Микропрограммное устройство управления с контролем переходов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 1 4 С 06 Г 9/22,ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ечиваи. 4 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) Авторское свидетельство СССР У 711573, кл. С 06 Г 9/22, 1978.Авторское свидетельство СССР В 966694, кл. С 06 Р 9/22, 1980.(54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ С КОНТРОЛЕМ ПЕРЕХОДОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для построения микропро" граммируемых микропроцессорных систем. Целью изобретения является повы,с;и 1411743 д щение достоверности функционирования за счет контроля не только линейных, но и ветвящихся участков микропрограмм. Микропрограммное устройство управления содержит блок формирования адресов, память микропрограмм, регистр микрокоманд, схему сравнения, регистр начального адреса, сигнатурный анализатор условий, сигнатурный анализатор адресов микрокоманд и преобразователь эталонных сигнатур. Устройство обеспечивает контроль трассвыполнения микропрограмм, Введение сигнатурного анализатора условий, сигнатурного анализатора адресов,.преобразователя эталонных сигнатур обес- Я п ет достижение поставленной це 1411743Изобретение относится к вычисли-тельной технике и может быть использовано для построения микропрограммных микропроцессорных систем.Цель изобретения - повышение дос 5товерности функционирования, устройства эа счет контроля линейных и ветвящихся участков микропрограмм,На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2, пример неконтролируемого участка микропрограммы в известном устройстве;на фиг. 3 - пример участка микропрограммы предлагаемого устройства; нафиг. 4 - временные диаграммы работыустройства.Микропрограммное устройство управления содержит блок 1 формированияадреса, сигнатурный анализатор 2 20условий, регистр 3 начального адреса,сигнатурный анализатор 4 адресов,память 5 микропрограмм, преобразователь 6 эталонных сигнатур, регистр 7микрокоманд, схему 8 сравнения, вход 259 условий, информационный выход 10,выход 11 признака ошибки и вход 12синхронизации.На фиг. 2 и 3 символами Х,ХХ 9обозначены микрокоманды, в которых 30осуществляются условные переходысимволами О,О,ОО х и 01микрокоманды при корректной реализации микропрограммы, символами О 1ОС 1 . . .О 1 - микрокоманды, реалиэуе мые в дефектной микропрограмме. Блок1 формирования адреса выполняет функцию формирователя адресов микрокоманд по информационным сигналам условий, поступающим на вход 9 устройства 40из операционной части микропроцессорной системы. В качестве блока 1 формирования адреса может быть использована, например, БИС К 1804 ВУ 4,вход СС которой является внешним вхо дом устройства, а выход У соединен садресными входами памяти 5 микропрограмм. Обработка условий осуществляется в зависимости от сигналов управления на входах инструкций БИСК 1804 ВУ 4. Сигнатурный анализатор 250условий может быть реализован на сумматорах по модулю два и последова.,тельном регистре и предназначен дляфомирования сигнатуры по сигналам: условий, поступающим на вход 9 устройства.Регистр 3 начального адреса и регистр 7 микрокоманд могут быть реализованы, например, на 8-разрядных регистрах К 1804 ИР 2 и предназначенысоответственно для фиксации начального адреса контролируемого участкамикропрограммы и слова микрокоманды,формируемого на выходе 10 устройства.Сигнатурный анализатор 4 адресов работает по паралельному принципу действия и предназначен для получениясигнатуры адресов микрокоманд, формируемых в блоке 1,Память 5 микропрограмм реализуетсяка основе любых БИС постоянной памяти, например К 556 РТ 6, К 556 РТ 7 идр. Преобразователь б эталонных сигнатур реализуется на программируемыхлогических матрицах ( ПЛМтипа К 556РТ 1, К 556 РТ 2.Схема 8 сравнения реализуется наоснове серийных компараторов К 555СП 1 и О-триггера, включенного на выходе схемы сравнения. При наличиисигнала разрешения по срезу синхроимпульса на С-вход П-триггера поступаетимпульс, по которому сигнал о совпадении или несовпадении кодов фиксируется в Р-триггере и поступает на выход 11 устройства.