Микропрограммное устройствоуправления c контролем

Й; ьф.ввП ИСГ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. С 06 Г 9/22С 06 Г 11/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытийДата опубликования описания 26,0181(54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯС КОНТРОЛЕМ Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь зовано при построении микропрограммных управляющих устройств ЭВМ и дру- з гихфсистем.Известен самоконтролируемый микропрограммный автомат, содержащий регистры, дешифраторы )11 .Недостатком такого устройства является низкая глубина диагностирования, обусловленная локализацией отказа на уровне блока или группы блоков.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положитель ному эффекту к предлагаемому является самоконтролируемый микропрограммный автомат, содержащий матрицы переходов и выходов, первый и второй регистры, дешифратор, узел. формиро вания признака четности, четыре сумматора по модулю два, узел сравнения, триггер признака, группу элементов И, три элемента ИЛИ, элемент НЕ.В устройстве отказ обнаруживают точнос-ью до контролируемого узла. Это обуславливает низкую глубину диагностирования, которую оценивают числом классов неразличаемых между собой неисправных состояний устройства 12(, 30 Однако низкая глубина диагностирования обуславливает большое время поиска, отказавшего элемента (группы элементов), при восстановлении работоспособности устройства путем заземления отдельных элементов(групп элементов).Цель изобретения - повышение глубины диагностирования устройства.Поставленная цель достигается тем, что микропрограммное устройство управления с контролем, содержащее дешифратор, первая группа выходов которого соединена с первыми группами входов кода микрокоманд первого и второго блоков памяти и с группой входов первого сумматора по модулю два, вторая группа выходов дешифратора соединена со вторыми группами входов кода микрокоманд первого и второго блоков памяти и с группой входов второго сумматора по модулю два, группа входов логических условий первого блока памяти соединена с группой входов логических условий устройства, первая группа выходов первого блока памяти соединена с группой .информационных входов первого регистра, группами входов узла формирования признака четности итретьего сумматора по модулю,цва, вход которого через первый элемент .ИЛИ соединен со второй группой первого блока памяти, а выход третьего сумматора по модулю два- с первым входом второго элемента. ИЛИ, второй вход которого через элемент НЕсоединен с выходом узла сравнения,. первый вход которого через триггер признака соединен с выходом узла формирования признака четности, вход которого соединен с первым входом синхронизации устройства и первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами первого регистра, а выходы элементов И первой группы соединены с соответствующими инФормационными входами второго регистра, группа разрядных выходов которого соединена с группой входов дешифраторавыходы первого и второго сумматоров по модулю два соединены соответственно со вторым и третьим входами узла сравнения, первая группа выходов второго блока памяти соединена с группой входов четвертого сумматора по модулю два, вход которого через третий элемент ИЛИ соединен со второй группой выходов второго блока памяти, а выход четвертого сумматора по модулю два с третьим входом второго элемента ИЛИ, содержит третий. блок памяти сдвигающий регистр, счетчики циклоВ узел дешифрации неисправностей, узел регистрации, вторую группу элементов И, триггер блокировки и элемент И, первый вход которого соединен со вторым входом синхронизации устройства а выход - с входами дешифратора, счетчика циклов и сдвигающего регистра, группа входов которого соединена с группой входов логических условий устройства, выходы сдвигающего регистра и счетчика циклов соединены соответственно с первым и вторым входами третьего блока памяти, выход которого соединен. с первым входом узла дешифрации неисправностей, второй вход которого соединен с выходом третьего сумматора по модулю два, третий вход узла дешифрации неисправностей соединен с выходом элемента НЕ, четвертый вход соединен с выходом четвертого сумматора по модулю два, а выход узла дешифрации неисправностей соединен со входом узла регистрации, выход второго элемента ИЛИ соединен с единичным входом триггера блокировки, нулевой выход которого соединен со вторым входом элемента И и первыми входами элементов И второй группы, вторые входы которых соединены с первой. группой выходов второго блока памяти, а выходы - с группой выходов микроопераций устройства, Сущность изобретения состоит в повышении25 ЗО глубины диагностирования путем сопоставления множества элементов микро-. программного автомата участвующих в каждом цикле его работы.