Устройство выборки команд процессора

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 06 Р 9/О ЕТ яко тура конв язь, 1985 ство СССР /00, 1976,(54) УСТРЦЕССОРА(57) Изоб вычислите использов ПР ТВО ВЫБОРКИ К ти сится к обл и и может б ретение от ь ьнои техни ля выборки команд ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ОПИСАНИЕ двторСиомУ свидктеЛьСТ(56) Коучи П.М. Архитных ЭВМ. М.: Радио ис, 267-268,Авторское свидетелУ 610109, кл. С 06 Р ЯО 141 ОО 28 А 1 ной в слово и полуслово при построении процессора специализированнойЭВМ среднего быстродействия. Цельизобретения - сокращение объема оборудования, Устройство выборки командсодержит вход 1 командного слова,вход 2 запуска, первый 3 и второй 4регистры, коммутатор 5, депифратор6, элемент И 7, счетчик 8, блок 9управления распаковкой команд, блок10 микропрограммного управления, выход 11 команды и выход 12 адреса следующего командного слова, входы 1316 и выход 17 блока 9 управления распаковкой команд, выходы 18-22 блокамикропрограммного управления. 4 ил,1 табл.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для выборки команд длиной всловои полуслово при построениипроцессора специализ рованной ЭВИсреднего быстродействия.Цель изобретения - сокращениеобъема оборудования,На Фиг. 1 представлена структурнаясхема устройства выборки команд процессора; на Фиг. 2 - функциональнаясхема узла управления распаковкойкоманд; на Фиг. 3 - функциональнаясхема блока микропрограммного управления; на фиг. 4 - временная диаграмма работы устройства.Устройство выборки команд процес-.сора (Фиг.1) содержит вход 1 командного слова и вход 2 запуска устройства, первый 3 и второй 4 регистры,оммутатор 5, дешифратор 6, элемент7, счетчик 8, блок 9 управленияаспаковкой команд, блок 10 микроограммного управления, выход 11оманды и выход 12 адреса следующегоомандного слова устройства, четверый 13, третий 14, второй 15 и перый 16 входы бпока 9 управления расаковкой команд, выход 17 блока 9,ыходы 18-22 блока 10,Блок 9 управления распаковкойоманд (Фиг,2) содержит сумматор 23о модулю два, элемент 2 И-ИЛИ 24,риггер 25,ОБлок 10 микропрограммного управлея (Фиг.З) содержит регистр 26 адса микрокоманд, блок 27 памятикрокоманд, регистр 28 микрокоманд, ыходы 29-31 кода логических условийвыходы 32- 34,адреса следующей микрокоманды регистра микрокоманд элеМент ЗИ-ИЛИ 35.В структуре 10 использованы следующие обозначеюля, принятые в системе команд ЗВМ: КК - формат команды дли 1 лой в полуслово (2 байта), КХ - Формат команды дллной в слово (4 байта) .Принцип действия устройства основания на организации конвейерной выборки командных слов, при этом выделяется этап заполнения конвейера, )выполненного на регистрах 3, 4 в случае начальной загрузки адреса ко 1 ланды, и этап работы конвейера по 1 ыборке командных слов. Регистры 3, 4 организованы так, что содержат по крайней мере одну команду. Вьборка командной информации из памяти осуществляется словами с использованием счетчика 8, при этом с выхода 12 устройства на вход памяти поступает укороченный адрес адрес слова, в котором обязательно содержится либо левое полуслово команд, либо вся команда.Триггер 25 блока 9 управления распаковкой команд Фиксирует Факт расположения очередной команды на границе слова или полуслова, В первом случае на выходе блока 9 управления распаковкой команд вырабатывается сигнал с нулевым значением, во втором случае - с единичным значением, При заполнении конвейера происходит установка триггера 25 в исходное состояние, соответствующее значению (и)-го младшего разряда счет" чика 8. В процессе работы конвейера анализируется длина текущей исполняемой команды Если эта команда имеет длину в полуслово (формат КК), то состояние триггера 25 инвертиру" ется. Ксли текущая команда имеет дли" ну в слово (формат КХ), то состояние триггера 25 не изменяется.Сигнал с выхода блока 9 управления распаковкой команд управляет работой коммутатора 5, который подключает к выходу 11 устройства командное слово из первого и второго ре-. гистров, начало которого всегда совпадает с началом текущей исполняемой команды. Код операции текущей команды с выхода коммутатора 5 поступает на вход дешифратора 6. По нулевому значению сигнала на управляющем входе коммутатор подключает выходы левой и правой половины первого регистра 3, по единичному значению - выходы регистра 4 и левой половины (старшие разряды) регистра 3.Работу устройства рассмотрим на примере выборки командной информации при обработке некоторой последова- тельности команд. Предположим, что регистр 3 имеет 32 разряда (0-31 разряды - 2 полуслова), а регистр 4 - 16 разрядов (0-15 разряды - оцно полуслово), адрес памяти - 24 разряда (8-31 разряды). В качестве коммутатора может быть использован 32-разрядный коммутатор 2-1, Пусть в памяти, начиная с адреса с единичным значением 30-го28 3 14100и)-го) разряда, расположена последовательность команд ВХ, ВВ, ВХ,На этапе заполнения конвейера всчетчик 8 загружается адрес первойкоманды, а со входа 2 устройства на5второй вход логических условий блока10 поступает сигнал на начало заполнения конвейера, при этом на выходе20 блока 10 устанавливается сигналс единичным значением и вырабатывается последовательность управляющихсигналов для заполнения конвейера:с выхода 18 блока 10 микропрограммного управления подается сигнална загрузку регистра 3 команднымисловами из памяти (слово загружается.из ячейки, адрес которой определяется кодом на выходе 12 устройства),- с выхода 19 блока 10 в регистр4 правого полуслова (16-31 разряды)из регистра 3,В блоке 10 микропрограммногоуправления производится анализ содержимого 30-го разряда счетчика 8, поступающего на его первый вход логических условий. При единичном значе, нии данного разряда с выхода 22 блока 10 подается управляющий сигнал наувеличение текущего значения счетчика 8 на +4. Новое значение адресаиз счетчика 8 используется для выборки из памяти второго командного слова, которое загружается в регистр 3по сигналу с выхода 18 блока 10. Принулевом значении 30-го разряда счетчика 8 второе обращение к памяти изаполнение регистра 3 не производится.Далее с выхода 21 блока 10 микропрограммного управления выдаетсясигнал на вход 13 блока 9 управленияраспаковкой команд, разрешающей установку триггера 25 в исходное состояние, т,е, в "1" при единичном значении 30-го разряда счетчика 8.После заполнения конвейера на пятом выходе блока 10 устанавливаетсянулевое значение сигнала и начинается работа конвейера.С выхода 17 блока 9 управления 50распаковкой комаьщ сигнал с единичным значением подается на управляющий вход коммутатора 5, который подключает к выходу 11 устройства первую команду ВХ для дальнейшей обработки, при этом на выходе дешифратора6 появляется "0" - младший разряддлины команды ВХ в полусловах (" 10"). В этом случае на выходе элемента И 7 формируется сигнал с нулевым значением, по которому блок 10 микропрограммного управления вырабатывает сигналы, вызывающие выборку из памяти очередного командного слова.Выборка очередного командного слова заключается в следующем. По сигналу с выхода 22 блока 10 текущее значение счетчика 8 увеличивается на+4. Одновременно с выхода 21 блокамикропрограммного управления на вход13 узла 9 управления распаковкой комаьщ подается сигнал, разрешающий перевод триггера 25 в новое состояние(для фиксации факта расположения сле "дующей команды на границе слова илиполуслова). Так как текущая командаимеет формат ВХ, то состояние триггера 25 не изменяется, указывая темсамым, что очередная команда расположена на границе полуслова. По сигналу с выхода 19 блока 10 в регистр 4 записывается правое полуслово (1631 разряды) из регистра 3. По сигналу с выхода 18 блока 10 в регистр 3 загружается очередное командное слово, которое выбирается из памяти по новому адресу счетчика 8. Коммутатор5 подключает на выход 11 устройства вторую команду ВВ, при этом на выходе дешифратора б появляется "1" младший разряд длины команды ВВ вполусловах ("01"). В этом случае навыходе элемента И 7 появляется сигнал с единичным значением, по которому блок 10 запрещает выборку очередного командного слова из памяти,но при этом разрешает перевод триггера 25 в новое состояние, Так какпишущая команда имеет формат ВВ, тосостояние триггера 25 изменяется напротивоположное, и сигнал с нулевымзначением с выхода 17 блока 9 управления распаковкой команд поступаетна управляющий вход коммутатора 5,который подключает к выходу 11 устройства третью команду ВХ, расположенную в регистре 3.Работа блока 10 управления производится по синхросигналам.Содержимое блока 27 памяти микро- команд приведено в таблице.Предлагаемое устройство предназначено для использования в секционированных процессорах управляющих мик- роЭВМ реального времени, реализующих систему команд ЕСЭВМ для форматов1410028 Микрокоманда Адрес следующей МК11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 Разряды МК 18 19 20 21 22 29 30 31 32 33 34 0 0 0 0 0 0 0 1 0 О 0000 КК, КБ, ВХ и построенных на микросхемах серий 582, 583584, 587, 588,1802, 1804.Устройство подключается к стан 5 дартным шинам процессора, Вход 1 подключается к шине данных процессора, вход 2 - к выходу блока микропрограм: много управления процессора, выход 12 - к адресной шине процессора. Вы ход 11 подключается к адресному входу блока микропрограммного управ ления процессора (для передачи кодаоперации), информационному входу опе-рационного устройства процессора15 , (для передачи смещения 02) и адрес, ным входом регистров общего назначе ния процессора (для передачи регист-ровых адресов К 1, К 2 (Х 2), В 2) . 20Блок 10 управления может быть совмещен с блоком микропрограммного управления процессора.;Формула изобретенияУстройство выборки команд процес сора, содержащее первыи регистр, ден,шифратор, счетчик, о т л и ч а ю - , щ е е с я тем, что, с целью сокращения объема оборудования, оно дополнительно содержит второй регистр, разрядность которого в два раза меньше разрядности первого регистра, коммутатор, элемент И, блок микропрограммного управления, сумматор35 по модулю два, элемент 2 И-ИЛИ и триггер, причем вход командного слова устройства соединен с информационным входом первого регистра, выход поля старших разрядов которого соединен с первыми входами первой и второй групп информационных входов коммутатора, второй вход первой группы информационных входов которого соединен с выходом поля младших разрядовпервого регистра и с информационнымвходом второго регистра, выход которого соединен с вторым входом второйгруппы информационных входов коммутатора, выход которого соединен с входом дешифратора и с выходом командыустройства, группа выходов адресаследующего командного слова которогосоединена с группой И выходов счетчика, (И)-й выход счетчика соединен, кроме того, с первым прямымвходом элемента 2 И-ИЛИ и с первымвходом логических условий блока микропрограммного управления, (И-разрядность выходов адреса следующегокомандного слова), второй и третийвходы логических условий которогосоединены соответственно с входом запуска устройства и с выходом элемента И, первый вход которого соединенс выходом дешифратора и с первым входом сумматора по модулю два, выходкоторого соединен с вторым прямымвходом элемента 2 И-ИЛИ, выход которого соединен с информационным входомтриггера, выход которого соединен свторым входом сумматора по модулюдва, с вторым входом элемента И и суправляюшим входом коммутатора, первый выход блока микропрограммногоуправления соединен с синхровходомтриггера, второй выход блока микропрограммного управления соединен стретьим прямым и инверсным входамиэлемента 2 И-ИЛИ с третьего по пятыйвыходы блока микропрограммного управления соединены соответственно с входами записи первого и второго регистров и со счетным входом счетчика.1410028 Продолжение таблицы Иикрокоманда Микрооперация Проверяемое Лдрес следующей условие ИК 0 0 0 0 0 1 . 0 0 1 0 1 0010 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0011 1 0 0 1 0 1 0 0 1 1 0100 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0110 0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 0111 0 0 0 1 0 0 0 0 1000 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1010 1011 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1100 1 0 0 0 0 О 0 0 0 0 0 1110 0 0 1 0 0 С 0 0 О 0 0