Микропрограммное устройство управления с контролем переходов

СООЗ СО СНИХСКИХ РЕ др 06 Р 9/22% ЫЙ КОМИТЕТ СССРРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЮ ГОСУД АРСТВЕННПО ДЕЛАМ И РЕТЕНИ ОПИСАНИЕ ИЗН АВТОРСНСМУ ЮДП ВАЛЬС ТВУ.(21) 3364093/18-24 вход которого подключен ко входу на 22) 15.12.81 чальной установки устройства, к ус 46). 15.05.83, Бюл. 9 1 тановочному входу блока сравйения72) Ю,я,Пушкарев, Д.В.Иолонский . и к первому входу элемента ИЛИ, вто и Р,Г,Степанцов . . Рой вход которого связан свыходомпервого элемента И,.инверсный вход ,. (53) .681,З 25(088.8) :которого соединен с первы входом(56):1 Авторское свидетельство СССР блока сравнения, аторой вход элеР 711573,:.кл. 6 06.:Р 11/00, 1977,мента И связан с первым выходом распределителя импульсов, второй, тре 2. Авторское. свидетельство СССР . тай и четвертый выходы которого соеди,по заявке В 2954372/24,кл.6 06 Г 9/22, вени соответственно с тактовыми входа- , 29.09.81(прототип 1, ;ми регистрамикрокоманд,блока сравне .ния.и;регистра адреса, установочный вход54)(57) МИКРОПРОГРАИИНОЕ ууСТРОИСТ- которого соединен с входом начальВО УПРАВЛЕНИЙ. С КОНТРОЛЕМ ПЕРЕХОЙОВф ной устаиовки:устройства, управляюсодержааее. блок памяти микрокоманд, .:щий и информационный входы регистра фрегйстр Вдреса, регистр.микрокоманд адреса соединены соответственноблок упраЭлеййя переХойаии, блок сравие- с управляющим выходом блока управиия,блок.ассоцнативной.памяти,распреде- ления переходами и вторым входом блолитель,:импульсов. элемент И, эле-ка ассоциативной памяти. выход ремент МЯи,. причем первый вход блока: :гистрамикрокомандн выход блока срав-управления переходами является уп" . неиия являются соответственно управ рравляющим входом устройства, инфор- .ляющим и сигнальным выходами устрой,мацноиный вход блока "управлейия ства, о т л и ч а ю щ е е с я тем,переходами соедииен,а первым выхо- что с целью повышения достоверностидом регистра.микрокоманд, второй икойтроля переходов, в него введенытретий выходы которого. связаны аоот-.- :счетчик контроля и второй элемент и.ветствеийо с входом выбора условия причеминформационный вход счетчика . блока. управления переходами и первим контроля связан с выходом блока асвходси блока ассоциативной Памяти, социативной памяти вход сброса ивторой вход которого соединен с ин- счетный вход счетчйка контроля соеФормационным выходом блока управле- дийенй соответственно с. выходом элния переходами. управляющий выход мента ИЛИ и с выходом второго. элеиен"которого подключен к управляющему та И, первый и второй входы которовходу: блока сравнения, первый инфор-. го связаны соответственно с управмационный вход которого связан с вы- ляющим вьвсодаюр блока управления.ходом .регистра адреса и входом блока переходами,и первым выходом распредепамяти микрокоманд, выход которого лителя ившулъсов, выход счетчика консоединен с информационным входом ре- роля подключен к второму информацигистрамйкрокоманд, установочный онному входу блока сравнения.Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам микроцрограймного управления.повыаенной надежности,Известно микропрограммное устройство с контролем переходов, содержащее блок памяти микрокоманд,региСтр адреса, регистр микрокоманд, блок сравнения, блок управления переходами и сдвйгающий регистр.1 3. 10Однако известное устройство не об.наруживает 1 ложные" условные переходы между участками с одинаковой конфигурацией, не контролирует безуслов-.ные переходы. ОНаиболее близким по техническойсущности к изобретению является микропрограммное устройство управления с,контролем переходов, содержащее блокпамяти микрокоманд регистр адреса ррегистр микрокоманд, блок сравнения,блок управления переходами, блок ассоциатнвной памяти, регистр контроля,распределитель Ющульсов, элемент И,и элемент ИЛИ 2.Данное устройство койтролируетвыполнение только условных переходовв микропрограмме, вследствие чего об-наруживаются только ложные переходы .