В предлагаемое устройство номер отказавшего узла определяется в за вискмости от сигналов отказа, появляющихся на выходах средств контроля каждого из узлов.Для определения номера цикла и элементов, участвующих в его выполнении, в устройство введены сдвигающий регистр, счетчик циклов и третий блок памяти,На фиг. 1 приведена Функциональная схема самодиагностируемого микропрограммного устройства управления, на фиг.2 - пример определения отказавшего элемента (группы элементов).Схема содержит первую группу выходов дешифратора, первую группу входов первого н второго блоков памяти, группу входов первого сумматора 1 и 2 по модулю два, вторую группу выходов дешифратора, вторую группу входов .первого и второго блоков памяти,группу входов второго сумматора 3 и 4 по модулю два,группу входов логических условий устройства, группы входов сдвигающего регистра и первого блока 5 и б памяти, первый блок 7 памяти, первую группу выходов первого блока памяти, первые группы входов узла Формирования признака четности третьего сумматора по модулюдва и группы входов 8 и 9 первогорегистрапервый элемент ИЛИ 10,выход первого элемента ИЛИ и второйвход 11 третьего сумматора по модулюдва, первый регистр 12, первую группу элементов И 13 и 14, первый вход 15 синхронизации устройства, узел 1 б формирования признака четности, третий сумматор 17 по модулю два, второй регистр 18, триггер 19 приз- кака, дешифратор .20, первый и второй сумматоры 21 и 22 по модулю два соответственно, второй блок 23 памяти, узел 24 сравнения, третий элемент ИЛИ 25, элемент НЕ 2 б, первуюгруппу выходов второго блока памяти, первую группу входов четвертого сумматора по модулю два и вторые входывторой группы элементов И 27 и 28, выход третьего элемента И и второй вход 29 четвертого сумматора по модулю, четвертый сумматор 30 по модугдо два, вторую группу элементов И 31 и 32, группу выходов 33 и 34 микро- операций устройства, второй элемент ИЛИ 35, триггер 3 блокировки, второй вход 37 синхронизации устройства, элемент И 38, сдвигающий регистр 39, 0,счетчик 40 циклов, третий блок 41памяти, узел 42 дешифрации неисправностей, узел регистрации 43.На фиг. 2 использованы следующиеобозначения: М - множество элемен тов -го контролируемого узла798836 Триггер 36 блокировки при поступлении сигналов отказа через второй элемент ИЛИ 35 блокирует выдачу сигналов микроопераций и работу автомата.Средства диагностики отказов включают сдвигающий регистр 39, счетчик 40 циклов, блок 41, узлы 42 дешифрации неисправностей и регистрации 43.По информации, записанной в сдвигающий регистр 39 и счетчик 40 цик- лов, блок 41 определяет номер выполняемого цикла и формирует на своем выходе коды элементов (групп элементов) соответствующих узлов автомата, участвующих в выполнении данного цикла. Узел 42 дешифрации неисправностей при появлении сигналов отказов на его втором- четвертом входах передает на узел 43 регистрации коды отказавших элементов соответствующих контролируемых узлов.Микропрограммное устройство управления с контролем работает следующим Образом.По синхроимпульсу на первом вхоце 15 синхронизации код очередной операции переписывается из первого регистра 12 через первую группу элементов И 13 и 14 но второй регистр 18. По синхроимпульсу на втором входе 37 синхронизации, проходящему че(=1,2 и 3),М,) - множество элементов, участвующих в ныполнении-того цикла работы,. Э - отказавший элемент (группа элементов) второго контро-, лируемого узла.Микропрограммное устройство с контролем состоит из трех частей: микропрограммного устройства управления средств контроля, основных узлов и средст чагностики отказавших элементов.10Микропрограммное устройство упранления состоит из трех контролируемых узлов, первого - первого блока 7, второго - первый 12, второй 18 регистры и дешифратор 26 и третьего - блока 23 памяти. Первый контролируемый узел формирует код очередной микрокоманды в зависимости от кода предыдущей микрокоманды, поступающего на входы 1-4, и значений логических условий, поступающих на входы 5 20 и 6.