Устройство для формирования команд

Союз Советских Сфцналнстнческмх Республик(5 ЦМ, Кл,з С 06 Г 9/32 с присоединением Заявки йоГосударственный комитет СССР о делам изобретений н открытий(54) УСТРОИСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ КОМАНД Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для расширения операционных Взможностей цВМ и программируемыХ цифровых устройств.Известны устройства формированйя и выполнения команд в вычислительюзх машинах, содержащее регистр команд, служащий для приема и анализа очеред. ной команды, блок формированияис- полнительных адресов, блок выработ" ки сигналов операций и связанные с регистром команд дешифратора счетчики, вспомогательныерегйстры. Для сокращения объема программ в этнх 15 устройствах используются различные приемы кодирования инФормации Х).;Недостатком этих устройств явля-. ется то; что для расширения. состава программируемых сигналов (например 20 сигналов для внешнего управления) необходимо введение новых операций, что, в свою очередь, требует значи-тельной доработки большинства их схем.Наиболее близким к предлагаемому 25 по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство управления с модификацией команд, .со держащее счетчик команд,. связанные с кодовыми магистралями регистр.кО манд и буфер операндов, дешифратор операций, схему управления команда-ми, схему модиФикации адресов. Схема управления командами при выполнении. безадресных операций обеспечивает выдачу. через магистральные усилители сигналов на внешние устройства. При этом тактированне выдачи управляется отдельным триггером, переключаемым по сигналам дешифратора операций. Через эту же схему осуществляется прием в устройство информации при выполнении операций опроса состояния внешних схем, что в целом обеспечивает прямое программное управление системными устройствами.Схемы модификации адресов позволяют Формировать новые команды на базе принимаемых команд, хранимых в памяти (2 .Недостатком данного устройства является то, что модификация обеспечивает Формирование новых команд только при обращениях к запоминающим устроствам и не позволяет получать новые операции или команды управления. В частности, такое расширение может быть достигнуто только при дополнении примененной системы команд новыми операциями, реализация которых требует значительного изменениясхем устройства. Это соответственноусложняет модернизацию действующихсистем и не позволяет применять устройство при разработке новых более.разветвленных систем. Кроме того, непредусмотрен аппаратный контроль устройства.Цель изобретения - повышение достоверности формирования команд и повышение быстродействия модификации 1 Окоманд.для достижения укаэанной цели вустройство, содержащее дешифраторопераций, регистр команд, группу регистров общего назначения, выдающуюи приемную кодовые магистрали, тактируемые выходные усилители и триггервнешней выдачи, единичный выход которого соединен с управляющими входами тактируемых выходных усилителей, входы установки в единицу и в 20ноль триггера внешней выдачи подключены соответственно к первому и вто"рому выходам дешифратора операций,третий выход которого соединен спервыми входами регистров общего назначения, вторые входы и выходы которых подключены поразрядно соответственно к приемной и выдающей кодовым магистралям, линии выдающей кодовой магистрали подключены к соответствующим входам тактируемых выходных усилителей, линии приемнойкодовой магистрали подключены ко входу регистра команд, первый выход которого соединен со входом дешифратора операций, второй выход регистракоманд подключен к выходящей кодовой магистрали, введены группа изэлементов И и и групп из к элементовИ выдачи(кс 2),и триггеров направлениявыдачи, триггер направления приема, 40группу служебных элементов И, триггер блокировки, в групп элементов Иприема, в элементов И, в триггеровнаправления приема, группу контрольных элементов И, триггер контроля, 4первый второй и третий элементы И,причем информационные входы элементов И выдачи группы и служебных элементов И группы подключены к соответствующим выходам тактируемых выходных усилителей, управляемые вхофды элементов И выдачи всех гРуппсоединены с единичным выходом соответствующего триггера направлениявыдачи, управлЯющие входы служебныхэлементов И группы соединены с нулевым выходом триггера блокировки,выходы элементов И приема каждойгруппы и выходы контрольных элементов И группы подключены к соответствующим линиям приемной кодовой ма- Огистрали, управляющие входы элементов И приема каждой группы соединены с выходом соответствующего элемента И, первый, второй и третий вхо:,ды каждого из которых подключены соответственно к четвертому выходу дешифратора операций, к единичному выходу соответствующего триггера направления приема и к нулевому выходу триггера контроля, управляющие входы контрольных элементов И группы соединены с выходом первого элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с четвертым выходом дешифратора операций и с единичным выходом триггера кон"троля, входы установки в единицу каж.