Устройство микропрограммного управления

(19) (И А 6 Р 92 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ С о-техханиче о СССР1978.СССР1978. 0 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(71) Специальное конструктнологическое бюро физико-мкого института АН УССР) Изобретение относится к облас вычислительной техники и автома ики и может быть использовано для еализации различных уровней управ ления в специализированных процессорах, ориентированных на обработкуиндексированных данных, в частностидля формирования адресов операндовпри вычислении быстрых преобразований Фурье, Уолша и др а тажке использоваться в качестве различныхпересчетных схем с программируемыммодулем счета, например, при создании синтезаторов частот. Цель изоб-ретения - повышение быстродействия.Цель изобретения достигается за счетвведения в устройство группы из исчетных секций, трех коммутаторов,сумматора, вычитателя, блока памя-ти начальных адресов и элемента ИЛИс соответствующими функциональнымисвязями между ними и известными блоками устройства, 3 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и автоматике и можетбыть использовано для реализации различных уровней управления н специализированных процессорах, ориентированных на обработку индексированных данных, в частности для формирования адресовоперандов при вычисле -нии быстрых преобразований Фурье,Уолша и др. а также может использо- Оваться в .качестве различных пересчетных схем е программируемым модулемсчета, например, при создании синтезаторов частот,Цель изобретения - повышение быстродейстния,На фиг. 1 показана схема устройства на фиг, 2 - схема блока управления, на фиг, 3 - схема счетнойсекции. Л)Устройство содержит и счетных секций-1, второй коммутатор, 2 блок3 управления, счетчик. 4 ацреса микрокоманд, дешифратор 5 адреса, стек6 адреса возврата, блок 7 памяти на. чальных адресов элемент ИЛИ 8, счетчик 9 стека, блок 10 памяти микрокоманд, имеющий первый 1 О и второй10 выходы признака режима, адресныйвыход 10 З, третий выход 10 признака ЗОрежима и выход поля микрооперации,сумматор 11, вычитатель 12, первыйкоммутатор 13, третий 14 и четвертый 15 коммутаторы, вход 16 запускавход 17 кода команды синхровход 18, 35синхрониэирующий выход 19 и управляющий выход 20.Блок 3 управления содержит коммутатор 21, триггер 22,.первый 23 и второй 24 элементы ИЛИ и элемент И 25. 4 ОКаждая счетная секция содержит первый 26 и второй 27 триггеры, первый28 и второй 29 коммутаторы,элемент30 запрета и элемент НЕ 31. Устройство работает следующим образом,Исходное состояние устройства перед запуском любое, в котором на выходах 10 и 1 О и на входе 16 находится состояние 0 , В этом случае в коммутаторе 21 оказываются открытыми первые каналы, и на первом и втором выходах коммутатора 21 соответственно формируются состояния "1". и "0", которые устанавливают счетчик 55 4 в режим запрета, В результате счетчик 4 оказывается н состоянии хранения. Одновременно, коммутатором 13 подключается к информационному входусчетчика 4 вход 17 кода команды.Но сигналу пуска б во нсех сектциях 1 триггеры 27 устанавливаются всостояние "0" что приводит к подключению в коммутаторе 28 признака, поступающего с выхода 10 блока 1 Опамяти микрокоманд. Одновременно формируется запрет на стробирующем входе коммутатора 21,-и на выходах коЧмутатора 21 появляется состояние"0", определяющее н счетчике 4 режимпредустановки, Кроме того по сигналу 16 н блок 7. записывается начальныйадрес микропрограммы, установленныйна входе 17,Далее сигнал пуска 16 снимаетсян счетчике 4 устанавливается начальный адрес Б микропрограммы и насинхровходы триггеров Б,-й счетнойсекции 1 поступает разрешение на устанонку триггера 27 в состояние "1"и триггера 26 н состояние обратноесчитываемому на выходе коммутатора28. По адресу Б , поступающему на адресный вход младших разрядов блбка10 памяти микрокоманд считывается сныхода 1 О начальное состояние Р(Б,)которое, как и все другие начальныесостояния, кодируется независимо отсостояния на адресном входе старшего разряда блока 1 О памяти. Это состояние через коммутатор 28 Б,-йсекции и далее коммутатор 2 оказы-вается на адресном входе старшегоразряда блока 10 памяти, Сэгласносостояниям Б и Р происходит считывание на выходах 10 и 1 О кода у уопределяющего одну иэ следующих.четырех операций, характеризующих переходную функцию устройства.Вход в подпрограмму (У =1 Уь=1)Текущий такт, В счетчике 4, находящемся и состоянии Б, на входе режима устанавливается признак предустановки,а на его информационный вход через четвертый канал коммутатора 13 поступает с выхода 10 начальный адрес Б подпрограммы, В счетчике 9 стека на вход записи счета с выхода 10 поступает разрешение счета, а на вход управления направлением,счета с выхода 10 при". знак прямого счета. В стеке 6 на ин- формационный вход в зависимости от состояния на выходе коммутатора 28 Б-й секции 1 поступает через коммутатор 14 либо начальный адрес Б, теТекущий такт, В счетчике 4 на входе режима действует признак предустановки, а его информационный вход соединяется через третий канал коммутатора 13 с выходом стека 6. В счетчике 9 на входе записи счета устанавливается разрешение счета;а на входе управления направлением счета признак обратного счета. На адресный вход стека 6 через вычитаотель 12 поступает уменьшенное на единицу состояние счетчика 9, по которому считывается адрес Б возврата, Одновременно по сигналу рассматриваемой операции, формируемому эле 50 3 12397кущей подпрограммы (программы),считываемый иэ блока 7 памяти, еслиР(Б)=0, либо содержимое счетчика 4,увеличенное на единицу сумматором 11,если Р(Я)=1. Адрес, выбранный коммутатором 14, принимается за адресвозврата Б и по сигналу, сформированному вентилем, записывается встек 6.Следующий такт. По фронту синхроимпульса 18 в счетчике 4 устанавливается адрес,Я , счетчик 9 стека увеличивает свое состояние на единицу,на выходе элемента ИЛИ 24 формируется сигнал записи и в блок 7 памятизаписывается поступающий с выходасчетчика 4 начальный адрес Я новойподпрограммы, при этом в одну и туже ячейку памяти блока 7 в одной итой же подпрограмме запись .производится только один раз, посколькулибо счетчик 9 успевает изменить своесостояние, если рассматриваемая операция выполняется повторно, либо триггер 22 в блоке 3 управления воэвращается в. состояние 0, снимая тем самым признак записи в блоке 7, еслидалее следует другая операция, отличная от данной, В триггере 26 Я-йсекции 1 устанавливается состояние, З 0обратное считывавшемуся н предыдущемтакте на выходе коммутатора 28 тойже секции, 1 Триггер 27, если он ещене находился в состоянии "1", переходит в это состояние, В результате35во всех последующих случаях выборкиБ-й секции 1, если перед этим не выполняется операция Возврат из подпрограммы", с помощью триггера 27коммутатор 28 настраивается на счи 40тывание состояний триггера 26,Возврат из подпрограммы (у, =1,у =0),154ментом И 25, на информационном входе триггера 27 через коммутатор 29появляется состояние Б-го выхода дешифратора 5 характеризующееся низким уровнем, При этом согласно своейвыходной функции на всех выходах дешифратора с номерами меньшими Б,.устанавливается состояние "1"Врезультате на входе раэрещения триггера 27 в Б-й секции 1 подготавливается элементом 30 запрета разрешение на переход укаэанного триггера вследующем такте в состояние 0.Следующий такт, По фронту синхроимпульса 18 в счетчике 4 устанавливается адрес Я возврата, а счетчик9 стека уменьшает свое оостояние наединицу. Триггер 26 меняет свое состояние на обратное, а триггер 27 переходит в состояние0" подключаявновь к выходу Я-й секции 1 черезкоммутатор 28 начальное состояниеР(Б ), поступающее в секцию с выхода104 блока 1 О памяти микрокоманд. Врезультате до появления следующейоперации для управления адресным входом старшего разряда в блоке 10 вновьиспользуется старое значение состояния на выходе 10,Счет (у=О =1)Текущий такт, Если предшествующей операцией была операция "Входв подпрограмму", то триггер 22 оказывается находящимся в состоянии"1", которое через элемент ИЛИ 23 икоммутатор 21 поступает в качествепризнака счета на вход записи счетасчетчика 4, В случае, когда предшествующей операцией была любая другая операция, триггер 22 находитсяв состоянии "0 и на входе записи//счета счетчика 4 оказывается подключенным через коммутатор 21 состояние триггера 26 иэ Я-й секции 1,Одновременно независимо от состояниятриггера 22 на входе переноса счетчика 4 оказываетсявыходное состояниеБ-й секции 1, а на информационныйвход того же счетчика поступает через второй канал коммутатора 13 изблока 7 памяти начальный адрес ЯоВ счетчике 9 при этом на синхровходедействует запрет счета1Следующий такт. Триггер 26 Я-й секции 1 меняет свое состояние на обратное, При этом, если в предыдущем такте указанный триггер находился в состоянии "0", а триггер 22 в сос1239715Ф,10 20 30 40 50 таянии "1", то в счетчике 4 сохраняется старое состояние, Если же триг-.гер 26 находится в состоянии "1",то независимо от состояния триггера22 в счетчике 4 на входе записи/счета устанавливается признак счета,а на синхровходе того же счетчикаразрешение счета. В результате счетчик в рассматриваемом такте переходит в состояние 8+1,Останов (у.=О с ус =О)По достижении данного кода счетчик4 переходит в состояние хранения, ана выходе элемента ИЛИ 8 формируется состояние 0. При этом все устройство находится в исходном состоя-.нии, Поскольку в этом случае триггер 26 секции 1, выбираемой по текущему состоянию счетчика 4, периодически по синхроимпульсу 18 меняетсвое состояние на обратное, кодирование операции "Останов" должно бытьнезависимым от состояния Р триггера 26,Формула изобретения Устройство микропрограммного управления, содержащее блок памяти микрокоманд, счетчик адреса микрокоманд, первый коммутатор, дешифратор адреса, блок управления, стек адреса возврата и счетчик стека, причем выход счетчика адреса микрокоманд соединен с входом дешифратора адреса, вбгход первого коммутатора соединен с информационным нходом счетчика адреса микрокоманд, счетный вход которого подключен к счетному входу счетчика стека и к синхровходу устройства, первый и второй информационные входы первого коммутатора соединены соответственно с адресным вы" ходом блока памяти микрокоманд и с выходом стека адреса возврата, выход поля микрооперации блока памяти микрокоманд подключен к управляющему выходу устройства, о т л и ч а ющ е е с я тем что, с целью повышения быстродействия, оно дополнительно содержит группу из п счетных секций (где и - разрядность адреса), второй, третий и четвертый коммутаторы, сумматор, вычитатель, блок памяти начальных адресов и элемент ИПИ, причем каждая счетная секция содержит первый и второй триггеры,первый и второй коммутаторы, элементНЕ и элемент запрета, а, блок управления содержит коммутатор, триггер,первый и второй элементы ИЛИ и элемент И, причем нходы синхронизациитриггера блока упранления и первогои второго триггеров г-й счетной секции подключены к синхронходу устройстна (д=,2п), .