Второй контролируемый узел предназначен для хранения и дешифрации кода очередной микрокоманды, который, поступает на нходы 8 и 9 первого 5 регистра 12, а затем переписывается по первому синхроимпульсу через первую группу элементов И 13 и 14 во второй регистр 18 и дешифрируется дешифратором 20, 30Третий контролируемый узел формирует сигналы микроопераций на выходах 27 и 28 н зависимости от кода микрокоманды, поступающего. с дешифратора 20 на входы 1-4.Средства контроля состоят из перного элемента ИЛИ 10 и третьего сумматора 17 по модулю дна вдля первого контролируемого узла, узла 16 Формирования признака четности, триггера 19 признака, первого 21 и 40 второго 22 сумматора по модулю два, узла 24 сравнения и элемента НЕ 26 для второго контролируемого узла, третьего элемента ИЛИ 25 и четвертого сумматора 30 по модулю два - 45 для третьегоконтролируемого узла, а также элементов управления - второго элемента ИЛИ 35, триггера 36 . блокировки элемента И 38 и нторой группы элементов И 31 и 32. 30Блокконтролируется следующим образом.Выходы блока 7, содержащие четное число единиц заводятся на первый элемент фИ 10, а выходы блока 7 и элемента ИЛИ 10 заводятся на третий сумматор 17 по модулю два. При правильной работе блоканыходной сигнал и сигнал с первого элемента ИЛИ 10 содержит нечетное число единиц. В противном случае на выходе 60 третьего сумматора 17 по модулюдва появится сигнал отказа.Аналогично контролируется блок 23 элементом ИЛИ 25 и сумматором 30. На третий элемент ИЛИ 25 заводятся И выходы блока 23, содержащие четноечисло единиц.,Для контроля второго контролируемого узла выходы дешиф атора 20 делятся на две группы, соответствующиекодам микрокоманд с четным и нечетным числом единиц. Первая группа выходов 1 и 2 подключается ко входампервого сумматора 21 ло модулю два,а вторая 3 и 4 - ко входам второгосумматора 22 по модулю два.Узел 16 Формирования признака четности в зависимости от кода очередной микрокоманды, поступающего навходы 8 и 9, устанавливают по первому синхроимпульсу триггер 19 признака в единицу, если число единиц вкоде микрокоманды нечетно, и в нуль,если число единиц четно, Выходы первого 21, второго 32 сумматоров по модулю два и триггера 19 признака заводятся .на узел 24 сравнения.Работоспособному состоянию второго контролируемого узла соответствуютединичный сигнал на выходе узла 24сравнения, который появляется припоступлении на его входы комбинацийсигналов 010 или 101, с выходов триггера 19 признака, первого 21 и второго 22 сумматоров по модулю двасоответственно. В противном случаесигнал на выходе узла 24 сравненияотсутствует и элемент НЕ 26 формируетсигнал отказа второго контролируемого узла,рез открытый элемент И 38, на одном из выходов дешифратора 20 появляется сигнал. По этому сигналу блок 28 формирует на выходах 27 и 28 сигналы микроопераций, которые через вторую группу элементов И 31 и 32 поступают на выходы 33 34 устройства, Одно(временно блок 7 в зависимости от значений логических условий на входах 5 и б формирует на.выходах 8 и 9 код очередной микрокоманды, который записывается в первый регистр 12, Этот код по синхроимпульсу на входе 15 переписывается во второй регистр 18 и работа автомата продолжается аналогично описанному.Параллельно с микропрограммным 15 устройством управления функционируют средства контроля и диагностики. По синхроимпульсам на втором входе 37 синхронизациипроходящим через элемент И 38, в сдвигающий 20 регистр. 39 записывается значение очередного проверяемого логического условия, а в счетчик циклов 40 добав" ляется единица, По информации, записанной в сдвигающем регистре 39 и счетчике 40 циклов, блок 41 формирует коды элементов (групп элементов), которые участвуют в выполнении данного цикла. При отсутствии сигналов отказа на выходе средств контроля информации из блока 41 узлом Зо 42 дешифрации неисправностей не дешифрируется и на узел регистрации 43 не проходит При появлении сигнала отказа (например, на выходе элемента НЕ 26 через второй элемент ИЛИ 35 триггер 36 блокировки устанавливается в единицу, блокируя выдачу сигналов микроопераций через вторую группу элементов И 31 и 32 и поступление синхроимпульсов оо вто- фО рого входа 37 синхронизации устройства через элемент И 38 на дешифратор 20, сдвигающий регистр 39 и счетчик 40. Одновременно код элементов, участвовавших в выполнении цикла поступает на узел 42 дешифрации неисправностей, который передает на регистрацию в узел 43 код отказавшего элемента (группа элементов)У принадлежащего узлу, средства контроля которого сформировали сигнал отказа (в данном случае отказавший элемент (группа элементов) принадлежит второму контролируемому узлу)На фиг. 2 иллюстрируется процесс определения отказавшего элемента. Средства контроля второго контролируемого узла уменьшают множество подозреваемых элементов до множества М. Блок 41 формирует код множества элементов М . Узел 42 де- ФО шифрации неисправностей дешифрирует отказавший элемент (группу элементов)Э и передает его на регистрацию. Это позволяет однозначно определить .отказавший элемент (группу 65 элементов) и после устранения отказа продолжить выполнение микропрограммы, начиная из состояния, в котором возник отказ.Таким образом, в предлагаемом микропрограммном устройстве управления отказ локализуется с точностью цо элемента (группы .элементов) .Это дает возможность сократить время и повысить эффективность восстановления работоспособности микропрограммного устройства управления с контролем и расширить область его применения.Формула изобретенияМикропрограммное устройство управления с контролем, содержащее дешифратор, первая группа выходов которого соедийена с первыми группами входов кода микрокоманд первого и второго блоков памяти и с группой входов первого сумматора по модулю два, вторая группа выходов дешифратора соединена со вторыми группами входов кода Микрокоманд первогО и второго блоков памяти и с группой входов второго сумматора по модулю два, группа входов логических условий первого блока памяти соединена с группой входов логических условий устройства, первая группа выходов первого блока памяти соединена с группой информационных входов первого регистра, группами входов узла формирования признака четности и третьего сумматора по модулю два, вход которого через первый элемент ИЛИ соединен со второй группой выходов первого блока памяти, а выход третьего сумматора по модулю два - с первым входом второго элемента ИЛИ, второй вход которого через элемент НЕ соединен с выходом узла сравнения, первый вход которого через триггер признака соединен с выходом узла Формирования признака четности, вход которого соединен с первым входом синхронизации устройства и первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых соединены с соответствующими выходами первого регистра, а выходы элементов И первой группы соединены с соответствующими иНформационными входами второго регистра, группа разрядных выходов которого соединена с группой входов дешифратора выходы первого и второРго сумматоров по модулю два соединены соответственно со вторым и третьим входами узла сравнения, первая группа выходов второго блока памяти соединена с группой входов четвертого сумматора по модулю два, вход которого через третий элемент10 798836 Фиг. ИЛИ соединен со второй группой выходов второго блока памяти, а выход четвертого сумматора по модулю два . с третьим входом второго элемента ИЛИ, о т л и ч а ю щ е е с я тем,/что, с целью повышения глубины диагностирования, оно дополнительно содержит третий блок памяти сдвигающий регистр, счетчик циклов, узел дешифрации неисправностей, узел регистрации, вторую группу элементов И триггер блокировки и элемент И, причем первый вход элемента И соединен со вторым входом синхронизации устройства, а вЫход элемента И соединен со входами дешифратора, счетчика циклов и сдвигающего регистра, группа вхо цов которого соединена с группой входов логических условий устройства, выходы сдвигающего регистра и счетчика циклов соединены соответственно с первым и вторым входами третьегощ блока памяти, выход которого соединен с первым входом узла дешифрации неисправностей, второй вход которо- госоединен с выходом третьего сум матора по модулю два, третий вход узла дешифрации неисправностей соединен с выходом элемента НЕ, четвертыйвход соединен с выходом четвертогосумматора по модулю два, а выход узладешифрации неисправностей соединенсо Входом узла регистрации, выходВторого элемента ИЛИ соединен с еди.йичнЫм входом триггера блокировки,Фулевой выход которого соединен совторым входом элемента И и первымивходами элементов И второй группы,вторые" входы которых соединены с первой груПпой выходов второго блокапамяти, а выходы элементов И второйгруппы - с. группой выходов микроопераций устройства. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1.Авторское свидетельство СССРР 598079, кл. 6 Об Е 11/00,1978,2.Тюрин И.В. О построении самоконтролирующегося микропрограммногоавтомата специального вида. Сб,798836 Составитель И. Иилокостный,Редактор В. Лазаренко ТехредИ.Голинка Корректор С.Щом Заказ 10056/67ВНИИПИ Гпо дел113035,Тираж 756;сударственного комитета СССам изобретений и открытий1 осква, Ж, Раушская наб. одписное 4/ иал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная,4