Устройство управления

)4 О 9 2 РЕТЕНИ Л Т И Ф техносОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВ(71) Андроповский авиационньлогический институт(56) Авторское свидетельство ССВ 042018, кл. С 06 Г 9/22, 198Соботка З.,Стары Я. Микропросорные системы. М., 1981, с, 50(57) Изобретение относится к областвычислительной техники и может быть использовано при построении устройствуправления универсальных вычислительных машин и микропроцессоров. Цельюизобретения является сокращение емкости блока памяти за счет обеспече"ния возможности организации вложенных друг в друга подпрограмм. Устройство содержит регистр адреса, блокпамяти, регистр команд, группу счетчиков, генератор управляющих сигналов, счетчик уровня программы, дешифратор, мультиплексор. Введение мультиплексора, счетчика уровня программы, дешифратора и группы счетчиковобеспечивает достижение цели. 4 ил.Изобретение относится к вычислительной технике и может найти приме,нение при построении устройств управления универсальных цифровых вычислительных машин и микропроцессоров,Целью изобретения является сокращение емкости блока памяти за счетобеспечения возможности организациивложенных друг в друга подпрограмм.На фиг, 1 изображена функциональная схема предлагаемого устройства;на фиг, 2 и 3 - варианты схемотехнической реализации генератора управляющих сигналов; на фиг, 4 - граф-схе-, 15ма работы устройства.Устройство (фиг. 1) содержит регистр 1 адреса, блок 2 памяти, регистр 3 команд, нулевой счетчик 4,генератор 5 управляющих сигналов,счетчик 6 уровня программы, первыйвыход 7 микроопераций генератора управляющих сигналов, группу счетчиков8, мультиплексор 9, дешифратор 10,Кроме того, на фиг. 1 позициями обозначены выходы седьмого 11, восьмого12, первого 3, второго 14, третьего15, четвертого 16, пятого 17 и шестого 18 разрядов второго поля микроопераций, вход 19 логических условийустройства,Генератор 5 управляющих сигналов(первый вариант) содержит (фиг, 2)дешифратор 20, имеющий три группывходов, генератор 2 тактовых сиг налов, кольцевой счетчик 2 и набор35логическихсхем 23, выходь 1 которыхобразуют первую и вторую группы выходов генератора 5 управляющих сигналов. Вход сброса кольцевого счетчика40является входом сброса генератора 5управляющих сигналов,Генератор 5 управляющих сигналов (второй вариант) содержит (см, фиг 3)45 блок 24 микропрограммного управления, имеющий три группы входов 25, блок 26 постоянной памяти, первая 27 и вторая 28 группы выходов которого образуют соответствующие группы выходов генератора 5 управляющих сигналов 150 и генератор 29 тактовых сигналов, При этом вход 30 сброса генератора 5 управляющих сигналов связан с входом установки начального состояния блока 24 микропрограммного управления, Последний может быть реализован на микросхеме К 589 ИК 01, а блок 26 постоянной памяти - на микросхемах серии 1417005 2К 556. На граф-схеме (фиг, 4) помечены микрооперации позициями 31-43,Все блоки предлагаемого устройства являются стандартными и легко реализуются на интегральнь 1 х микросхемах,например, серии К 155.Устройство обеспечивает управление вычислительным процессом в соответствии с многоуровневой программой,размещаемой в блоке 2 памяти, Такаяпрограмма содержит последовательностикоманд различных уровней, Каждая команда более высокого уровня в процессе исполнения заменяется последовательностью команд (т,е. программой)более низкого уровня и т,д, Наконец,команда первого уровня представляется последовательностью команд традиционного машинного (нулевого) уровняадреса которых задаются счетчикомКоманды сдо и-го уровней также содержат код операций и адресную часть,В поле кода операции указывается одиниэ четырех возможных типов команд:команда безусловного перехода ТМР;команда условного перехода ТСБ; операционная команда ОРС; команда концаЕИР, В поле адреса указывается адресперехода для команд перехода или адрес начала программы исполнения команды на следующем, более низком,уровне для операционной командь:.Устройство работает в соответствиис граФ-схемой (фиг, 4).После подачи сигнала "Сброс", поступающего на вход установки начального состояния устройства, счетчикуровня программы 6 устанавливается всостояние п,п-й счетчик 8 - в нулевоесостояние, Кроме того, устанавливается начальное состояние генератора 5управляющих сигналов, После снятиясигнала "Сброс" генератор 5 управля 1ющих сигналов в разряде 4 второйгруппы выходов формирует импульс,Благодаря этому будет выполнена микрооперация 31 - "Переслать в регистр11адреса 1 содержимое 1-го счетчика 8Каждая микрооперация граф-схемы(фиг, 4) для большей наглядностипомечена номерами соответствующихразрядов второй группы выходов генератора 5 управляющих сигналов,Микрооперация 31 обеспечивается тем,что выходы одного из