по условию. Кроме того, если ложнымиоказыв Ся безусловные переход ЗОпропуски. воззраты внутри линейногоучастка между двумя условными перехо-,дами, то они оказываются не обнаруженными.Цель изобретения - повыаение досто 35верности контроля переходов.Поставленная цель достигается тем,что в устройство эикропрограммиогоуправления с контролем содержащееблок памяти макрокоманд, .регистр адреса, регистр микрокомайд, блок управ"ления,переходами, блок сравненияблок ассоциативной памяти, распреде-,литель импульсов, элемент И н эле.мент ИЛИ, причем первый вход блока:упраэленйя переходами является управляющим входск устройства, информационный вход блока управления переходами соединен с первым выходомрегистра микрокоманд. второй и тре.тий выходы которого сэязаны соответственно с.входом выбора условия блока управления переходамн и первым.входом блока ассоциативной памяти.второй вход .которого соединен с ин-.Формационным зыходом блока упраэле-55ния переходамиуправляющий выход ко;торого "подключен к управляющему вхо-,ду блока сравнения первый информационный вход которого. связан с выходом регистра адреса и входом блока 6 Опамяти микрокаианд, выход которогосоединен с. ваФориациоиним.входом ре-.гистра.микрсжойанд, установочныйвход которого подключен ко входу начальной - установки устройства к установочному входу блока сравнения и к первому входу элемента ИЛИ, второй вход которого связан с выходом первого элемента И, инверсный вход которого соединен с первым входом блока сравнения, второй вход.,элемента,И сэязан с первым выходом распределителя импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с" тактоэыми входами регистра микрокоманд, блок сравнения и регистра адреса, установочный вход которого соединен с входом на чальной установки устройства, управляющий и информационный входы регистра адреса соединены соответственно с управляющим выходом блока управления переходами и вторым входом блока ассоциативной памяти, выход регистра микрокоманд и выход блока сравнения являются соответственно управляющим и сигнальным выходами устройства, введены счетчик контроля и второй элемент И. причем информационный вход счетчика контроля сэязан ,с выходом блока ассоциативной памяти. вход сброса и счетный вход счетчика контроля соединены соответственно с выходом элемента ИЛИ и выходом второго элемента И, первый н второй входы которого связаны соответственно с управляющим выходом блока управле:ния переходами и первым выходом распределителя импульсов, выход счетчика контроля подключен к второму информационному входу блока сравнения.На Фиг.1 изображена структурная схема предлагаемого устройства: на Фиг.2 - то же, блока управления переходами на Фиг,3 - то же,блока сравнения на Фиг.4 - то же,распределителя импульсоэ; на Фиг.5 - алгоритм микропрограммы; на фиг.бвременнаи диаграмма работы устройства.Иикропрограюжое устройство уп" равления с контролем переходов содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 адреса, регистр 3. микро- команд, выход 4 которого является управляющим выходом устройства, блок 5 управления.переходами.вход б которого является управляющим входом устройства; блок 7 срав-, ,нения, выход 8 которого является сиг- нальным выходом устройства, блок 9 ассоциативной памяти, счетчик 10 контроля, первый й второй элементы 11 и. 12 И, элемент 13 ИЛИ, распределитель 14 импульсоэ, вход 15 начальной установки устройства.Выход блока 1,памяти микрокомаид соединен с инФормационным входом регистра 3 микроксйаанд, первый выход ,которого соединен с информационным входом блока 5 управления переходами. Второй выход регистра .3 микрокомаид соединен с входом выбора условия бло-,. ка 5 управления переходами. Третий выход регистра 3 микрокоманд соединен с информационным входом регистра 2 адреса и адресным .