дого из триггеров направления выдачии направления приема объединены совходами установки в ноль остальных од-.ноименных триггеров и соединены с выходами соответствующих служебных элементов И группы, к первому и второ- му управляющим выходам которых подключены соответственно входы установки в единицу и в ноль триггера контроля, второй выход дешифратора операций соединен с первым входом второго элемента И и со входом установки в ноль триггера блокировки, единичный выход которого подключен ко второму входу второго элемента И, выходкоторого соединен со входом установки в ноль триггера направления выдачи, к единичному выходу которого подключен первый вход третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом дешифратора операций, выход третьего эле" мента И подключен ко входу установки в единицу триггера блокировки, выходы триггеров направления выдачи, триггеров направления приема, триггера внешней выдачи, триггера контроля и триггера блокировки подключены к соответствующим входам группы контрольных элементов И, при этом входы всех групп элементов И приема и выходы всех групп элементов И выдачи являются соответственно входами и выходами устройства.На чертежефприведена функциональная схема устройства для формирования команд с контролем.Устройство содержит регистр 1 команд, регистры 2 общего назначения, триггер 3 внешней выдачи, тактируемые выходные усилители 4, дешифратор 5 операций, группу б изэлементов И выдаЧи, и групп 7 из к элементов И выдачи, и триггеров 8 направления выдачи, группу 9 служебных элементов И, триггер 10 блокировки, в групп 11элементов И приема, в элементов И 12,в триггеров 13 направления приема,группу 14 контрольных элементов И,первый. элемент И 15, триггер 16 контроля, второй и третий элементы И 17и 18, выдающую и приемную кодовые магистрали 19 и 20, триггер 21 направления выдачи, входы и выходы устойства 22 и 23.Устройство работает следующим об" разом.При функционировании помимо выполнения основных машинных операций действие устройства базируется на выполнении двух, реализуемых в устрой" стве прототипа, системных операций - прямой программной выдачи (ППВ) информации и прямого программного оп- росаППО) состояния внешних устройств. .Первая предназначена для подготовки направления выдачи или приема информации, а также для выдачи салой информации, вторая осуществляет прием информации от внешних схем и устройств. В исходном состоянии все триггеры.3,8,10,13 и 16 устройств находятсяв нулевом состоянии, вследствие чего тактируемые выходные усилители 4,группы элементов И выдачи 6 и 7,группы элементов И приема 11, а так"же группа контрольных элементов И 14за счет запрещающих сигналов, поступающих на их управляющие входы либонепосредственно с единичных выходовтриггеров 8 и триггера 21, либо че"рез элементы И 12 и 15 с единичныхвыходов триггеров 13,16, блокированы 25а группа служебных элементов И 9 засчет разрешающего сигнала, поступающего на их управляющие входы с нулевого выхода триггера блокировки 10,разблокирована. В этом состоянии,несмотря на то, что по кодовым магистралям 19 и 20 могут производитьсяпередачи информации (не относящиесяк наращиваемым операциям), на выходах устройства 23 сигналы отсутствуют, а сигналы со входов 22 в35устройство не пропускаются.При необходимости выдать сигналы в одну из внешних схем, подключенных к выходам групп из к элементов И выдачи 7 (внешние схемы на 40чертеже не показаны), программа подготавливает информацию в двух регистрах общего назначения 2, в одномиз которых позиционным кодом задается направление вццачи, а в другом 45собственно выдаваемая информация.Причем выдаваемая информация можетразмещаться только в разрядах,фиепересекающихсяф с разрядами,от" .водимыми для задания направления выдачи, приема и контроля (эти режимырассматриваются далее), что и определяет неполноразрядность групп изк элементов И выдачи 7. В частности,в рассматриваемом устройстве при32-х разрядной сетке кодовых магистралей 19 и 20 и 7 разрядах, отво.димых для задания направлений выдачи, приема и контроля, разрядностьгрупп из к элементов И выдачи 7 можетдостигать 32-7=35, т.е. 608 =32,к = 25.Состав собственно выдаваемой информации определяетсяфункциональнымназначением внешних схем и можетпредставлять собой унитарные аигна-. лы, наборы унитарных сигналов, либокодовые слова,После подготовки информации в регистрах 2 в устройстве по программепоследовательно выполняются две ко"манды а операциями ППВ. При выполнении первой из них сигналом.с первого выхода дешифратора операций 5устанавливается в 1 ф 1 ф состояниетриггер внешней выдачи 3, что разрешает прохсждение сигналов через,выходные усилители 4. В следующийтак; по сигналу с дешифратора 5 осуществляется выдача позиционного кодас регистра 2 в кодовую магистраль 19При этом на выходе соответствующегоразряда усилителей 4 появляется сиг-нал, который поступает на выходы элементов И соответствующих разрядов вгруппе 6 и группе служебных элементов И 9. Ввиду блокированного состояния группы элементов И 6 данныйсигнал на их выход 23 не пропускается, но через грудпу 9, которая открыта, он проМодит, переключая триггер заданного направления выдачи 8в единичное состояние. Одновременноподтверждаются нулевые состояния ос-,тальных триггеров 8 и триггера 21.В .следующий такт сигнал с второговыхода дешифратора 5 возвращает триггер внешней выдачи 3 в нулевое состояние, одновременно подтверждается нулевое состояние триггера блокировки 10.При выполнении второй команды блоки 1,2,4,5 и триггер 3 действуют аналогичным образом, однако в кодовуюмагистраль 19 выдается информация,подготовленная в другом регистре 2.При этом с выходов усилителей 4 данная информация уже пропускается навыход 23 той группы элементов И 7,триггер 8 которой в предыдущей команде был переключен в 1 ф состояние.При выдаче из устройства информации по полноразрядному направлениюв первой команде ППВ осуществлнетяустановка в 1 состояние триггера21, управляющего группой изэлементов И 6. При этом эти элементы Иоткрываются, а элементы И выдачидругих групп 7 закрываются нулевымсостоянием их триггеров 8. Переключение в ф 11 состояние триггера 21,связанного с группой из 1 элементовИ б, открывает также первый входтретьего элемента И 18. При выполнении в данном случае второй команды ППВ сигнал с первого выхода дешифратора 5 одновременно с установкой 1 состояние триггера внешней выдачи 3 через открытый элементИ 18 производит установку в 1состояние триггера блокировки 10,что закрывает группу служебных. элементов И 9, открывает первый входэлемента И 17Далее с регистра 2производится выдача полноразряднойинформации в кодовую магистраль 19,которая пройдя через открытые усилйтели 4(они открыты единичным состоянием триггера 3),поступает на входывсех групп 6,7 и 9.Однако на выходэтих групп и устройства 23 данная информация проходит только через открытую группу изэлементов И выдачиб, В следующий такт по сигналу совторого выхода дешифратора 5 одновременно со сбросом в 0 триггераенешней выдачи 3 производится установка в фО триггера блокировки 10и через открытый элемент И 17 триггера 21, управляющего группой из 2 элементов И выдачи б. После этого узлыустройства, связанные с выдачей информации, оказываются в исходном сосстоянии,Опрос состояния внешних схем производится также при выполнении двухпоследовательных команд, первая изкоторых, как и при выдаче информации,задает направление приема и содержит операцию ППВ, а вторая осуществляет прием опрошенной инфорйации в один из регистров 2 и содержит операцию ППО.Выполнение первой команды полностью аналогично рассмотренным случа" ям с той лишь разницей,что позиционный код направления приема задается соответственно в других (своих) разрядах кодовой магистрали (как и при выдаче данный код готовит программа на одном из регистров 2). При выполнении первой команды заданный триггер направления приема 13 устанавливается в 11 состояние, одновременно остальные триггеры 13 сбрасываются в ф 0, При этом сигнал с единичного выхода переключенного триггера 13 открывает первый вход своего элемента И 12, причем третьи входы у всех элементов И 12 ввиду нулевого.состояния триггера контроля 16 находятся уже в открытом состоянии.При выполнении второй команды, содержащей операцию ППО, вырабатывается сигнал на четвертом выходе дешифратора операций 5, который поступает на вторые входы элементов И 12 и 15, Однако на выход этот сигналпроходит только через тот элемент И 12, триггер направления приема 13которого находится в 1 состоянии.Далее прошедший сигнал опроса поступает на управляющий вход заданнойгруппы элементов И приема 11, лодклЮчая информацию, находящуюся на их информационных входах 22, к цепям приемной кодовой магистрали 20. Одновременно по сигналу с дешифратора 5 осуществляется запись информации, поступающей из приемной кодовой магистрали 20, на один из регистров 2.По окончанию операции ППО сигнал с четвертого выхода дешифратора 5 снимается, закрывая сработавший элемент И 12, что, в свою очередь, блокирует прохождение информации с входов 22 опрошенной группы элементов И приема 11 в кодовую магистраль 20,функционирование устройства охвачено логическим контролем, который реализуется с использованием группы контрольных элементов И 14 и триггера контроля 16. Выполнение режима контроля полностью аналогично опросу состояния внешних схем с той лишь разницей, что при выполнении первойкоманды операция ППВ задает установкув 11.состояние триггера контроля .16. При этом характернб тО, что ос Ъ тальные триггеры устройства 8,10,13и 21 не изменяют своего состояния,Переключение триггера контроля 16в " 1 фф состояние открывает первыйвход элеМента И 15 и закрывает ана логичные входы у всех элементов И 12.Соответственно при выполнении второйкоманды, содержащей операцию ППОподключенными к приемной кодовой магистрали 20 оказываются единичныевыходы всех триггеров устройства3,8,10,13,16 и 21, а также нулевыевыходы триггеров блокировки 10 иконтроля 16. Получение данной информации на регистр 2 позволяет путемвыполнения программных опвраций сравнить отработанное .устройством состояние с задававшимся. При этом в устройстве полностью обеспечиваетсяфвклиниваниеф контрольных обраще"ний междУ командами рабочих обраще"ний. Отключение контроля осуществлятся путем выполнения команды с.опеацией ППВ, задающей установку вф.0 триггера контроля 16Предлагаемое устройство дает воз можность наращивать системные команды управления, что осуществляетсябез изменения (увеличения) составаопераций используемой системы команд,следовательноф в значительной степе ни расширяет функциональные возможности ЦВМ, либо цифровых программируемых устройств, применяющих данноеустройство, Причем в устройстве полностью сохранен состав системных операций прототипа, т.е. наращиваниеосуществляется без каких-либо видоизменений или фущемлений операций, реализуемых в устройстве. Кро-ме того устройство характеризуетсяпростотой построения и минимальнымизатратами, связанными с введениемсхем в ЦВМ или систему, при этомпредложенные решения не требуют доработок его основных узлов: регистра команд, дешифратора операций, регищ 0 стров общего назначения, устройствамодификации адресов и т.д. Предлага.емое устройство обладает высокой достоверностью срабатывания, которая обеспечивается широкими возможностями проведения как оперативного логического контроля его состояния, так и глубокой тестовой проверки его работоспособности, В частности, пан любой выдаче информации после зада ния направления выдачи имеется возможность опросить состояние триггеров устройства и убедиться в правиль ности отработки заданного направле,ния. Аналогична организация контроля и отработки заданных направлений при ема, она лишь требует выполнения одной дополнительной команды - сброса в фО триггера контроля. При этом существенным является то, что любые контрольные операции могут быть фвклиненыф между рабочими обращениями, никак не влияя на общую правильность их выполнения. Более тбго, для сокращения числа выполнений койтрольных команд триггер контроля может устанавливаться в фф 1 фф и.Офю состояние одновременно с рабочими установками триггеров направлений выдачи или приема. Высокая достоверность обеспечивается и принятой организацией формирования неполиораз" рядной и полноразрядной выдачи сигналов, В частности, в последнем случае за счет работы триггера блокировки и группы служебных, элементов И обеспечивается автоматическая блокировка попадания информационных сигналов при полноразрядной выдаче в триггеры устройства и наоборот, 1 попадания сигналов установки триггеров устройства на выход полноразрядной группы элементов И выдачи. Возможности организации глубокой тестовой проверки работоспособности устройства обеспечиваются тем, что программа, установив в ф 1 ф триггер контроля, может в разных вариантах проверить правильность установок и сбросов триггеров устройства. При этом правильность работы триггеров . внешней выдачи и блокировки, ко".орые программно не управляевы, может быть оценена по правильной работе остальных триггеров и получению.постоянного значения кода ефОфф их собственного состояния.Формула изобретенияУстройство для Формирования команд, содержащее дешифратор операций, регистр команд, группу регистров общего назначения, выдающую,и приемную кодовые магистрали, тактируемые выходные усилители и триггер внешней выдачи, единичный выход которого соединен с управляющими вхо" дами тактируемых выходных усилителей, входы установки в единицу и в ноль триггера внешней выдачи подключены соответственно к первому и второму выходам дешифратора операций, третий выход которого соединен с первыми входами регистров общего назначения, вторые входы и выходы кото-рых подключены поразрядно соответственно к приемной и выдающей кодовым магистралям, линии выдающей ко 5 довой магистрали подключены к соот-ветствующим входам тактируемых выходных усилителей, линии приемнойкодовой магистрали подключены ковходу регистра команд, первый выход1 О которого соединен со входом дешифратора операций, второй выход регистракоманд подключен к выдающей кодовоймагистрали, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения достоверности Формирования команд и повыше 15 ния быстродействия модификации команд, оно содержит группу из Й элементов И и и групп из к элементов Ивыдачи (ксй), и триггеров направления выдачи, триггер направления вы дачи, группу служебных элементов И,триггер блокировки, а групп элементов И приема, а элементов И, ш триггеров направления приема, группу контрольных экие.ентов И, триггер конт .роля, первый, второй и третий элементы И, причем инФормационные входыэлементов И выдачи группы и служебных элементов И группы подключенык соответствующим выходам тактируеьыхвыходных усилителей, управляющие входы элементов И выдачи всех групп соединены с единичным выходом соответствующего триггера направления выдачи,управляющие входы служебных элемен.тов И группы соединены с нулевым выходом триггера блокировки, выходы элементов И приема каждой группы и выходы контрольных элементов И группыподключены к соответствующим линиямприемной кодовой магистрали, управ ляющие входы элементов И приема каждой группы соединены с выходом соответствующего элемента И, первый, вто.рой и третий входы каждого из которых подключены соотвественно к чет вертому выходу дешифратора операций,.к единичному выходу соответствующеготриггера направления приема и к нулевому выходу триггера контроля,управляющие входы контрольных элементов Игруппы соединены с выходом первого 50 элемента И,первый и второй входы ко-, .торого соединены соответственно счетвертым выходом дешифратора операций и с еднйичным выходом триггераконтроля, входы установки в,единицу 55 каждого из триггеров направления выдачи и направления приема обаединенысо входами установки в ноль остальныходноименных триггеров и соединены свыходами соответствующих служебных до элементов И группы,к первому и второму управляющим выходамкоторых подключены соответственно входы установкив единицу и в ноль триггера контроля,второй выход дешифратора операцийсоединен с первым входом второго эле87 3241 12 НИИПИ Заказ 9049/75 Тираж 748 Подписное филиал ППП Патент, г.ужгород, Ул.Проектная,4 мента И и со входом установки в нольтриггера блокировки, единичный выход которого подключен ко второмувходу второго элемента И, выход которого соединен со входом установкив ноль триггера направления выдачи,к единичному выходу которого подключен первый вход третьего элемента И,второй вход которого соединен с первым выходом дешифратора операций,выход третьего элемента И подключенко входу установки в единицу триггера блокировки, выходы триггеров направления выдачи, триггеров направления приема, триггера внешней выдачи, триггера контроля и триггера блокировкн подключены к соответствующимвходам группы контрольных элементовИ, при этом входы всех групп элементов И приема и выходы всех групп элементов И выдачи являются соответственно входами и выходами устройства. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Журавлев Ю.П. Системное проектирование управляющих ЦВМ. М., фСоветское радио, 1974.2, Хетагуров Я.А., Малышевский В.В. Потураев О.С, Основы инженерного проектирования УЦВМ. М., "фСоветсткое радио, 1972 (прототип) .