Устройство для микропрограммногоуправления c контролем

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ п 1809183 Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МИКРОПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ С КОНТРОЛЕМИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при построении самоконтролируемых устройств управления вычислительных машин и других систем.Известно микропрограммное устройство управления, содержа 1 цее два запоминающих блока, регистры, логические элементы И и ИЛИ, элементы задержки, дешифраторы и генератор тактовых импульсов 11.Недосгаток этого устройства - низкая достоверность функционирования, обусловленная отсутствием контроля его работоспособности.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для микропрограммного управления, содержацее генератор импульсов и дешифратор логических условий, выход которого соединен с информационным входом регистра логических условий, выходом подключенного к управляющим входам элементов И первой группы, установочные входы которых являются входами буферного регистра, выход буферного регистра соединен с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых подключены к первым входам регистра адреса, установочный вход которого является входом кода операции устройства, а выход соединен с информационным входом первого дешифратора, выход которого подключен к управляющим входам первого запоминающего блока, первым информационным входом соединенного со вторым входом буферного регистра, вторым информационным выходом - с первым входом дешифратора логических условий и первым счетным входом 1 о счетчика микрокоманд, третьим информационным выходом - со вторым входом дешифратора логических условий и информационным входом счетчика адреса, четвертым информационным входом - со вторым входом регистра адреса, выходы счетчика микрокоманд через первый элемент И соединены с первым входом второго элемента И и через первый элемент И соединены с первым входом второго элемента И и через первый элемент НЕ - с первым входом третьего эле мента И, выход первого элемента задержки подключен ко второму входу второго элемента И и через второй элемент задержки - к первому входу четвертого элемента И, выходом соединенного со вторыми входамиэлементов 4 второй группы, выход второгоэлемента И подключен к установочным входам регистра логических условий, буферного регистра, первого дешифратора и счетчика адресов, выходом соединенного с первым информационным входом второго дешифратора, выход которого подключен к управляющему входу второго запоминающего блока,информационный вход которого является информационным входом устройстваР 3,Недостаток устройства состоит в низкойнадежности, обусловленной отсутствиемконтроля правильности выполнения заданной микропрограммы.Цель изобретения - повышение надежности устройства,Указанная цель достигается тем, что устройство содержит третий элемент задержки,триггер, элемент ИЛИ, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И, второйтретий и четвертый элементы НЕ, счетчикидентификаторов и дешифратор идентификаторов, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно со вторым и третьим информационнымивыходами первого запоминающего, блока,а выход - с информационным входом счетчика идентификаторов, обнуляющий вход которого подключен к управляющему выходувторого запоминающего блока и через второй элемент НЕ - к первому входу шестогоэлемента И, а выходы через седьмой элементИ - ко второму входу шестого, к первомувходу восьмого элементов И и ко входу третьего элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом девятого элемента И,выход первого элемента И подключен ко вторым входам четвертого и девятого элементов И и через четвертый элемент НЕ - ковторому входу восьмого элемента И, выходышестого, восьмого и девятого элементов Исоединены с соответствующими входами элемента ИЛИ, выходом подключенного к входу триггера, инверсный выход которого подсоединен к третьему входу второго, третьемувходу четвертого и первому входу пятого элементов И, второй вход пятого элемента Иподключен к выходу генератора импульсов,а выход - ко входу первого элемента задержки и второму входу третьего элемента И, выходом соединенного со вторым информационным входом второго дешифратора и черезтретий элемент задержки - со вторым счетным входом счетчика микрокоманд.На фиг. 1 изображена схема устройства;на фиг. 2 и 3 - примеры выполнения микропрограмм с искаженным начальнь 1 м адресом и числом микрокоманд.