входом блока 9 ассоциативной памяти. Информационный выход блока 5 управления пере- .5 ходами соединен с входами младшего разряда блока 9 ассоциативной памяти и регистра 2 адреса. Управляющий выход блоха 5 управления переходами соединен с инверсным входом злемен та 11 И, входом элемента 12 И и оазрешающим входом блока 7 сюавнения, Вторые входы элементов 11 и 12 И соединены с первым выходом распределителя 14 импульсов, второй, третий и. четвертый выходы. которого соединены с входом занесения соответственно, регистра 3 микрокоманд, регистра 2 адреса и блока 7 сравнения. Выход регистра 2 адреса соединен с адресным входом блока 1 памяти микрокоманд и первым информационным входом блока 7 сравнения, второй информационный вход которого соединен с выходом счетчика 10 контроля. Вход сто; .са счетчика 10 контроля соединен с выходом элемента 13 ИЛИ, счетный вход - с выходом элемента 12 И, а информационный вход соединен с выходом блока 9 ассоциативной памяти. установочные входы регистра 3 микро команд, регистра 2 адреса, блока 7 сравнения, распределителя 14 импульсов и вход элемента 13 ИЛИ соединены с входом 15 начальной установки устройства 35Блок 5 управления. переходами. (фиг,2),содержит дешифратор 16, группу элементов 17 И и .элемент 18 ЙЛИ Вход дешифратора 16 является входом выбора условия блока 5 управления переходами, ВыходЫ дешнфратора 16 соединены с первыми входами элементов 17 и. Второй вход первого элемента 17 И является информационным входом блока 5 унравлейия переходами. Вторые входы остальньщ элементов. 17 И являются управлякщям входом б . устройстваВыходы элементов 17 Йсоединены со входами элемента 18.ИЛИ;. выход которого является информационнымвыходом. блока 5 управления пере ходами, Первый выход дешифратора 16 является управляющим выходом блока 5. управления переходами.Блок 7 сравнения Фиг.3) содержит схему 19 совпадения, элемент 20 И и 55 триггер 21. Входы схемы 19 совладения являются информационными входами блока 7 сравнения. Выход схемы 19 совпадения соединен с инверсным входом элемента 20 И. второй инверсный вход которого является разрешающим входом блока 7 сравнения, Третий вход элемента 20. И является входом занесения блока. 7 сравнения, Выход элемента 20 И соединен с установочным входом триггера 21, вход сброса 6 которого является установочным входом блока 7 сравнения. Выход триггера 21 является сигнальным выходом 8устройства,Распределитель 14 импульсов (фиг.4)содержит генератор 22 импульсов, счетчик 23 и дешифратор 24, Выход генератора 22 подключен к счетному входу счетчика 23 и стробирующему инверсному входу дешифратора 24, выходыкоторого являются выходами распределителя 14 импульсов, Вход сбросасчетчика 23 является установочным входом распределителя 14 импульсовВыход счетчика 23 соединен с управляющим входом дешифратора 24На фиг. 5 показан пример алгоритмамикропрограммы, Символами ,;обозна-чены микрокоманды, в которых выполняются безусловные переходы. Символами А,. обозначены микрокоманды, в которых выполняются условные переходы.На фиг.б показана временная диаг-,рамма работы устройства, согласнокоторой позициями 25-28 обозначеныимпульсы соответственно на первом.втором, третьем и четвертом выходахраспределителя 14 импульсов; 29 - сигнал на управляющем выходе блока 5 управления переходами; 30 - импульсы навыходе элемента 12 Й; 31 - импульсына выходе элемента 13 ИЛИ; 32 - импульсы иа выходе элемента 20 И; 33сигнал начальной установки на входе 15 устройства.Работа устройства основана на том,что при выполнении каждого условногоперехода в микропрограмме производится сравнение текущего адреса, содержа.;щегося в регистре 2 адреса, с контрольным - хранящимся в счетчике 10контроля, формирование контрольногоадреса для текущего перехода начина-.ется при выполнении предыдущего перехода, в ког из блока 9 ассоциативнойпамяти выбираются и заносятся в счетчик 10 контроля контрольный код. Значение этого кода меньше (или больше)адреса, при котором осуществляетсятекущий переход, на число, равноеколичеству микрокоманд на участкемежду предыдущим и текущим условными переходами. По мере выполненияучастка микропрограммы между предыдущим и текущим условными переходамипроизводцтся последовательное уве:личение или уменьшение ) содержимого счетчика 10 контроля. Таким об:разом, если участок микропрограммыпройден верно, то адрес, при котором осуществляется текущий условный:переход, равен сформированному в счетчике 10 контроля. Одновременно ( спроведением контроля на текущем условном переходе 1 из блока 9 ассоциативной памяти выбирается и заносит,ся в счетчик контрольный код, на ос:новании которого затем Формируетсяусловного перехода и т.д. Исключение составляет только первый условный переход в микропрограмме, так как он не имеет предыдущего, Для не- го контрольный код подготавливается по сигналу начальной установки. При 5 этом значение контрольного кода меньше (или больше ) адреса, при котором выполняется первый условный переход, на число, величина которого на единицу больше количества микро О команд в начальном участке микропрограммы.Сравнение текущего адреса с контрольным осуществляется в блоке 7 сравнения, который в случае несовпадения указанных адресов вырабатывает сигнал ошибки.Работа предлагаемого устройства рассматривается на примере выполнения алгоритма микропрограммы, показанного на Фиг.5 (действия в устройстве производятся в соответствии с временной диаграммой на Фиг.б е, о).На вход 15 устройства подается сигнал 33 начальной установки, по которому регистр 2 адреса и регистр 3 микрокоманд, счетчик 23 и тригГер 21 устанавливаются в ноль. С первого выхода регистра 3 микрокоманд на адресные входы блока 9 ассоциатив- ной памяти и регистра 2 адреса по ступает равная нулю адресная часть микрокоманды без младшего разряда. Со второго выхода регистра 3 микро- команд на вход выбора условия блока 5 управления переходами поступа ет равный нулю номер проверяемого условия. По этому номеру на первом выходе дешифратора 1 б вырабатывается единичный сигнал. При этом открывается элемент 17 И и на информационный выход блока 5 управления переходами поступает через первый элемент 17 И и элемент 18 ИЛИ сигнал с, инФормационного входа, на который поступает младший разряд адресной части микрокоманды с третьего выхода регистра 3 микрокоманд. Из блока 9 ассоциативной памяти по нулевому адресу выбирается.контрольный код для первого условного перехода А. Контрольный код поступает 50 на инФормационный вход счетчика 10 контроля и по сигналу 31 заносится в него, Так как начальный участок микропрограммы содержит две микро- команды Ми М,то значение контрольного кода по модулю на три меньше ( или больше ) адреса микрокоманды, . в которой выполняется условный переход1После снятия сигнала 33 начальной установки в распределителе 14 импульсов начинает работать счетчик 23,на счетный вход которого поступают импульсы с выхода генератора 22. На выходах дешифратора 24 и соответственно на выходах распределителя 14 им-. 65 пульсов вырабатываются четыре сдвинутых относительно друг друга синхросерии 25-28, Синхроимпульс 25 с первого выхода распределителя 24 импульсов поступает на входы элементов 11 и 12 И. Так как на управляющем выходе блока 5 управления присутствует единичный, сигнал 29 - срабатывает элемент .12 И и сигналом 30 с его выхода производится прибавление или вычитание ) единицы к ( из ) содержимому счетчика 10 контроля. По синхроимпульсу 2 б происходит занесение в регистр 3 микрокоманд первой микро- команды М 1, выбранной из блока 1 памяти микрокоманд по нулевому адресу.С четвертого выхода регистра 3 микрокоманд на выход 4 устройства передается операционная часть микро- команды, в которой кодируются микро- приказы, осуществляющие воздействие на управляемую микропрограммным устройством систему. Адресная часть микрокоманды без младшего разряда поступает с первого выхода регистра 3 микрокоманд на входы регистра 2 адреса и блока 9 ассоциативной памяти.