Устройство работает следующим образом,По последней микрокоманде (МК)предыдущего участка микропрограммыв регистре 7 микрокоманд (РгМК) ус-,танавливается признак начальной установки, В блоке 1 вырабатьвается адреспервой микрокоманды контролируемогоучастка, По фронту первого синхроим"пульса участка при наличии признаканачальной установки адрес записьвается в регистр 3 начального адреса(РгНА), сигнатурный анализатор 4 адресов (САА) и сигнатурный анализатор 2условий (САУ), формируя их начальнуюустановку. Признак начальной установки сбрасьвается.На каждом такте контролируемогоучастка на информационном входе блока1 формирования адреса устанавливаются условия, которые обрабатываютсяв соответствии с инструкциями, установленными на информационных входахблока.При выполнении микрокоманд участка.в сигнатурном анализаторе 4 адресовосуществляется свертка адресов этихмикрокоманд . Поскольку различнымзначениям адресов соответствуют различные трассы при выполнении участка, 1411743то каждому из возможных их сочетаний должна соответствовать своя эталонная сигнатура трассы. Зталонная сигнатура формируется с помощью ПЛМ в преобра 5 эователе 6 эталонных сигнатур как функция начального адреса участка исигнатуры кодов условий, имевших место при выполнении данного участка, В схеме 8 сравнения эталонная сигнатура и сигнатура Фактических адресов микрокоманд сравниваются. В случае совпадения сигнатур на выходе 11 формируется сигнал исправности, при несовпадении - сигнал ошибки. Формирование сигнала на выходе 11 признака ошибки осуществляется при наличии управляющего сигнала в регистре микро- команд по срезу последнего синхроимпульса контролируемого участка(фиг.4).П р и м е р 1. Формирование адреса эталонной сигнатуры. В блок-схеме алгоритма микропрограммного управления вьделяют участки по правилу: кон цом участка является блок, которому предшествует слияние ветвей блок-схемы. Начало следующего участка совпадает с концом предьдущего, Пример вьделенного таким образом участка приведен на фиг. 3, где О -О - опе- рации в операционной части, а Х-Х- проверяемые условия ветвления. Пусть первая микрокоманда участка, выполняющая.операцию О и безусловный переход к следующей, располагается в ячейке памяти микропрограмм с адресом (001) . При вхождении в данный участок этот адрес загружается в регистр 3 начального адреса, где и хранится 40 до окончания участка. Кроме того, сигнатурные анализаторы адресов и условий устанавливаются в начальное состояние 0001.Поскольку различным значениям Х 45 соответствуют различные адреса микро-команд (а значит и трассы) участка, то каждому из возможных сочетаний (сигнатур) условий соответствует эталонная сигнатура адресов при выполнении участка. Таким образом, трассе с Х=О, Х =1 соответствует адрес, старшие разряды которого (001) 6 установлены в регистре начального адре" са, младшие разряды адреса сигнатуры формируются в сигнатурном анализаторе условий. На фиг. 3 приведены значения сигнатур в сигнатурном анализаторе условий при выполнении контролируемого участка, Несмотря на широкий формат адреса сигнатуры (в данном примере 28 разрядов) не все возможные комбинации адреса используются, что определяется построением микропрограмм. В приведенном примере не могут совместно выполняться условия Х 1=0, Х 3=1, Х 1=1, Х 2=0 и другие сочетания. По этой причине в качестве преобразователя эталонных сигнатур предпочтительно испольэовать ПЛИ по сравнению, например, с ПЗУ.Примером 2 демонстрируется расширение функциональных возможностей предлагаемой схемы по сравнению с известной.П р и м е р 2. Пусть микрокоманда, выполняющая операцию О и безусловный переход к выполнению О, имеет адрес (ОРР). Зтот адрес Формируется и контролируется при выполнении условия Х =1. Пусть дефект, возможный в схеме, изменяет блок-схему алгоритма так, как показано на фиг. 3. После выполнения условия Х =0 реали 1зуется и операторов Од,Од0обусловленных дефектом, По выполнению последнего оператора 0,1 выполнеЬние микропрограммы продолжается и осуществляется анализ условия Х 1. Если это условие выполняйтся, выбирается микрокоманда с адресом (ОРР), реализующая операцию О. Поскольку в известном устройствеконтролируется только адрес микрокоманды по выполнению условия Х=1, тоэтот дефект не будет обнаружен. Единственной возможностью обнаружения .