Микропрограммное устройство управления

,80114 1)С 06 Р 9/2 РЕТЕН ТОРСНО ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮ(72) О.В.Зайчикова и В.Д.Филатов (71) Специальное конструкторское бюро Кишиневского завода "Сигнал" (53) 68 1,325(088.8)(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 640294, кл. С Об Р 9/22, 1976.2. Березенко А.И., Корягин Л.И., Назарьян Д.Р.,Микропроцессорные комплекты повышенного быстродействия. М., "Радио и связь", 198 1, с. 20-24, 85, рис.49 б (прототип).(54)(57) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВОУПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок формирования адреса и блок памяти микрокоманд, причем группа выходов блокаформирования адреса соединена с группой адресных входов блока памяти микрокоманд, первая группа выходов кодауправления адресом которого соединена с группой входов управления адресом блока формирования адреса, группа входов управления флажками которого соединена со второй группой выходов кода управления адресом блокапамяти микрокоманд, группа выходовкода микрооперации которого являетсягруппой выходов кода управления устройства, вход признака перехода блокаформирования адреса является входомпризнака перехода устройства, входсинхронизации блока формированияадреса является входом синхронизацииустройства, вход загрузки начальногоадреса блока формирования адреса является входом признака начала команды устройства, группа входов кода команды блока формирования адреса является группой входов кода команды устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет реализации режима управления длительностью микроопераций, оно дополнительно содержит генератор тактовых импульсов, счетчик, два триггера, элемент НЕ и пять элементов И-НЕ, причем вход запуска генератора тактовых импульсов соединен со входом элемента НЕ, со входом синхронизации первого триггера, с первым входом первого элемента И-НЕ и со входом синхронизации устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым вхо-, дом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с единичным выходом первого триггера, нулевой ,выход которого соединей со вторым .входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ и со счетным входом счетчика, вход разрешения записи которого соединен с выходом четвертого элемента И-НЕ, первый и.второй входы которого соединены соответственно с выходом элемента НЕ и с первым выходом признака режима блока памяти мик рокомацц, второй выход признака режима которого соединен с информационным входом первого триггера, со входом установки в единицу второго триггера и с первым входом пятого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен со входом установки в ноль первого триггера, с третьим входом1145342Данное микропрограммное устройство управления реализует микропрограммы, каждая из которых представляетсобой последовательность микрокоманд,б использующихся для управления сопрягаемыми устройствами (например устройствами обработки данных, запоминающими устройствами или периферийнымиустройствами ЭВМ),Для достижения максимально высокого быстродействия микропрограммноеустройство управления и сопрягаемыеустройства синхронизируются однимсигналом определенной частоты и дли 1 тельности, определяющим цикл выполнения микрокоманды, причем по фронтусигнала синхронизации микропрограммным устройством управления формируется очередная микрокоманда, выпол 20 няемая сопрягаемыми устройствами поспаду сигнала синхронизации.аким образом, период следованияимпульсов синхронизации микропрограммного устройства управления и сопря 25 гаемых устройств равен Наиболее близким к предлагаемому является микропрограммное устройство управления, содержащее блок формирования адреса и блок памяти микрокоманд, причем группа выходов блока формирования адреса соединена с груп- пой адресных входов блока памяти микрокоманд, первая группа выходов кода управления адресом которого соединена с группой входов управления адресом блока формирования адреса, группа входов управления флажками которого соединена со второй группой выходов кода управления адресом блока памяти микрокоманд, группа выходов кода микрооперации которого является .группой выходов кода управления устройства, вход признака перехода блока формирования адреса является входом признака перехода устройства, вход синхронизации блока формирования адреса является входом синхронизации устройства-, вход загрузки начального адреса блока формирования адреса является входом признака начала команды устройства, группа входов йода команды блока формирования адреса является группой входов кода команды устройства. ц "мчу+счгде , 30 третьего элемента И-НЕ и с выходомторого триггера, вход установки вноль которого является выходом заемасчетчика, группа информационныхвходов которого является группой входов кода длительности микрооперации . Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для управления сложными системами.Известно микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса,1 блок проверки условий, генератор импульсов, делитель частоты, двоичный счетчик, дешифратор, шифратор, элементы И, элемент ИЛИНедостатком этого устройства, является низкое быстродействие при выполнении последовательности заранее за- данного числа одинаковых микрокоманд., устройства, выход пятого элемента И-НЕ соединен со входом признакачперехода блока формирования адреса,выход третьего элемента И-НЕ является выходом синхронизации объекта управления устройства,задержка сигнала на выходахмикрокоманды микропрограммного устройства управленияотносительно фронта сигнала синхронизации;время выполнения микрооперации сопрягаемыми устройствами 23. При выполнении последовательностизаранее заданного числа одинаковыхмикрокоманд, как и в любом другом 40 случае период следования импульсовсинхронизации микропрограммного устройства управления включает в себявремя 1. Однако при этом микропрогмччраммное устройство управления должнолишь. поддерживать неизменной информа1145342 4дом второго элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с.единичным выходом первого триггера, нулевой выход которого соединен с вторым входом первого элемента И-НЕ, выход которого соединен с первым входом третьего элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И-НЕ и со счетным входом счетчика, вход разрешения записи которого соединен с выходом четвертоГо элемента И-НЕ, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом элемента НЕ и с первым выходом признака режима блока памяти мик- рокоманд, второй Йыход признака режима которого соединен с информационным входом первого триггера, с входом установки в единицу второго триггера и с первым входом пятого элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с входом установки в ноль первого триггера, с третьим входом третьего элемента И-НЕ и,с выходом второго триггера, вход установки в ноль которого является выходом заема счетчика, группа информационных входов которого является группой входов кода длительности микрооперации устройства, выход пятого элемента И-НЕ соединен со входой:признака перехода блока формирования адреса, выход третьего элемента И-НЕ является выходом синхронизации объекта управле- .ния устройства,цию на выходах микрокоманды в течение определенного числа циклов (импульсов синхронизации) Таким образом, микропрограммное устройство управления при каждом выполнении этой микрокоманды, начиная со второго раза, затрачивает время на Тбольше, чем необходимо для срабатывания сопрягаеиых устройств. Для этого необходимо, чтобы в микропрограммном1 О устройстве управления бып реализован режим управления длительностью микроопераций с соответствующим изменением временной характеристики синкросигналов для сопрягаемых устройств.В данном устройстве такая возможность отсутствует.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет реализации режима управления длительностью микроопераций. Указанная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее блок формиро 25 вания адреса и блок памяти микрокоманд, причем группа выходов блока формирования адреса соединена с группой адресных входов блока памяти микрокоманд, первая группа выходов кода управления адресом которого соединена ЗО с группой входов управления адресом блока формирования адреса, группа входов управления флажками которого соединена со второй группой выходов кода управления адресом блока памяти 35 ,микрокоманд, группа выходов кода иикрооперации которого является группой выходов кода управления устройства, вход признака перехода блока формирования адреса является входом приз- О кака перехода устройства, вход синхронизации блока формирования адреса является входом синхронизации устройства, вход загрузки начального адреса блока формирования адреса яв ляется входом признака начала команды устройстЬа, группа входов кода команды блока формирования адреса является группой входов кода команды устройства, введены генератор такто вых импульсов, счетчик, два триггера, элемент НЕи пять элементов И-НЕ, причем вход запуска генератора тактовых импульсов соединен со входом элемента НЕ, с входом первогоэлемен та И-НЕ и со входом синхронизации устройства, выход генератора тактовых импульсов соединен с первым вхоНа фиг. 1 изображена структурная схема устройства на фиг.2 - временная диаграмма работы. Устройство содержит блок 1 формирования адреса, блок 2 памяти микро- команд, генератор 3 тактовых импуль,сов, элемент НЕ 4, первый триггер 5, второй 6, первый 7, третий 8 и четвертый 9 элементы И-НЕ, счетчик 10, второй триггер 11, пятый элемент И-НЕ 12, вход 13 признака перехода, вход 14 синхронизации, группу 15 входов кода команды, группу 16 входов кода длительности микрооперации, группу 17 выходов кода управления, первую 18 и вторую 19 группы кода управления адресом блока памяти микрокоианп, первый 20 и второй 21 выходы признака режима блока паияти микрокоманд, выход 22 синхронизации объекта управления и вход 23 призна ка начала команды.