Так как переход из микрокоманды М в микрокоманду М является безуслов 2ным переход, то поле номера условия в микрокоманде М равно нулю. Вследствие этого блок 5 управления переходами передает с инФормационного входа на инФормационный выход значение младшего разряда адресной части микрокоманды, а на управляющем выходе блока 5 управления переходами сохраняется единичный сигнал 29; Поэтому нри выработке синхроимпульса 27 никаких действий в блоке 7 сравнения не производится, так как элемент 20 И заблокирован единичным сигналом 29. По синхроимпульсу 28 адрес микрокоманды м 2 заносится в регистр 2 адреса. По этому адресу из блока 1 памяти микрокоманд выбирает.ся команда М и поступает на вход ре 2гистра 3 микрокоманд. На этом завершается цикл выполнения микрокоманды М,Во втором цикле по импульсу 25 срабатывает элемент 12 И и сигналом 30 с его выхода производится прибавление (или вычитание ) второй единицы к из) содержимому счетчика 10 контроля. По импульсу 2 б микрокоманда М заносится в регистр 3 микрокомайд. В микрокоманде М 2 производится безусловный переход, поэтому поле номера условия в ней равно нулю. При этом на управляющем выходе блока 5 управления переходами сохраняется единичный сигнал 29, а на инФормационный выход передается значение младшего разряда адресной части микрЬкоманды М. По импульсу 27 в блоке 7 сравненйя никаких действий не производится. При выработке импульса 28 в регистр 2 адреса зано 4;сится адрес микрокоманды к 1. По этому адресу микрокоманда А 1 выбирается из блока 1 памяти микрокоманд и по" ступает на вход регистра 3 микрокоманд.В третьем цикле с приходом импуль са 25 вырабатывается импульс 30 на выходе элемента 12 И и производится прибавление (или вычитание )последней третьей единицы к (,из )содержимому счетчика 10 контроля. По им-. Щ пульсу 26 микрокоманда А 2 заносится в регистр 3 микрокоманд. Так как в микрокоманде Авыполняется условный переход то поле номера условия не равно нулю, Вследствие этого единичный сигнал вырабатывается на одном из выходов дешифратора 16, кроме первого, и на информационный выход блока 5 управления переходами поступает. сигнал соответствующего условия со входа б устройства. Тогда адрес следующей микрокоманды и адрес контрольного кода для следующего перехода модифицируется от значения (О или 1 ) сигнала условия. По адресной части микрокоманды и значе нию логического условия из блока 9 ассоциативной памяти выбирается контрольный код для перехода Аили перехода А ,а на входахрегистра 2 адреса устанавливается адО рес микрокоманды Я З или М, На управляющем выходе блока 5 управления переходами вырабатывается нулевой сигнал 29. Если содержимое счетчика 10 контроля и регистра адреса сов-З 5 падают, то на выходе схемы 19 совпадения вырабатывается единичный сигнал. В случае, если при выполнении начального участка микропрограммы имел место фложный" безусловный переход (пропуск или повторное вы ф полнение одной из микрокоманд ), значение адреса в регистре 2 адреса отличается от контрольного адреса, в счетчике 10 контроля и на выходе схемы 19 совпадения вырабатывается 45 нулевой сигнал. При поступлении импульса 27 на выходе элемента 20 И вырабатывается импульс 32, а по сигналу 32 триггер 21 устанавливается ,и вырабатывает сигнал ошибки, кото-5 О рый поступает на выход 8 устройстваПо импульсу 28 в регистр 2 адреса заносится адрес следующей микрокоманды, Если условие выполняется,.это будет адрес микракоманды МЗ. Микросо манда М 3 выбирается из блока 1 памяти микрокоманд и поступает на вход регистра 3 микрокоманд.В четвертом цикле фиг.б 5) по импульсу 25 срабатывает элемент 11 И, вследствие чего вырабатывается им- ф пульс 31 на выходе элемента 13 ИЛИ и :в счетчик 10 заносится, контрольный код для условного перехода А 2. Так как между. условными переходами А и Асодержится только одна микро команда М , то значение контрольного кода на единицу меньше (или больше ) адреса, при котором происходит условный переход А. По импульсу 26.