дефекта является пошаговый контрольмикропрограммы, т.е, введение контрольных точек после каждой микрокоманды, что влечет за собой увеличение блока ассоциативной памяти доразмеров блока памяти микрокоманд.В реальных микропроцессорных системах такое увеличение объема оборудо"вания нежелательно,В предлагаемом устройстве выполнение и дефектных операторов приводитк искажению кода, по которому формируется сигнатура. Поскольку каждаямикрокоманда выполняется за один такт,то искаженный код условий при реализа"ции микропрограммы имеет вид:0000 0000 0000 0010.1, где точкойиобозначен неопределенный код условий,сформированный при реализации дефект"ных операторов, .(1,0), Сигнатурыот искаженного и неискаженного кодовразличны, что вызывает появлениеразличных эталонных сигнатур трасс.участка. При несовпадении сигнатурыфактических адресов трассы с эталон ной сигнатурой в схеме сравнения формируется сигнал о неисправности идефект будет обнаружен. Таким образом, сигнатурный анализа-, тор условий позволяет формировать сов местно с регистром начального адреса адреса, эталонных сигнатур трасс контролируемого участка, Формирование сигнатуры по коду условий, вырабатываемому операционной частью микропро цессорной системы под управлением предлагаемого устроиства, позволяетнконтролировать конкретную реализацию микропрограммы. Сигнатурный анализа 1тор адресов позволяет формироватьсигнатуру адресов микрокоманд прифактическом выполнении микропрограмм, что позволяет проконтролировать любой возможный участок микропрограммы и в случае неисправности выдать соот- З 0ветствующий сигнал. Формула изобретенияМикропрограммное устройство управ ления с контролемпереходов, содержа,щее блок формирования адреса, память (о,микропрограмм, регистр.микрокоманд, регистр начального адреса, схему сравнения, причем вход условий уст ройства соединен с входом управления модификацией адреса блока формирования, адреса, выход которого соединен с адресным входом памяти микрокоманд, . выход которой соединен с информацион ным входом регистра микрокоманд, выход поля микроопераций которого является информационным выходом устройства, вход синхронизации устройства соединен с входом синхронизации блока формирования адреса, входом синхронизации схемы сравнения, входом синхронизации регистра начального адреса, входом синхронизации регистра микро- команд, выход поля следующего адреса которого соединен с информационным входом блока формирования адреса, выход признака режима контроля регистра микрокоманд соединен с входом Разрешения сравнения схемы сравнения, выход которой является выходом признака ошибки устройства, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности функционирования за счет контроля не только линейных, но и ветвящихся участков микропрограмм, дополнительно содержит сигнатурный анализатор условий, сигнатурный анализатор адресов, преобразователь эталонных сигнатур, причем вход условий устройства соединен с информационным .входом сигнатурного. анализатора условий, выход которого соединен с первым входом преобразователя эталонных сигнатур, выход которого соединен с первым информационным входом схемы сравнения, вход синхронизации устройсва соединен с входами синхронизации сигнатурных анализаторов условия и адресов, выход блока формирования адреса соединен с информационными входами регистра начального адреса и сигнатурного анализатора адресов, выход которого соединен с вторым информационным входом схемы сравнения, выход регистра начального адреса соединен с вторымвходом преобразователя эталонных сигнатру, выход признака начальной установки регистра микрокоманд соединен с входами начальной установки регистра начального адреса и сигнатурных анализаторов условия и адресов, 14117431411743 вюйгй Фю йиед ГА адресе Ьоюд Я уи. Аиад схемыераЖеаия Составитель А, СошкинРедактор П. Гереши Техред М.1 оданич Корректор В. Бутяга исноеСР МПроизводственно-полиграфицеское предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная,афююаииеюиФаад 11 РФ Уои, раим 1,выход БВПИнфедиационыыйЬед у-Еа каз 3 б 55/44 Тираж 7 ВПИИПИ Госу по делам 113035, Москва