счетчиков 8 через мультиплексор 9 оказываются подключенными к входам второй группы информационных входов регистра 1 адрез 141са, причем номерсчетчика 8 определяется состоянием счетчика уровняпрограммы 11. Следовательно, в начальный момент в регистр 1 адреса будет залисано начальное состояниеи-го счетчика 8, Затем генератор управляющих сигналов сделает следующийшаг: 32 - "Читать код из блока 2 памяти в регистр 3 команд". При этомгенерируются импульсы в 15 и 16 разряды генератора 5 управляющих сигналов. Первый поступает на вход стробирования блока 2 памяти, а второй "на вход разрешения записи регистра 3команд. Этим обеспечивается выборкакода команды из блока 2 памяти и запись его в регистр 3 команд, Припервом проходе после сброса,в регистре команд будет записана перваякоманда п-го уровня, Затем выполняет"ся микрооперация 33 - "Инкрементировать х-ый счетчик 8". Это действиеобеспечивается импульсом в разряде11 второй группы выходов генератора5 управляющих сигналов, который поступает на входы инкрементированиявсех счетчиков 8 и счетчика 4 команд.Однако дешифратор 1 О обеспечиваетвыборку только одного счетчика, но- .мер которого соответствует текущемусостоянию счетчика 6 уровня программы (счетчик 4 выбран при нулевом состоянии счетчика 6 уровня программы).При первом проходе после сброса выбирается и-й счетчик 8, поэтому только он будет инкрементирован, Дальнейшие операции зависят от типа команды.Вначале производится проверка 34 -"Команда УМРИ". Эта проверка реализуется логикой генератора 5 управляющих сигналов путем сравнения кодаоперации команды, поступающего с второй группы выходов регистра 3 командна вторую группу входов генератора 5управляющих сигналов с известным кот,дом команды 1 МР. Если сравнение даетположительный результат, то выполняется микрооперация 35 - "Занести в. -й счетчик 8 адрес иэ регистра 3команд", Для выполнения этого действия генератор 5 управляющих сигналовформирует импульс в разряде 12 второй группы выходов, который-поступает на входы разрешения записи всехсчетчиков 8 и счетчика 4. Однако засчет действия входов выборки, управляемых с выходов дешифратора 10,запись будет реализована только в70054 равляющих сигналов обеспечивает по 10 вторение микроопераций, начиная с блока 31. Если же код операции не совпадает с кодом команды 1 МР, то выполняется проверка 36 - "Команда 1 СИ 7".Она выполняется аналогично микрооперации 34, Если результат проверки положительный, то выполняется проверкаусловия 37 - "СИ=17". Эта проверкатакже реализуется логикой генератора5 управляющих сигналов путем сравнения заданного кода условия СИ с истинным значением, поступающим по входам 19 сигналов-условий. Если же результат сравнения положительный, то 15 20 выполняется переход (реализуется микрооперация 35), иначе. происходит по"вторение микроопераций, .начиная сблока 31 (т.евыборка очередной команды). Если код операции не совпадает с 30 кодом команды 1 СИ, то выполняется микрооперация 37 - "Команда ОРС". Этамикрооперация выполняется аналогично34 и 36. Если команда действительнооперационная, то генератор 5 управля 35 ющих сигналов выполняет микрооперацию 39 - "х=07". Эта микрооперациявыполняется логикой генератора 5 управляющих сигналов путем сравнениякода текущего уровня, поступающего с 40 выходов счетчика 6 уровня программына входы второй группы входов кодаоперации генератора 5 управляющих сигналовс нулевым кодом. Если результатсравнения отрицательный, т,еуровень программы не нулевой, реализуется понижение уровня программы, Этообеспечивается микрооперацией 40 -"Декрементировать счетчик 6 уровняпрограммы". При этом генератор 5 управляющих сигналов формирует импульсна линии 17 второй группы выходов,поступающий на вход декрементирования счетчика 6 уровня программы. После этого выполняется описанная микрооперация 35 благодаря которой адресная часть операционной команды заносится в программный счетчик подчиненного уровня, чем подготавливается счетчике 8, соответствующем текущему уровню. Этими действиями адрес перехода иэ адресной части команды через первую группу выходов регистра 3 команд будет передан в счетчик 8 текущего уровня, чем и обеслечивается предписанный командой безусловный переход. После этого генератор 5 уп5 14 очередной цикл управления. Если же результат сравнения положительный, т,е, =0, и очередная команда адресо-,ана счетчиком 4 команд, то она подлежит выполнению, Это обеспечива= ется блоком 41 - "Исполнить команду", При этом генератор 5 управляющих сигналов генерирует здесь импульс в разряде 13 второй группы выходов,чем обеспечивается запись адреса изадресной части регистра 3 команд через первую группу выходов в регистр 1адреса через первую группу входов,Этим подготавливается выборка из блока 2 памяти операнда, адресованногокомандой. Кроме того, генератор 5управляющих сигналов на первой группе выходов формирует серию управляющих импульсов, поступающих в операционное устройство через линии выхода 7 управляющих сигналов устройства. Всеэто обеспечивает исполнение командынулевого уровня. Затем возобновляется очередной цикл управления. Еслиже проверки 34, 36 и 38 дали отрицательный результат, значит в регистре3 команд зафиксирована команда КИП.