Микропрограммное устройство управления с исправлением ошибок

.81 (21 инкиприсоединением23) ПриоритетОпубликован 3 Ьоударстеснный квинт СССР но делам нзобретенн н открытнйлик ат ии опис В,А.Колосков П.Колоскова и А,П,Т изобретени 1) Заявите Курский политехнический инсти 5 Й) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕН С ИСПРАВЛЕНИЕМ ОШИБОК в и адресанаетсяреса поввыполИзобретение относится к вычис тельной технике, а,именно к устройствам программного и микропро граммного управления повышенной надежности,Известно устройство для обработки нарушений работы вычислительных машин, управляемых микропрограммами, содержащее память микропрограмм регистр адреса, регистр микрокоманд запоминающий регистр адреса повтора, счетчик адреса, схема управлени возвратом, устройство отработки дан ных, схема контроля и схема передаПри считывании из памяти екоторых микрокоманд запоми очки возврата на регистр ад ора. Повторное считывание и ение микропрограммы с точки возрата пооизводится при обнаружении ошибки схемоь контроля, Классификаия выявленной ошибки как постоян. - ой производится после фиксированго числа повторений одинаково для сех повторяемых участков 1 .Недостатком данного устройства является отсутствие возможности изменения числа повторов различных микрокоманд с целью достижения максимальной исправляющей способности каждого отдельного повторяемого участ ка. Кроме того, в устройстве не предусматривается исправление случайных ошибок, пропущенных схемой контроля,Известен также микропрограммныйпроцессор с восстановлением при сбоях,содержащий арифметикологическийблок, блок управления, блок регистров, память микрокоманд, регистрыадреса и микрокоманд, ОЗУ, блок контроля, счетчик сбоев, регистр адресаповтора, входную и выходную магистрали, группы элементов И2 1.Недостатком устройства являетсято, что при обнаружении ошибки производится повторное выполнение ошибоч"ной микрокоманды, Число повторенийпри ошибке определяется разрядностьюсчетчика сбоев и не изменяется при переходе от микрокоманды к микрокоманде, исходя из реального времени обработки на их выполнение, При этомсбои, длительность которых превышаетвремя повторных выполнений микрокоманд, фиксируются как отказы. Наличие в ряде случаев резерва времени, в течение которого можно было быустранить влияние обнаруженных блоком контроля сбоев, а также исправитьи необнаруженные сбои в данном устройстве не используетая. 15 Наиболее близким к предлагаемому по техницескиму решению является микропрограммное устройство с исправлением ошибок, содержащее память микропрограмм, регистр адреса, регистр микро- команд, регистр адреса повтора, ассоциативная память, блок отсчета времени, блок контроля, четыре группы элементов И, триггер и два элемента И 31.8 отличие от рассмотренных выше устройств в прототипе в качестве критерия различения сбоя от отказа используется безошибочное выполнение участка микропрограммы хотя бы один раз не на заданном числе повторов, а на заданном промежутке времени, При этом максимально используется резерв времени, который остается для ряда участков микропрограмм после фиксированного числа повторов этих участков с тем, цтобы увеличить число повторных вычислений и уменьшить вероятность ложной интерпретации сбоя или4 В отказа, Однако при этом исправляются лишь те ошибки, которые были обнаружены блоком контроля, несмотря на то, цто результатами сбоя может быть значительное число ошибок в ходе выполнения, микропрограмм 1,например лож 45 ные переходы на новые уцастки микропоограмм ), которые пропускаются апнаратурой контроля. Увеличение обнаруживающей способности схем контроля известными методами потребует значительных аппаратурных затрат и не дает эффективного решения.В то же время на участках реализуемых микропрограмм присутствует значительное число циклических фрагментов из одной и более микрокоманд, выполняемых многократно, Время ис полнения любого циклического фрагмента, проявляемое как задержка в реализации охватывающего данный цикл участка, можно использовать для устранения необнаруженных блоком контроля ошибок путем повторного выполнения участка микропрограммы с последней точки возврата. Поскольку такое решение не потребует введения аппаратурной избыточности, то более целесообразным представляется использование для увеличения числа исправляемых случайных ошибок принудительного перезапуска микропрограм. мы при попадании в цикл без соответствующего увеличения контрольного оборудования.(роме того, в качестве недостатка прототипа следует отметить утрату устройством способности к восстановлению при ошибочном считывании из ассоциативной памяти промежутка времени для конкретного участка, в течение которого может быть исправлена ошибка.Цель изобретения - повышение надежности путем увеличения колицества исправляемых случайных ошибок,Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления с исправлением ошибок, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, регистр адреса повтора блок ассоциативной памяти, информационный регистр, первый и второй блоки сверток по модулю два, счетчик времени, генератор импульсов, четыре блока элементов И, два элемента И и первый элемент НБ, причем выход блока памят ти микрокоманд соединен с входом ре" гистра микрокоманд. выход которого соединен с первь:ми входами первого и второго блоков элементов И и входом первого блока свертки по модулю два, выход второго блока элементов И соединен с входом регистра адреса повтора, выход которого соединен с первым входом третьего блока элементов И, выходы первого и третьего блоков элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами регистра адреса, выход которого соединен с входом блока памяти микрокоманд и, входом блока ассоциативной памяти, выход блока ассоциативной памяти соединен с входом информационного регистра, первый выход которого сое" динен с первым входом четвертого блока элементов И и входом второгоблока свертки по модулю два, второйвыход информационного регистра соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами второго блокасвертки по модулю два, выходы первого и второго элементов И соединенысоответственно с вторым входом четвертого блока элементов И и первым 1 Оуправляющим входом счетчика времени,выход генератора импульсов и четвертого блока элементов И соединены соответственно со счетным и вторым управляющим входами счетчика времени, 5выход которого является выходом устройства и через первый элемент НЕсоединен с вторым входом третьегоблока элементов И, введены третий элемент И, элемент ИЛИ и второй элемент 20НЕ, причем третий выход информацион".ного регистра соединен с первым входом элемента ИЛИ и через второй элемент НЕ с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с 25вторым входом первого блока элементов И, первый и второй выходы первого блока свертки по модулю два соединены соответственно с вторымивходами третьего элемента И и элемен- зота ИЛИ, выход которого соединен стретьим входом третьего блока элементов И, второй выход информационногорегистра соединен с вторым входомвторого блока элементов И.На чертеже. приведена схема микропрограммного устройства управления сисправлением ошибок,В его состав входят блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 микроко вманд, регистр 3 адреса, блок ч ассоциативной памяти, информационный регистр. 5, регистр 6 адреса повтора, блоки 7-10элементов И, элементы И 11-13, элемент ИЛИ 1 ч, первый 15 и второй 16 45блоки сверток по модулю два, первый17 и второй 18 элементы НЕ, счетчик19 времени и генератор 20 импульсов. Блок 1 памяти микрокоманд пред 50 назначен для хранения рабочих микропрограмм, предварительно разбитых на повторяемые участки, Блок 11 ассоциативной памяти хранит допустимые интервалы времени обработки каждого из участков, выбираемые из нее на инфор 55 мационный регистр 5 по признаку адреса последней микрокоманды повторяемого участка и заносимые в счетчик 19 времени как начальная установка по информационным входам,Устройство работает следующим образом.Перед записью в память микрокоманд на каждом повторяемом участке выделяют циклические фрагменты из одной или нескольких микрокоманд) и в местах зацикливания вместо связей к ранее пройденным микрокомандам предусматривают переход к специально введенной микрокоманде, указывающей на циклический характер микропрограммы и позволяющей перейти к микрокоманде, адрес которой указан в регистре 6 адреса повтора. Независимоот числа циклов вводят одну дополнительную микрокоманду на всю микоопрограмму и при формировании на регистре 3 адреса номера (или адресаэтой микрокоманды на выходе регистра5 вырабатывается сигнал об исполнении цикла, позволяющий использоватьв качестве адреса следующей микрокоманды содержимое регистра 6 адресаповтора.Сигналы на выходах блока 15 и 16соответствуют безошибочной работеблока 1 памяти микрокоманд и правильному считыванию из блока 1 ассоциативной памяти кода интервала времени. При ошибке в работе блока 1 памяти микрокоманд и неправильном считывании кода допустимого времени обработки участка из блока М ассоциативной памяти на выходах блоков 15 и 16 вырабатываются соответственно сигналы наличия ошибки в работе блоков 1 и 4..Перед началом выполнения очередного участка микропрограммы ( параллельно выполнению, последней микрокоманды предыдущего участка ) на выходе инФормационного регистра 5 блока ч ассоциативной памяти появляется сигнал считывания, свидетельствующий о наличии на выходе информации допустимого времени обработки участ ка. При правильном считывании времени обработки участка из блока 1 ассоциативной памяти (сигнал на выходе блока 16 ) производится передача адреса начала повторных вычислений на регистр 6 адреса повтора и начальная установка счетчика 19 времени на отсчет интервала времени характерного для данного участка.Если в момент перехода к очередному участку микропрограммы интервал985789 времени из блока 1 ассоциативной памяти считан неверно сигнал на выходе блока 16 ), то в счетчике 19 времени подачей сигнала на установочный вход счетчика устанавливается минимальный резерв времени обработки,характерный для микропрограммы и используемый в качестве начальной установки, а в регистре 6 адреса повтора записывается адрес точки возврата. При установке минимального(постоянного для всей микропрограммь) резерва времени устройство нетеряет способности к восстановлениюи при обнаружении ошибки повторяемые 15вычисления проводятся в пределах этого времени,При реализации рабочей микропрограммы адрес очередной микрокомандыпоступает из регистра 2 микрокоманд 2 Она регистр 3 адреса только при отсутствии ошибки а блоке 1 и отсутствии режима циклического повтора, очем свидетельствуе г единичный сигнал на выходе 13 элемента И. %При обнаружении ошибки в процессевыполнения участка микропрограммы,сигнал на выходе блока 1), если неисчерпан запас времени на участок,произВодится перезагуск микоопрограм 30мь, с начала участка. Адрес налачаучастка передается на регистр 3 адреса из регистра б адреса повтора.Повторные выполнения прекращаются при Оезошибоцном исполнении участ-Зка микропрограммы от начала до конца, либо при появлении сигнала об окон-,:,и запаса времени на втором вьходесчегика 19 времени, Сигнал отказазыр:батыасетсг 1 а устройстве при окон-;,ча,:и 1 агаса арсмени на участок пригереполнении счетчика 19 времени,Е случае попадания в циклы нали -чие сигнала на выходе регистра 5 )даже при отсутствии сигнала об ошибке производится перезапуск микропрограммы с начала участка,Повторное выполнение микропрограммы с последней точки повтора поз 56 аоляет возобновить результат, Если до псп."дания а цикл блоком 15 была зафиксрОаана Ошибка то В изВестных устройствах это приВдило к неправиль ой реализаи 1 микэопро раммы При.5 нудительный Возврат в начало участкапо содержимому регистра 6 при попадании в цикл позволяет в предлагаемом устройстве исгравить случайную ошибкубез ее обнаружения ) путем обновления результата.Кроме того, что дифференцированный учет резервов времени различных участков позволяет изменять допустимое число повторов при переходе от участка к участку, установка счетчика 19 времени в устройстве на фиксированный для микропрограммы интервал а периоды ошибочной работы блокаассоциативной памяти обеспечивает сохранение за устройством восстанавливающих свойств и увеличивает число исправляемых случайных ошибок, а введение принудительного перезапуска при попадании в цикл дает возможность исправить ошибки, пропущенные блоком контроля и тем самым повысить надежность устройства.При этом уаепичение надежности достигается в устройстве практически без дополнительных затрат оборудования, которые сводятся к введению средств распознавания циклического режима а ассоциативной памят, Замедление а аьполнении участка микропрограммы из-за принудительных повторов определяется числом микрокоманд, выпОлняемьх ОднократнО от начала участ ка до вхождения в цикл, и является не незначительным по сравнению с допустимым временем обработки участка,Значительньй эфект предлагаемое устройство может дать при использовании его для целей программного и микропрограммного логического управления а реальном времени, В системах логического управления при наличии большого процента гогических условий ожидания 1 цикгоа из одной микрокоманды, и а связи с инерционностью объектов управления имеется значительный резерв времени, который может быть использован для исправления ошибок с помощью предлагаемого технического решения. Формула изобретения Микропрограммное устройство уравления с исправлением Ошибок, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, регистр адреса повтора, блок ассоциативной памяти, 1 НФормационный регистр, первый и второй блоки сверток по модулю два, счетчик времени, генератор импульсов, четыре бло9857 ка элементов И, два элемента И ипервый элемент НЕ, причем выход блока памяти микрокоманд соединен с входом регистра микрокоманд, выход которого соединен с первыми входамипервого и второго блоков элементов Ии входом первого блока свертки помодулю два, выход второго блока элементов И соединен с входом регистраадреса повтора, выход которого сое- Одинен с первым входом третьего блока элементов И, выходы первого итретьего блоков элементов И соединены соответственно с первым и вторым входами регистра адреса, выход 15которого соединен с входом блока памяти микрокоманд и входом блока ассоциативной памяти, выход блока ассоциативной памяти соединен с входоминформационного регистра, первый вы- щход которого соединен с первым входомчетвертого блока элементов И и входомвторого блока свертки по модулю два,второй выход информационного регистра соединен с первыми входами первого и второго элементов И, вторые входы которых соединены соответственнос первым и вторым выходами второгоблока свертки по модулю два, выходыпервого и второго элементов Исое- Звдинены соответственно с вторым вхо"дом четвертого блока элементов И ипервым управляющим входом счетчикавремени, выход генератора импульсови четвертого блока элементов И соеди. 89 10иены соответственно со счетным и вторым управляющим входами счетчикавремени, выход которого является вьюходом устройства и через первый элемент НЕ соединен с вторым входомтретьего блока элементов И, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с .целью повышения надежности, в устройство введены третий элемент И, элемент ИЛИ и второй элемент НЕ, причемтретий выход информационного регистра соединен с первым входом элемента ИЛИ и через второй элемент НЕс первым входом третьего элемен"та И, выход которого соединен с вторым входом первого блока элементовИ, первый и второй выходы первогоблока свертки по модулю два соединены соответственно с вторыми входами третьего элемента И и элементаИЛИ выход которого соединен с третьим входом третьего блока элементовИ, второй выход информационного ре;гистра соединен с вторым входом второго блока элементов И,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Франции У 2065898,кл. С. 06 Г 11/00, опублик. 1971. 2. Авторское свидетельство СССР йф 470806, кл. О 06 Г 11/00, 19753. Авторское свидетельство СССР й 741267 -кл. 6 06 Г 9/14, 1978 (прототип) .985789 Заказ 10166/69 Тираж 731 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. ч/5