Устройство содержит дешифратор 1 логических условий, регистр 2 логических условий, первую и вторую группы 3 и 4 элементов И, буферный регистр 5, первый, второй, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И 6 - 14, регистр 15 адреса, первый и второй дешиф раторы 16 и 17, первый и второй запоминающие блоки 18 и 19, дешифратор 20 идентификаторов, счетчик 21 идентификаторов, счетчик 22 микрокоманд, счетчик 23 адреса, первый, второй, третий и четвертый элементы НЕ 24 - 27, элемент ИЛИ 28, первый, второй и третий элементы 29 - 31 задержки, триггер 32, генератор 33 импульсов вход 34 логических условий, вход 35 кода операции, первый, второй, третий и четвертый информационные выходы 36 - 39 первого запоминающего блока, информационный вход 40 и управляющий выход 41 второго запоминающего блокаНа фиг. 2 и 3 обозначен адрес, по которому считывается 1-тая микрокоманда а; (1 = 1,23), справа от адреса указывается значение идентификатора (О или 1) для данной микрокоманды, адрес первой микрокоманды А, число микрокоманд М, число линейных участков или единичных значений идентификатора в последовательности п(1 = 1,2) и параметры, аналогичные искаженной линейной последовательности.Устройство работает следующим образом В исходном состоянии все элементы памяти находятся в нуле. Код операции поступает на вход 35 регистра 15 и задает адрес соответствующей ячейки в запоминающем блоке 18.Первый импульс генератора 30 через открытый элемент И 10, элемент 29 задержки и элемент 7 производит установку в нуль регистра 5 и регистра 2, а также через первый дешифратор 16 производится считывание первого информационного слова из запоминающего блока 18. С выхода 36 запоминающего блока 18 косвенный адрес первой микрокоманды очередной последовательносЗ 5 40 45 ти записывается в регистр 5. С выхода 37 в счетчиках 22 записывается число микро- команд в первой линейной последовательности микропрограммы. С выхода 38 в счетчик 23 записывается адрес первой микрокоманды этой последовательности, одновременно сигналы с выхода 37 и 38 поступают на входы дешифратора 1, который формирует признак проверяемых логических условий и записывает его в регистр 2, эти сигналы поступают также на вход дешифратора 20, который формирует код числа идентификаторов в выполняемой последовательности и производит запись кода в счетчик 21. Если последовательность состоит из одного линейного участка, в счетчик 21 записывается единица. В противном случае в счетчик 21 заносится число последовательно записан 5 1 О 15 тю ХЗ за ных в запоминающем блоке 19 линейных участков, из которых состоит выполняемая последовательность. Сигнал с выхода 39 запоминающего блока 8 устанавливает в нуль регистр 15. Второй импульс генератора 33 через элемент И 1 О и эгемент И 8 открывает дешифратор 17, и из запоминающего блока 19 начинается считывание микро- команд. При считывании каждой микроковедет к появленик единичного сигнала выходе одного из элечентов И 13 или и последуюшечу срабатыв; аик триггера 32 Предположим, из започинаюшего блока 1. должна быть ечитана последовательность микрокоманд с параметрачи А = 04, М = = 10, п = 2. Пусть в результате отказа адрес первой микрокочанды исказился и А = 0.Тогда после считывания из запохинак шего блока 19 микрокоманлы с адресочОлз счетчик 21 обнулится, а в счетчике 22 останется код, равный единице. Это приведет к тому, что на входах элемента И .3 появятся единичные сигналы, поступаюшие с выода элемента И 12 и элемента НЕ 27.15В результате через элемент ИЛИ 28 поступит сигнал отказа, которьй установит триггер 32 в единичное оосостояние.Триггер 32 нулевым сигналом со своегонулевого выхода закроет элеченты И 9, 10 20 и 7, и генератор ЗЗ прекратит подачу тактовых импульсов. После этого устройство переходит в режим повторного выполнения микропрограммы или локализации отказа.Устройство работает аналогично и в другом случае, когда адрес первой микрокоманды А = 0 - Аг = 0. Тогда после считывания микрокоманды с адресом Й;в произойдет обнуление счетчика 21, а в счетчике 22 будет записан код, равный четырем.Работа устройства при искажении информации о числе микрокоманд, которое может 30произойти вследствие отказа в запоминаюшем блоке 18 на выходе 37, счетчике 22, счетчике 23, дешифраторе 17 или запоминаюшем блоке 19 на выходе 41. манды из блока 19 содержимое счетчиков 22 и адреса 23 соответственно уменьшается и увеличивается на единицу. При считывании последней микрокоманды первого линейного участка содержимое счетчика 21 уменьшается на единицу и из запоминаюшего блока 19 продолжается считывание микрокоманд. При считывании последней микрокоманды последнего линейного участка последовательности единичным сигналов идентификатора обнуляется счетчик 21 и на выходе элемента И 12 появляется единичный сигнал. Одновременно с обнулением счетчика 21 происходит обнуление счетчика 22 и на выходе элемента И 16 также появляется единичный сигнал.Если последовательность микрокоманд, считываемых из запоминающего блока, состоит из одного линейного участка, то обнуление счетчиков 21 и 22 происходит при появлении первого единичного значения идентификатора.При правильном функционировании устройства обнуление счетчиков 21 и 22 происходит одновременно. Элементы И 13 и 14 закрыты нулевыми сигналами с выходов элементов НЕ 27 и 26 соответственно, а элемент И 11 - нулевым сигналом с выхода элемента НЕ 25, инвертируюшим единичное значение идентификаторов. Поэтому на выходе элемента ИЛИ 28 сигнал отсутствует и триггер 32 остается в нулевом состоянии.Очередной импульс через открытый элемент 9 поступает на элементы 4 группы 4, и в регистр 15 из регистра 5 записывается адрес очередного информационного слова. Этот адрес формируется в регистре 5 в зависимости от кода, записанного в регистре 2, и значений логических условий, поступающих на вход 34 группы 3 элементов И.По следующему тактовому импульсу происходит установка в нуль через открытый элемент И 7 регистра 2 и регистра 5 и запуск дешифратора 16. Из запоминающего блока 18 считывается информация от очередной линейной последовательности и работа устройства продолжается аналогично описанному.Работа устройства при возникновении в нем отказе. При искажении адреса первой микрокоманды очередной линейной последовательности, которая может произойти вследствие отказа в запоминающем блоке 8 на выходе 38, счетчике 23 или дешифраторе 17, микропрограммное устройство управления перейдет к выполнению непредусмотренной линейной последовательности микрокоманд.Поскольку из запоминающего блока 19 будет считываться последовательноств с другим начальным адресом, то число и момент появления, единичных значений идентификаторов на выходе 41 не будет соответствовать числу микрокоманд, записанному в счетчик 22. В этом случае обнуление счетчиков 35 О 45 50 55 22 и 21 произойдет неодновреченно, что приОтказы указанных узлов приведут к вы- полнениЮ укороченной или удлиненной микропрограмчы. а это в свою очередь - к неодновременночу обнулению счетчиков 22 и 23, Предположим, что вместо микропрограммы с параметрами А = О, Х = 13, п = = 3 выполняется микропрограмма с парамет рами А 1 = Ъ, М = 1,4, п, = 3. Такое искажение может произойти из-за тоо, что в результате отказа в запоминаюгцем блоке 18 на выходе 37 в счетчик 22 был записан код Х = 4 )Х 1, в счетчике 22 был пропушен один импульс (не уменьшен код, запи- санный в счетчике после считывания очередной микрокоманды, в результате отказа счетчика 23 или дешифратора 17 или на выходе 41 запоминающего блока 19 была пропугцена одна микрокоманда. Появление любой из указанных причин приведет к тому, что после считывания микрокоманды с адресом Оз произойдет обнуление счетчика 21, а в счетчик 22 будет записан код, равный единице. В результате элемент И 13 сформирует сигнал отказа, который приведет к срабатыванию триггера 32.При выполнении микропрограммы, в которой, число микрокоманд меньше требуемого(М = 4Ма), после считывания микрокоманды с адресом произойдет обнуление счетчика 22 до прихода микрокоманды с единичным значением идентификатора и обнуления счетчика 21. При этом с выхода элемента И 6 и элемента НЕ 26 на входы 5 элемента И 14 поступят единичные сигналы, что приведет к срабатыванию триггера 32.В случае возникновения отказов, приводящих к другим искажениям параметров выполняемой микропрограммы, обнуление счетчиков 21 и 22 происходит также неодновременно, что фиксируется схемой контроля,В процессе функционирования микропрограммного устройства управления возможен отказ в работе дешифратора 20 или счетчика 21, что приводит к его преждевременному обнулению или сохранению устойчивого ненулевого состояния.Если в процессе функционирования произошло преждевременное обнуление счетчика 21, то на выходе элемента И 12 появляется единичный сигнал, который поступает на 2 о вход элемента И 11, на другой вход которого поступает единичный сигнал с элемента НЕ 25. На выходе элемента И 11 формируется сигнал управления, который поступает на первый вход элемента ИЛИ 28 и далее на единичный вход триггера 32. Элемент И 11 формирует сигнал отказа также в ситуации, когда произошло одновременное обнуление счетчиков 21 и 22 при нулевом значении идентификатора, Такая ситуация возникает при кратных отказах в двух и более узлах уст ойства.