вход запускаустройства подключен к управляющемувходу четвертого коммутатора, к стробирующему входу коммутатора блокауправления, к первому входу второго 15 элемента. ИЛИ блока управления.:и к входу установки н ИО" второго триггера г-й счетной секции, информационный вход которого соединен с входами разрешения первого и второго триггерон г-й счетной секции и с выходом элемента запрета г-й счетной секции, запрещающий вход которогосоединен с вторым информационным входом второго коммутатора г-й счетной секции и с соответствующим выходомдешифратора адреса, управляющий. вход второго коммутатора г-й счетной секции соединен с информационным входом триггера блока управления, с выходомэлемента И блока управления и с вхо"дом чтения/записи стека адреса нозврата, адресный вход которого соединен с выходом вычитателя, первый информационный вход которого соединен,с выходом счетчика стека и с адресным входом блока памяти начальных адресов информационный вход которогосоединен с выходом четвертого коммутатора, первый информационный вход которого соединен с третьим информационным входом первого коммутатора иподключен к входу кода команды устройства, второй информационный входчетвертого коммутатора соединен садресно входом младших разрядов блока памяти микрокоманд с выходомсчетчика адреса микрокоманд, с управляющим входом второго коммутатора ис первым информационным входом сумматора,:второй информационный входкоторого подключен к входу кода единицы устройства, выход сумматора соединен с первым информационным входомтретьего коммутатора, второй информационный вход которого соединен с вы"ходом блока памяти начальных адресони с четвертым информационным входомперного коммутатора, первый упранля 7 12397ющий вход которого соединен с первымвыходом признака режима блока памятимикрокоманд, с первым входом элемента И блока управления с первым входомкоммутатора блока управления, с первым входом элемента ИЛИ и со счетным входом счетчика стека, вход управления направлением счета которого соединен с вторым выходом признака режима блока памяти микрокоманд, с вто рым управляющим входом первого коммутатора, с входом элемента ИЛИ, с вторым информационным входом вычитателя,с вторым входом элемента И блока управления и с вторым управляющим вхо дом коммутатора блока управления, первая и вторая группы информационных входов ипервый информационныйвход третьей группы которого подключены к шине нулевого потенциала уст.ройства, первый и второй информационные входы четвертой группы коммутатора блока управления соединены соответственно с выходом первого элемента ИЛИ блока управления и с вхо дом единичного потенциала устройства,- второй информационный вход третьейгруппы коммутатора блока управле"ния соединен с вторым входом первогоэлемента ИЛИ блока управления, с вы ходом второго коммутатора, с адресным входом старшего разряда блохапамяти микрокоманд и с управляющимвходом третьего коммутатора, выход 15 8которого соединен с информационным входом стека адреса возврата,выход элемента ИЛИ является синхронизирующим выходом устройства, третий выход признака режима блока памяти микрокоманд соединен с первыминформационным входом первого ком-мутатора 1-й счетной секции, второйинформационный вход которого соединен с выходом первого триггера 1.-йсчетной секции, информационный входкоторого соединен с выходом элементаНЕ 1-й счетной секции, вход которого соединен с выходом первого коммутатора -й счетной секции и с 1.-минформационным входом второго коммутатора, информационный вход элементазапрета 1-й счетной секции соединенс соответствующим выходом дешифратора адреса Я=2,3п, информационный вход элемента запрета первойсчетной секции соединен с входом единичного потенциала устройства, выходвторого триггера 1-й счетной секциисоединен с управляющим входом первого коммутатора 1-й счетной секции,вход чтения/записи блока памяти начальных адресов соединен с выходомвторого элемента ИЛИ блока управления, второй вход которого соединен с . выходом триггера блока управления и с вторым входом первого элемента ИЛИблока управления, 12397151239715 тавитель Ю,Ланцовхред Л.Олейник Корректор Е,Сирохман едактор Е.Пап аказ.3397 49 е Н 4 1130 Раушская наб. Производственно-полиграфическое предприятие,- г, Ужгород, ул, Проектная Тираж 671ИПИ Государстделам изобрМосква, ЖПодписенного комитета ССтеиий и открытий