В качестве блока 1 формированияадреса в данном устройстве применена БИС К 589 ИКО 1 структурная схемакоторой приведена в 23Устройство работает в двух режимах,В первом режиме в исходном состоянии в блоке 2 памяти записаны микрокоманды, составля 1 ощие реализуемыеустройством микропрограю 1 ы, в первыйтриггер 5 записан лог. "0", во второй триггер 11 - лог. "1", счетчик10 находится в режиме хранения информации что определяется наличиемлог, 1" на входе управления записьюи на счетном входе. Наличие лог.на входе управления записью обусловлено наличием лог. "О" на выходе 21блока памяти .2, что ВВ 1 зывает появление лог, "1" на выходе элемен Ота И-НЕ 9, Лог, 1" на счетньй входсчетчика 10 псступяет с Выхода элемента И-НЕ б, на другой вход которо,го поступает лог. "0" с единичноговыхода первого триггера 5. В такомрежиме на выходе заема счетчика 10присутствует лог,В первом режиме устройство работает аналогично прототипу.ЗОНачальный адрес микропрограммы, представляющий собой адрес первой ее микрокоманды, поступает на групгу 15 входов устройства, Для загрузки начального адреса на входе 23 устройства устанавливается лог. "1" и З 5 пс фронту сигнала синхронизации, поступающего на вход 14 устройства, блок 1 формирует на своих выходах адрес соответствующей ячейки блока 2 памяти при этом функции переходов по входам управления адресом следующей микрокоманды блока микропрограммного управления 1 блокируются 2 3 После загрузки начального адреса на входе 23 устройства устанавливается лог, "1" разблокирующий Функции переходов по входам управления адресом следующей микрокоманды блока 1.Для работы в первом режиме необходимо, чтобы при считывании информации из блока 2 памяти на его выходе 20 присутствовал лог. "0", который поступает на вход элемента И-НЕ 12 с открытым коллектором, устанавливая на ,его выходе лог. "1", которая поступа ет на вход признака. переходов блока формирования адреса блока 1 (т.е, на вход 13 устройства),. состояние которого в этом случае определяется сигналами, подаваемьыи на него от сопрягаемых устройств. Также лог. "0 выхода 20 блока 2 памяти поступает на информационный вход первого триггера 5 и на вход установки в единицу второго триггера 11 не изменяя их исходных состояний: Лог. "0"поступающий с единичного вь 1 хода первого триггера 5 на вход элемента И-НЕ б, запрещает прохождение через него сигнала с выхода генератора 3, устанавливая на выходе элемента И-НЕ б лог, "1", которая поступает на вход эле - мента. И-НЕ 8 и ня счетный вход счетчика 10, на выходе заема которого присутствует лог. 1. Одновременно лог. 1, поступающая с ну 31 евого выхода первого триггера 5 на вход эле - ментя И-НЕ 7., н ЛОГ. 1 , псступяющая с выхода второго триггера 11 на вход элемента И-НЕ 8,. разрешают прохождение сигнала синхронизации со входа 14 устройства на выход 22 устройства. При поступлении на вход 14 устройства следующего импульса синхронизЯции по его фронту блОк 1 Всоответствии с сигналами. Поступающими с группь 18 вь 1 ходов блока 2 памяти ня входы упоявления ядресочИ С СНГНЯЛЯЬД 1, ПОСТУПЯ 10 ЩИ 1/Л 1 НЯ ВХОДпризнака перехода и входы кода команды блока 1, формирует на выходах ад.рес следующей микрокоманды, записанной в блок 2 памяти, При этом для вычисления адреса каждой следующей 1 п 1 К- рокоманды блоком 1 может реализовываться любая функция переходов .2,1 в зависимости от состояния первой 18 и второй 19 групп выходов блока 2 памяти. Если при считывании новой информации из блока 2 памяти на его выходе 20 присутствует лог."0", то устройство продолжает работать в первом режиме аналогично. Если же на выходе 20 блока 2 памяти устанавливается лог. "1, то устройство переходит во второй режим,Для работы во в 1 сром режиме необходимо, чтобы в счетчике 10 был записан код длительности выполнения одной мнкрскоманды. Запись информации в счетчик 10 производится в первом режиме во время выполнения одной из микрокоманд, пред 1 пествующих старому режиму, и поэтому не требует дополнительных затрат времени. Для записи информации в счетчик 10 необходимо,1145342 8, чтобы при считывании информации из сигнал с выхода генератора 3, посту- блока 2 памяти на его выходе 1 уста-пает на счетный вход счетчика 10.11 11н о вила с ь лог . 1 , которая поступает П о фронту каждого импульса , и оступана вход элемента И-Н Е 9 . При поступ -юще го на счетный вход счетчика 1 О , ле нии на другой вход элемента И-НЕ 9 , 5, е г о содержимое уменьшается на единипр оинв ер тиров ан н ог о элементом НЕ 4 цу , После поступления на счетныйсигнала синхронизации , на выходе вход счетчика 1 О числа импульсов , с оэлемента И-НЕ 9 появляется импульс ответствующего з аписанному в негоотрицательной полярности , поступающий числу, е го содержимое становится равна вход управления записью счетчика 1 О ным нулю , и на ег о выходе заема фор 1 О . При этом происходит запись в мир ует ся импульс отрицательной полярсчетчик 1 О информации , поступающей на ности , который поступает на вход усе г о информа ционные входы с группы 1 б та нов ки в ноль второго триггера 1 1,входов устройства . записывая в него лог. "0". Лог, "0"При работе во втором режиме сопряс выхода второго триггера 1 1 постугаемые устройства, связанные со вхо- пает на установочный вход первогодом 13 устройства, должны находиться триггера 5, на вход элемента И-НЕ ив состоянии лог. "1". При этом состо- на вход элемента И-НЕ 12. При этомяние входа признака перехода блока 1 на выходе элемента И-НЕ 8, являю 1 цимопределяется сигналами, подаваемыми 2 О ся выходом 22 устройства, устанавли 11 11на него с выхода элемента И-НЕ1 2 . вается лог. 1 , на выходе элемен-,При считывании информации из блока 2 та И-НЕ 12 Устанавливается лог.памяти на его выходе 20 устанавлива- а первый триггер 5 устанавливаетсяется лог. "1", на выходе 21 - лог.в лог. "0". Лог."О" с единичного вы"О", а на группе 18 выходов блока 2 хода первого триггера 5 поступаетпамяти устанавливается код функции "а вход элемента И-НЕ 6, устанавливая11 11перехода по содержимому, триггера.на его выходе лог. 1, которая поЛог. "0" с выхода 21 блока 2 памяти ступает на счетный вход счетчика 10поступает на вход элемента И-НЕ 9,и переводит его в режим хранения инустанавливая на его выходе лог."1" ЗО формации. По фронту следующего имкоторая поступает на вход управления пульва синхронизации, поступающегозаписью счетчика 10. Лог, н 1 н с вына вход 14 устройства, блок 1 в соот"хода 20 блока 2 памяти поступает на ветствии с сигналами, поступающимиинформационный вход первого тригге- с группы выходов блока 2 памяти на)Ра 5 и на вход установки в единицу 3 входы УпРавления адресом блока 1 ивторого триггера 1.1, не изменяя его представляющими собой код функции песостояния, и на вход элемента И-НЕ 12 Рехода по состоянию триггера Ф (внут. ф ренний триггер блока 1), н с сигнаустанавливая на его выходе лог."0",лами, поступающими на вход признакапоступающий на вход признака перехоперехода блока 1, формирует на своихда блока 1. По фронту импульса сикх Овыходах адрес следующей микрокоманронизации, поступающего на вход син- .ды. Причем, если на выходе элеменхронизации первого триггера 5, в не- та И-НЕ 12, а следовательно, и наго записывается лог."1". Лог. "0" свходе признака перехода блока 1 уснулевого выхода первого. триггера 5 "О"тановлен лог. О, т.е. содержимбепоступает на вход элемента И-НЕ 7 исчетчика 10 не равно нулю, то на вызапрещает прохождение через него сигходах блока 1 сохраняется предыдущеенала синхронизации, поступающего на состояние, т.е. при выполнении функ- .чвход 14 устроиства, устанавливая на .ции перехода по состоянию триггера фвыходе элемента И-НЕ 8 лог."1". Одно- происходит переход квременно лог "1", поступающая с еди- о адресу, и устройство продолжает раничного выхода первого триггера 5 на ботать во втором режимеором режиме, управляявхо элемента И-НЕ б лд И НЕ б, и лог. 1 ., по- длительностью выполнения микрокомандУступающая с выхода второго триггера аналогично описанному выше. Если же11 на вход элемента И-НЕ 8, раэреша- на входе признака перехода блока 1ют прохождение сжгнала с выхода генеприсутствует лог. "1", то на егоратора 3 на выход 22 устройства. Сиг- выходах по функции переходов по соснал с выхода элемента И-НЕ б, пред- тояиию триггера ф формируется адресставлякнций собой проинвертированиый следукицей микрокомаиды, представляю 1145342 10щий собой адрес предыдущей микрокоманды, увеличенный на единицу. При считывании информации из блока 2 памяти на его выходе 20 устанавливает" ся лог. "0", поступаииций на вход элемента И-НЕ 12 (с открытым коллектором), устанавливая на его выходе лог. "1". Также лог."0" с выхода 20 блока 2 памяти поступает на вход установки в единицу второго триггера 11, записывая в него лог. "1" и на информационный вход первого триггера 5, не изменяя его состояния, т.е. устройство переходит в первый режим и работает аналогично.Таким образом, в первом режиме на выходе 22 устройства формируется сигнал той же частоты, что и сигнал поступающий на вход 14 устройства. Во втором режиме на выходе 22 устройства формируется сигнал, частота которого равна частоте, вырабатываемой генератором 3. Продолжительность работы устройства во втором режиме,т.е. число импульсов, вырабатываемыхпри этом на выходе синхронизации 23устройства, определяется числом, за" 5 писанным в счетчик 10, т.е. кодомдлительности выполнения микрокоманд.Это число может записываться в счетЧфчик 10 как из сопрягаемык устройств(периферийных устройств ЭВМ, внешнихзапоминающих устройств), так и изблока 2 памяти для чего в последнем могут выделяться дополнительныеразряды.Таким образом, в предложенном 15 устройстве реализован режим управления длительностью микроопераций ссоответствующим изменением временнойхарактеристики синхросигналбв дляк.опрягаемых устройств, что свиде- Ю тельствует о более широких функциональных возможностях данного устройства в сравнении с устройством-прото.типом/36 , Тираж 710 ПоддисноВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раущская наб., д.4/