аким образом, в предлагаемом микропрограммном устройстве управления осуществляется контроль правильности функционирования основных узлов и соответствия выполняемых микропрограмм. Кроме того, средства контроля в устройстве являются самопроверяемыми и позволяют блокировать работу устройства и фиксировать состояние элементов памяти в момент обнаружения отказа. Это позволяет существенно повысить надежность микропрограммногоустройства управления. Устройство для микропрограммного управления с контролем, содержащее генератор импульсов и дешифратор логических условий, выход которого соединен с информационным входом регистра логических условий, выходом подключенного к управляющим входам элементов И первой группы, установочные входы которых являются входами логических условий устройства, а выходы соединены с первыми входами буферного регистра, выход буферного регистра соединен с первыми входами элементов И второй группы, выходы которых подключенык первым входам регистра адреса, установочный вход которого является входом кода опе рации устройства, а выход соединен с информационным входом первого дешифратора, выход которого подключен к управляющему входу первого запоминающего блока, первым информационным выходом соединенного со вторым входом буферного регистра, вторым информационным выходом - с первым входом дешифратора логических условий И, первым счетным входом счетчика микрокоманд, третьим информационным выходом - со вторым входом дешифратора логических условий и информационным входом счетчика адреса, четвертым информационным выходом - со вторым входом регистра адреса, выходы счетчика микрокоманд через первый элемент И соединены с первым входом второго элемента И и через первый элемент НЕ - с первым входом третьего элемента И, выход первого элемента задержки годключен ко второму входу элемента И и через второй элемент задержки - к первому входу четвертого элемента И, выходом соединенного со вторыми входами элементов И второй группы, выход второго элемента И подключен к установочным входам регистра логических условий, буферного регистра, первого дешифратора и счетчика адресов, выходом соединенного с первым информационным входом второго дешифратора, выход которого подключен к управляющему входу второго запоминающего блока, информационный вход которого является информационным входом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности устройства, оно содержит третий элемент задержки, триггер, элемент ИЛИ, пятый, шестой, седьмой, восьмой и девятый элементы И, второй, третий и четвертый элементы НЕ, счетчик идентификаторов и дешифратор идентификааторов, первый и второй информационные входы которого соединены соответственно со вторым и третьим информационными выходами первого запоминающего блока, а выход - с информационным входом счетчика идентификаторов, обнуляющий вход которого подключен к управляющему выходу второго запоминающего блока и через второй элемент НЕ к первому входу шестого элемента И, а выходы через седьмой элемент И - ко второму входу шестого, к первому входу восьмого элементов И и ко входу третьего элемента НЕ, выход которого соединен с первым входом девятого элемента И, выход первого элемента И подключен ко вторым входам четвертого и девятого элементов И и через четвертый элемент НЕ - ко второму входу восьмого элемента И, выходы шестого, восьмого и девятого элементов И соединены с соответствующими входами элемента ИЛИ выходом подключенного к входу триггера, инверсный выход которого подсоединен к третьему входу второго, третьему входу четвертого и первому входу пятого элементов И, второй вход пятого элемента И подключен к выходу генератора импульсов, а809183 выход - ко входу первого элемента задержки и второму входу третьего элемента И, выходом соединенного со вторым информационным входом второго дешифратора и через третий элемент задержки - со вторым счетным входом счетчика микрокоманд. 1 ОИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР437072, кл. б 06 Г 9/12. 1",75.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке2472560, кл. 6 06 Р 9/16,04.04.77 (прототип).-Д1 2 выдкая Редактор Н. БушаевЗаказ 18 59ВН ИИПИпо д113035, Молиал ППП Составитель И. Техред А. Бойкас Тираж 756 Государственного к елам изобретений и сква, Ж - 35, Раушс Патент, г. Ужгород/2 =Ф2=0 АлексеевКорректор НПодписноемитета СССРоткрытийая наб., д. 4/5ул. Проектная, 4