Тогда выполняется проверка 42 - "3.==и 7", Если результат отрицательный,то это означает, что закончилась последовательность команд -го уровняи необходимо перейти на более высокий программный уровень. В этом случае выполняется микрокоманда 43 -"Инкрементировать счетчик 6 уровняпрограммы", Генератор 5 управляющих сигналов в этом случае генерирует импульс в разряде 18, который поступает на вход инкрементирования счетчика б уровня программ и увеличиваетего содержимое на единицу, обеспечивая переход устройства на более высокий уровень, Если же проверка 42дает положительный результат, то этоозначает, что закончена программанаивысшего уровня и, В этом случаев генераторе 5 управляющих сигналовпроисходит блокирование всех выходных импульсов и устройство переходитв состояние иОстанов. Рассматриваяциклическую граф-схему работы устройства (фиг. 4), легко убедиться втом, что запущенная с уровня и программа последовательно понижает свойуровень, пока не дойдет до уровня О,где начнет исполняться последовательность команд, обеспечивающая выполнение одной команды 1-го уровня,17005 6 По окончании этой последовательностипроисходит возврат к 1-му программному уровню, очередная команда котороговызывает следующую последовательностькоманд нулевого уровня и т,д. до техпор пока, не будет обнаружена команда КИП 1-го уровня. Здесь происходитобращение к 2-му уровню и т,д. Процесс продолжается до тех пор, пока небудет полностью исполнена вся последовательность команд и-го уровня,Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает управление вычислительным процессом в соответствии си-уровневой программой,Формула из о брет ения Устройство управления, содержащее регистр адреса, блок памяти, регистр команд, генератор управляющих сигналов, причем выходы поля адреса регистра команд соединены с первой группой информационных входов регистра адреса, выход которого соединен с входом адреса блока памяти, выход которого соединен с информационным входом регистра команд, выход поля кода операции которого соединен с первым входом кода операции генератора управляющих сигналов, вход логических условий устройства соединен с входом логических условий генератора управ- ляющих сигналов, выход первого поля микроопераций которого является выходом микроопераций устройства, выходы с первого по четвертый второго поля микроопераций генератора управляющих сигналов соединены соответственно с первым и вторым входами синхронизации регистра адреса, с входом разрешения блока памяти, с входом синхронизации регистра команд, вход начальной установки устройства соединен с входом сброса генератора управляющих сигналов, отличающееся мм, что, с целью сокращения емкости блока памяти за счет обеспечения возможности органиэации и вложенных од- на в другую подпрограмм, дополнительно содержит и+1 счетчиков, где и - количество вложенных подпрограмм, счетчик уровня программы, дешифратор, мультиплексор, причем вход начальной установки устройства соединен с входом установки в "О" и-го счетчика и с входом установки в "1 счетчика уровня программь, выход которого соеди- н7 1417005 8 нен с входом дешифратора, с управляю- той выходы второго поля микрооперащим входом мультиплексора и с вторым ций генератора управляющих сигналов входом кода операции генератора уп- соединены соответственно с входами равляющих сигналов выходы с первого вычитания и прибавления единицы счетФ5по (и+1)-й дешифратора соединены соот- чика уровня программы, седьмой выход ветственно с входами разрешения свторого поля микроопераций генератопервого по (и+1)-й счетчиков, инфор- ра управляющих сигналов соединен с мационные выходы которых соединены входами прибавления единицы, с персоответственно с первого по (и+1)-й 1 О вого по (и+1)-й счетчиков, восьмой информационными входами мультиплек- выход второго поля микроопераций гесора, группа выходов которого соеди- , нератора управляющих сигналов соенена с второй группой информационных динен с входами синхронизации с первходов регистра адреса, пятый и щес- вого по (и+1)-й счетчиков.1417005 Составитель А.Сошкинктор Е.Копча Техред Л.Сердюкова Корректор Л.Патай Заказ 4066/47 раж 704И Государственного кделам изобретений иМосква, Ж, Раушск Подписнтета СССР НИИ открытиия наб., д, 4/5 п 035, роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная