4 .2 2 3 3 2 40 45 Нетрудно заметить табл. 2), что ,при проведении циклического перебора микроприкаэов в каждой строке 50 начиная с произвольного выбранной колонки и с заданным числом перебора, можно осуществить перебор всех комбинаций микроприкаэов, представленных в табл. 1. Данная закономерность характерна цля комбинаций микроприказов любого иэ четырех участков выделенной зоны табл, 1. Таким образам набор комбинаций микроприказов, представленный в табл, 2 является функционально полным для работы 60 устройства в рассматриваемом случае. В соответствии с табл. 2 производится распределение полей в управляющей части микрокоманды и построение шифратора 8. Управляющая часть микро 65 21 14253122 1435423 2135524 214 5625 2315726 2345827 241 5928 2436029 3126130 3146231 3216332 32464 3124команды включает в себя три поля, В первом поле задается номер строки в соответствии с табл. 2. Номер стро ки оказывается занесенным в регистр 2 микрокоманд и поступает с его управляющих выходов на входы шифратора 8. Во втором поле управляющей части микрокоманды задается номер колонки согласно табл. 2. Номер колонки оказывается занесенным в счетчик 6 и поступает с его выходов на входы шифратора 8. И, наконец, в третьем поле задается количество микроприказов, выдаваемых в микрокоманде. Это поле оказывается занесенным в счетчик 7.Входной дешифратор 15 является дешифратором строк в соответствии с табл, 2. На его входы поступают сигналы с управляющих выходов регистра 2 микрокоманд. Каждому из группы дешифраторов 16 соответствует строка в табл. 2, первому дешифратору 16 соответствует нулевая строка, второму - первая и так далее." Соединение выходов каждого дешифратора 16 с входами группы элемента ИЛИ 17 соответствует расположению микроприказов в соответствующей строке. Например, первый, второй, третий и четвертый выходы первого дешифратора соединены, соответственно, с входами первого, второго, третьего и четвертого элементов ИЛИ 17, а первый, второй, третий и четвертый выходы второго дешифратора 16 соединены, соответственно, с входами первого, второго четвертого и третьего элементов ИЛИ 17 и так далее.Например, для выполнения текущей микрокоманды необходимо четыре микротакта, причем в первом, втором, третьем и четвертом микротактах единичный сигнал должен присутствовать, соответственно, на четвертом, третьем, первом и втором выходах шифратора 8.Такую последовательность микро- приказов можно получить, осуществляя циклический перебор слева направо комбинации микроприказов в первой строке табл. 2, начиная с второй колонки.Поэтому номер строки, поступающий с группы выходов кода управления регистра 2 микрокоманд на входы шифратора 8, равен единице, а номер колонки на выходах счетчи ка 6 равен двойке. Код в счетчике 7, определяющий количество выдаваемых микроприказов, равен тройке (на единицу меньше числа выдаваемых микроприказов)., По номеру строки, равному единице, единичный сигнал вырабатывается на втором выхо де входного дешифратора 15, в резуль тате чего выбирается второй дешифратор 16. По номеру колонки, равному двойке, единичный сигнал вырабаты-, вается на третьем выходе второго дешифратора 16. Сигнал с третьего выхода второго дешифратора 16 поступает на вход четвертого .лемента 5 ИЛИ 17, в результате чего вырабатывается сигнал 21 и присутствует в течение первого микротакта.Во втором микротакте по импульсу 19 и нулевому значению сигнала 20 10 к содержимому счетчика б прибавляется единица, а от содержимого счетчика 7 вычитается единица. Содержимое регистра 2 микрокоманд не изменяется. В результате номер колонки в счетчике б становится равным тройке, а код в счетчике 7 - двум. По номеру колонки, равному тройке, единичный сигнал вырабатывается на четвертом выходе второго дешифратора 161 Этот сигнал поступает на вход третьего элемента ИЛИ 17, в результате чего вырабатывается сигнал 22.В третьем микротакте по импульсу 19 к счетчику б прибавляется единица, в результате чего его содержимое переполняется. Старшая единица выходит за пределы разрядной сетки, а в счетчике б остается код, равный нулю. Из счетчика 7 вычитается единица, в результате чего его содержи- ЭО мое становится равным единице. По нулевому номеру колонки единичный сигнал вырабатывается на первомвыходе второго дешифратора 16, в результате чего вырабатывается сиг нал 23.В четвертом микротакте по импульсу 19 к содержимому счетчика 6 прибавляется единица. По номеру колонки, равному единице, единичный сигнал вырабатывается на втором выходе второго дешифратора 16, в результате чего вьрабатывается сигнал 24.Иэ счетчика 7 вычитается-единица.Содержимое счетчика 7 становится равным нулю, в результате чего вы рабатывается сигнал 20.В очередном микротакте по импульсу 19 и при единичном значении сиг,нала 20 в регистр 2 микрокоманд, счетчик 6 и счетчик 7 заносится сле дующая микрокоманда. До этого момента времени по адресной части текущей микрокоманды в блоке 4 контроля условий Формировался адрес следующей микрокоманды. Если разряд, указывающий на тип пе рехода, равен нулю (безусловный переход), то элементы И 13 оказываются закрытыми и адрес следующей микрокоманды определяется непосредственно из адресной части текущей М микрокоманды. При условном переходе элементы И 13 открыты, и адрес следующей микрокоманды формируется в зависимости от значения сигналов условий, поступающих из операционных схем на вход 10 устройства, По импульсу 19 сформированный блоком 4 контроля условий адрес заносится в регистр 3 адреса, в результате чего иэ блока 1 памяти микрокоманд выбирается соответствующая микрокоманда, Таким образом, заносимая в регистр 2 микрокоманд и счетчики 6 и 7 микрокоманда оказывается заранее подготовленной;Дальнейшая работа устройства производится аналогично описанной.Принцип работы устройства, показанный для случая с четырьмя микро- приказами, закономерен для любого количества микроприказов.При этом истинно следующее соотношение /и. = - =(и-)и )где Б - количество комбинаций микроприкаэов функциональнополного набора для работы устройства (содержимоетабл, 2);П - максима.:ьное число микроприказов, выдаваемых водной микрокоманде.Например, при П равном 3,4,5 значение равно, соответственно,2,6,24,Таким образом, предлагаемое устройство обладает расширенными, по сравнению с известным, функциональными возможностями, так как в отличие от него имеет воэможность выдавать в одной микрокоманде любую произвольно задаваемую комбинацию микроприкаэов.