микро- команда МЗ зайосится в регистр 3 микрокоманд. В микрокоманде Мз как и в микрокомандах, Ми. М выполняется без. условный переход. Поэтому поле йомера условия в микрокоманде И 3 равно нулю. При этом на управляющем выходе блока 5 управления переходами устанавливается единичный сигнал 29, а на информационный выход передается младший разряд адресной части микро- команды МЗ. По импульсу 27 никаких действий в блоке 7 не производится, а по импульсу 28 в регистр 2 адреса заносится адрес микрокоманды А 2, Мик= рокоманда А 2 выбирается из блока 1 па" мяти микрокоманд и поступает на вход регистра 3 микрокоманд.В.пятом цикле по импульсу 25 срабатывает элемент 12 И и сигналом 30 с .его выхода производится прибавление или вычитание ) единицы к (из ) содержимому счетчика 10 контроля, По импульсу.26 микрокоманда А 2 заносится в регистр 3 микрокоманд. В этой микрокоманде производился условный переход, поэтому на вход выбора условия блока 5 управления переходами .поступает не нулевой код номера условия. По этому коду блок 5 управления переходами подключает на свой информационный выход сигнал необходимого условия, а на управляющем выходе блока 5. управления переходами сигнал 29 устанавливается в ноль; Если. при поступлении импульса;27 адресврегистре 2 адреса -отличный от контрольного в счетчике 10.контроля - то срабатывает элемент 20 И и импуль-.:. сом 32 устанавливается триггер 21, который вырабатывает сигнал ошибки. По сигналу 28 в.регистр 2 адреса заносится адрес следующей микрокоманды. Кроме того, по этому адресу из блока 9 ассоциативйой памяти выбирается контрольный код для следующего после А условного перехода.В шестом цикле по импульсу 25 срабатывает элемент 11 И," Сигналом 31 с выхода элемента 13 ИЛИ контрольный код заносится и счетчик 10 контроля и т.д.Если при выполнении условного перехода А проверяемое условие нв выполняется, то по сигналу 28 в регистр 2 адреса заноситсяадрес:микрокоманды М+. Микрокоманда М выбирается из блока 1 памяти микрокоманд и поступает:на вход регистра 3 микрокоманд.,Тогда в четвертом цикле (фиг.бо 1) па импульсу 25 срабатывает элемент .11 И, в результате чего на выходе элемента 13 ИЛИ вырабатывается импульс :Ы и в счетчик 10 контроля заносится контрольный код для условного перехода ДЭ. Так как между условнымипереходами А и А содержится две микрокоманды М и М, то значение контрольного кода на два меньше (или больше ) адреса микрокоманды А. По импульсу 26 микрокоманда Мзаносится в регистр 3 микрокоманд. Поле номе ра условия. в микрокоманде М+ равно нулю, поэтому на управляющем выходе блока 5 управления переходами сигнал 29 устанавливается в единицу, .на инФормационный выход блока 5 уп равления перехоцами передается младший раэряд адресной части микроко" манды М,.В пятом .цикле при поступлении импульса 25 на выходе элемента 12 И 5 вырабатывается импульс 30 и к (иэ) содержимому счетчика 10 контроля производится прибавление (или вычитание ) единицы. По импульсу 26 микрокоманда М 6 заносится в регистр 3 микрокоманд. По импульсу 27 никаких действий в блоке 7 сравнения не производится, а по импульсу 28.в регистр 2 адреса заносится адрес микрооманды А 3, В следующем цикле при потуплении импульса 25 вырабатывается импульс 30 и к (из ) содержимому счетчика 10 контроля производится при. бавление (вычитание ) второй единицы. По импульсу 26 микрокоманда Аэ заносится в регистр 3 микрокоманд. Дальнейшая работа устройства аналогична описанной.Таким образом, предлагаемое устройство позволяет выявить "ложные" безусловные переходы (пропуски или повторное выполнение микрокоманд ).на участке между двумя условными переходами, тогда как в прототипе переходы такого рода оказываются -не обнаруженными.,1018118 орректо с д. 4 Л илиал ППП Редактор М. келемеш ту ЬвЗакаэ 3546/48 ВНИИНИ Госуд но делам изо 113035. Моск. Составитель . К.СаФройехред В,Харитон%яке Тирам 70рстаенного комитета СССретений и открнтийа. 3-35, Раущская наб Вфвае Ееатектфг. Уагород, ул. Проектная,