Микропрограммное устройство управления

оикевич, и Т.А.Лоб видетельство СС 06 Г 9/22, 1981 детельство СССР 06 Р 9/22, 198 54 РАВЛЕНИЯ 7) Изобр использова ю 8 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) АвторскоеУ 935959, кл, САвторское свУ 1019450, кл. ПРОГРАММНОЕ УСТРОИСТВО ение предназначено дляя в универсальных и специализированных вычислительных машинах. Изобретение позволяет повыситьбыстродействие за счет сокращениячисла формируемых микрокоманд и сокращения цикла работы устройства путем совмещения во времени процессаформирования адреса микрокоманд. Устройство содержит счетчик 1 адреса,блок 2 памяти микрокоманд, регистр 3микрокоманд, первый 4, второй 5, третий 6, четвертый 9 дешифраторы, регистр 7 возврата, регистр 8 адреса,первый 1 О, второй 11, третий 12 триггеры, элемент ИЛИ-НЕ 13, элемент НЕ14, элемент И-НЕ 15, ключ 16 регистра возврата, ключ 17 константы, 2 ил, а1 13Изобретение относится к вычислительной технике и может быть испопьзовано в универсальных и специализированных вычислительных машинах.Целью изобретения является повыше ние быстродействия.На фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - диаграмма работы устройства,Микропрограммное устройство управления содержит счетчик 1 адреса,блок 2 памяти микрокоманд, регистр 3микрокоманд, первый дешифратор 4,второй дешифратор 5, третий дешифратор 6, регистр 7 возврата, регистр 8адреса, четвертый дешифратор 9, первый 10, второй 11, третий 12 триггеры, элемент ИЛИ-НЕ 13, элемент НЕ 14,И-НЕ 15, ключ 16 регистра возврата иключ 17 константы.Устройство работает следующим образом.Работа устройства осуществляетсядвумя сериями синхроимпульсов: основными синхроимпульсами СИ 1 (фиг.2 а)и вспомогательными СИ 2 (фиг.2 о), которые смещены на полпериода относительно основных синхроимпульсов.При последовательном исполнениимикропрограммы формирование адресамикрокоманды А начинается по положительному фронту каждого основногосинхроимпульса СИ 1, поступающего насчетный вход счетчика 1 адреса, находившегося в состоянии А, (фиг.2 ь).По положительному фронту следующегоосновного синхроимпульса СИ 1, поступающего на первый вход регистра 8адреса, содержимое счетчика 1 адресаА переписывается в регистр 8 адреса(фиг,2) и одновременно в счетчике 1адреса формируется адрес следующеймикрокоманды А(фиг.2 5), По адресу А из блока 2 памяти осуществляется выборка микрокоманды А, котораязаписывается по первому входу в регистр 3 микрокоманд при поступлениина его второй вход положительногофронта основного синхроимпульса СИ 1(фиг,2 у). Таким образом, по каждомуположительному фронту СИ 1 припоследовательном исполнении микропрограммы одновременно происходит:в счетчик 1 адреса прибавляетсяединица, предыдущее содержимоесчетчика 1 переписывается в регистр 8 адреса, выбранная изблока 2 памяти микрокоманда пере 434писывается Импульс с первого выхода дешифратора 6 поступает на первый вход элемента ИЛИ-НЕ 13 и с его выхода импульс инверсной полярности (фиг.2 в) поступает на второй вход загрузки счетчикаадреса микрокоманд и потенциалом логического нуля записывает информацию с шины данных Ам в этот счетчик (фиг. 2 о, к и 6 ) . Тем самым в этом счетчике запишется адрес микрокоман 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 2в регистр 3 микрокоманд.Предположим, что микрокоманда А(фиг.2) является микрокомандойбезусловного перехода к микрокомандеА без возврата. Адрес перехода находится во внешнем устройстве, адресвнешнего устройства содержится в микрокоманде и поступает на первый входданных первого дешифратора 4. На втором выходе регистра 3 микрокоманд устанавливается потенциал логического нуля, определяется А микрокоманда, т.е, разрешена работа по второму управляющему входу первого дешифратора 4, а на выходе ключа 17 константы сигнал отсутствует. Внешнее устройство получает разрешающий потенциал свыхода первого дешифратора 4 и выдает адрес перехода на шину данных (фиг.2 к). Код команды безусловного перехода поступает с первого выхода данных регистра 3 микрокоманд на первый вход данных второго дешифратора5, на первом выходе которого формируется потенциал логического нуля(фиг.2 ж), поступающий на первый вход дешифратора б, определяющий микрокоманду безусловного перехода. Последний формирует одновременно два управляющих импульса разной полярности,На первом выходе формируется импульс положительной полярности, на второминверсной полярности (фиг.2), Этиимпульсы равны по длительности импульсам вспомогательной серии СИ 2,поступающей на пятый управляющийвход дешифратора 6, и формируются одновременно с первым импульсом СИ 2вспомогательной серии, поступающемза импульсом основной серии СИ ,по положительному фронту которогомикрокоманда А безусловного перехода без возврата была принята на регистре 3 микрокоманд (фиг.26),). дык которой переходит микропрограмма. По потенциалу логического нуляна втором выходе дешифратора 6, пер3 1314341 самым на втором выходе первого триггера 10 был сформирован инверсныйимпульс, который запретил запись врегистр 3 микрокоманд по управляющему третьему входу микрокоманду А,Тем самым нарушается последовательная выборка микрокоманд из блока 2 памяти. Микрокоманда А не запишется в регистр 3 микрокоманд, а микрокоманда А будет храниться в этомрегистре второй период основной синхросерии СИ 1 (фиг.2). По этому же фронту импульса основной синхросерии СИ 1, поступающего на второй входрегистра 8 адреса и на первый вход 25 мента НЕ 14 приходит на третий управсчетчика 1 адреса к содержимому счетчика прибавляется единица, т.е, в нем Формируется адрес А а старое содержимое указанного счетчика Ам переписывается в регистр 8 адреса (фиг.2 а, 11 и),основной серии СИ 1, следующего вторым за импульсом, по которому микрокоманда А была принята в регистр 3микрокоманд, поступающего на С-входвторого триггера 11, он устанавливается в нулевое состояние (фиг.2 м),а в счетчике 1 адреса Формируетсяадрес Ам, , при этом в регистр 8 адреса записывается адрес Ам+ а врегистр 3 микрокоманд - микрокоманда Ам фиг.2 а,5,и ), Потенциал логического нуля с выхода второго триггера 11 поступает на первый вход элемента И-НЕ 15, на выходе которого 35 формируется потенциал логической.единицы (Фиг.2 ь,н), который Формирует потенциал логического нуля на выходе элемента НЕ 14 и .поступает на третий 40 вход первого дешифратора 4 и на второй вход второго дешифратора 5, тем самым разрешается их работа.Предположим, что микрокоманда Ам является микрокомандой безусловного перехода к микрокоманде А с возвратом, причем адрес перехода содержится в самой микрокоманде.В период между первым импульсом 45 50 основной серии СИ 1, по которому микрокоманд.; Ам была принята в регистр3 микрокомацц, и вторым импульсомэтой серии элементы устройства работают так же как и при исполнении микрокоманды А за исключением первогодешифратора 4, ключа 1 б регистра возврата, ключа 17 константы и дешифратора 9. После поступления положительвом выходе первого триггера 1 О и выходе второго триггера 11 установятся в состояние "1", а на выходе элемента И-НЕ 15 будет подтвержден потенциал логической единицы (фиг.2)м ин ).По положительному фронту импульса,сформированного на втором выходе дешифратора 6, поступающего на С-вход третьего триггера 12 последний установится в состояние "0". Тогда на его выходе сформируется потенциал "О", который поступает на второй управляющий вход регистра 7 возврата (фиг.2 о). Этот потенциал запишет в регистр 7 возврата информацию с регистра 8 адреса, Тем самым в указанном регистре запомнится адрес микро- команды, следующей за микрокомандой перехода (фиг.2.г, о и и ),По окончанию положительного фронта импульса, сформированного на втором выходе дешифратора 6, поступившевый вход дешифратора 9 и вход элемента НЕ 14. Потенциал "1" с выхода элеляющий вход первого дешифратора 4 и второй вход второго дешифратора 5. Этот потенциал "1" запрещает работу первого 4 и второго 5 дешифраторов и устанавливает на их выходах "1". Тем самым запрещая всем устройствам выдавать информацию на шину данных и принимать информацию с шины данных(фиг. 2 ж, к, н),По отрицательному фронту импульса основной синхросерии СИ 1, поступающего на Б-вход третьего триггера 12и следующего за импульсом основнойсинхросерии СИ 1, по которому микрокоманда А была принята в регистр 3микрокоманд, третий триггер 12 устанавливается в единичное состояние.На его выходе появляется единичныйпотенциал, поступающий на второйвход регистра 7 возврата, и тем самым заканчивается запись с выхода регистра 8 адреса микрокоманд на первый вход данных регистра 7 возврата (фиг.2 а,о) .По положительному фронту этого же импульса, поступающего на С-вход первого триггера 10, он устанавливаетсяв нулевое состояние (фиг.2 а,к), Тем 10 15 20 По положительному фронту импульса5 1 О 15 20 25 30 35 40 50 55 ного фронта импульса основной синхросерии СИ 1 (фиг.2) на третий вход регистра 3 микрокоманд, по которому микрокоманда А записывается в регистр 3 микрокоманд и на его втором выходе устанавливается потенциал логической единицы, служащий признаком того, что в микрокоманде содержится информация, передаваемая на шину данных. Потенциал логической единицы с второго выхода регистра 3 микрокоманд поступает на второй вход первого дешифратора 4 и запрещает его работу, т,е. все внешние устройства относительно описываемого и соединенные с шиной данных получают с выхода первого дешифратора 4 потенциалы, запрещающие выдачу информации на шину данных.Потенциал логической единицы с второго выхода регистра 3 микрокоманд поступает на второй вход ключа 17 константы и разрешает передачу информации с его выхода на шину данных (фиг.2 к), Запись информации с шины данных в счетчик 1 адреса микрокоманд осуществляется так же как при выполнении микрокоманды А(фиг.2 1,А, ),0, К,л, м и н ). В регистр 7 возврата запишется адрес микрокоманды А в соответствии с временной диаграм" мой (фиг.2 а,б,о и и ). Для того, чтобы обеспечить возврат выполняемой микропрограммы к микрокоманде, хранящейся в блоке 2 памяти по адресу А, необходимо обеспечить передачу содержимого регистра 7 возврата через шину данных в счетчикадреса возврата в течение второго цикла исполнения микропрограммы А , т.е. в течение времени между первым импульссом, следующим за импульсом основной синхросерии СИ 1, по которому на регистр 3 микрокоманд была принята микрокоманда А, и вторым импульсом основной синхросерии СИ 1 (фиг,2 сь и ). Управляющие сигналы для выполнения возврата формирует дешифратор 9. После этого на третьем выходе регистра 3 микрокоманд появится потенциал логической единицы, служащий признаком того, что исполняемая микрокоманДа перехода с возвратом. С появлением потенциала логического нуля на выходе элемента И-НЕ 15 на втором выходе дешифратора 9 формируется потенциал логического нуля (фиг,2 р), который запретит передачу информации с первого выхода. регистра 3 микрокоманды через ключ 17 константы на шинуданных. Одновременно этот потенциалпоступает на второй вход ключа 16 регистра возврата и разрешает передачуинформации на шину данных (фиг.2 ки р),На первом выходе дешифратора 9возврата формируется положительныйимпульс, равный по длительности импульсу дополнительной синхросерииСИ 2, который поступает на третийвход дешифратора 9 возврата (фиг.2 с,о, 3 и). Импульс с второго выходадешифратора инверсной полярностипоступает на первый вход счетчика 1адреса и обеспечивает занесение информации с шины данных (фиг.2 е,0, ки 1 ), т.е. произойдет загрузка содержимого регистра 7 возврата на шину данных. ПО положительному фронту вторОго импульса основной синхросерии СИ 1, поступающего на второй вход счетчика 1 адреса, на второй вход регистра 8 адреса и третий вход регистра 3 микрокоманд, прибавится единица к содержимому счетчика 1 адреса и его содержимое станет. равным А, . Старое сомгдержимое указанного счетчика перепишется в регистр 8 адреса, содержимое которого станет равным Ач, а в регистр 3 микрокоманд запишется микро- команда А (фиг.2 с,1; г и),В соответствии с принципом работы предлагаемого устройства следующей микрокомандой в регистре 3 микрокоманд будет записана микрокоманда А , (фиг,2). Тем самым нет необходимости ставить после микрокоманды Ак микрокоманду возврата к микрокоманде А,. Формула изобретения Микропрограммное устройство управления, содержащее счетчик адреса, блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, с первого по четвертый дешифраторы, регистр возврата, первый и второй триггеры, причем выход блока памяти микрокоманц соединен с информационным входом регистра микро- команд, О т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены регистр адреса, третий триггер, элемент И-НЕ, эле7 1314341 8 адреса, выход которого соединен с ин-адресным входом блока памяти микрокоманд, выход поля микроопераций ре О формационным входом второго дешифра тора, первый выход которого соединен 25 ным входом третьего дешифратора, тре тий выход второго дешифратора соедимент НЕ, элемент ИЛИ-НЕ, ключ регистра возврата, ключ константы, причемвход кода команды устройства соединен с информационным входом счетчика формационным входом регистра адреса.,выход которого соединен с информационным. входом регистра возврата и с гистра микрокоманд соединен с первым выходом микроопераций устройства,выход поля кода источника информации регистра микрокоманд соединен с информационным входом первого дешифратора, выход которого соединен с вторым выходом микроопераций устройства,выход поля кода приемника информациирегистра микрокоманд соединен с инс третьим выходом микроопераций устройства, выход поля признака типамикрокоманды регистра микрокомандсоединен с первым стробирующим входом первого дешифратора и первым управляющим входом ключа константы,выход поля константы регистра микрокоманд соединен с информационным входом ключа константы, выход которогосоединен с выходом константы устройства, вход условий устройства соединен с первым информационным входомтретьего дешифратора, первый выходкоторого соединен с первым входомэлемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с входом синхронизации счетчика адреса, выход поля кода возвратарегистра микрокоманд соединен с первым информационным входом четвертого дешифратора, первый выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй выход второго дешифратора соединен с вторым информацион 30 35 нен с третьим информационным входомтретьего дешифратора, четвертый выход второго дешифратора соединен счетвертым информационным входом третьего дешифратора, пятый выход второго дешифратора соединен с пятым информационным входом третьего дешифратора, второй выход которого соединен с входом установки в1 .первоготриггера, прямой выход которого соединен с информационным входом второго триггера, выход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ, выход которого соединен с вторым информационным входом четвертого дешифратора, второй выход которого соединен с вторым управляющим входом ключа константы и с управляющим входом ключарегистра возврата, выход которогосоединен с выходом адреса возвратаустройства, первый вход синхронизации устройства соединен со счетнымвходом счетчика адреса, с входамисинхронизации регистра адреса, регистра микрокоманд, первого и второго триггеров, и с выходом установкив "1" третьего триггера, выход которого соединен с входом синхронизации регистра возврата, выход которого соединен с информационным входом ключа регистра возврата, второй вход синхронизации устройства соединен состробирующими входами четвертого итретьего дешифраторов, второй выходкоторого соединен с входом установки в "1" второго триггера, с входомсинхронизации третьего триггера и свторым входом элемента И-НЕ, выходкоторого соединен с входом элемента.НЕ, выход которого соединен со стро.бирующим входом второго дешифратора и с вторым стробирующим входом первого дешифратора, инверсный выходпервого триггера соединен с входомразрешения записи регистра микрокоманд.1314341 ф С 4 Ъ оставитель Л.Михайловехред М,Ходанич орректор И.Шулл актор Ю.Серед 214/49 3 Одписно а комитета ЛС и открытий венного ретений -35, Р/5 ская наб.,зоизводствецпо в полиграфическ предприятие, г. Уж,ород, ул. Проектная, 4 Тираж б И П 1 ИПИ Го с удар с по делам изо 113035, Москва, ъъ ф ь ф 3 ъ с 1 Фэ ( 1 Ъ Ф ь