Микропрограммный модуль

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 51) 4 Р 9 ЕТЕНИ м нтсли ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ЯО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(56) Авторское свидетельство СССРУ 959080, кл, С 06 Р 9/22, 1982.Авторское свидетельство СССРУ 596947, кл . С 06 Р 9/22, 1978 .(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной техники может быть использовано нрираэработке микропрограммируемых короллеров распределительных вычи тельных систем и систем управлениятехнологическими процессами. Цельиэобретения - расширение области применения модуля. В модуЛе обеспечивается смена микропрограмм и сокращено количество внешних соединейий. Модуль содержит блок памяти микрокоманд, счетчик, регистр микрокоманд,демультиплексор передачи данных,мультиплексор, триггер пуска, генератор тактовых импульсов, блок элементов ИЛИНовыми элементами устройства являются блок ключей с тристабильным выходом, сумматор, первый,второй, третий, (К+1)-ый блоки элементов И, элемент И, первый и второйэлементы ИЛИ. 2 ил, 1427366Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и можетбыть использовано при разработке микропрограммируемых контроллеров распре 5делительных вычислительных систем исистем управления технологическимипроцессами.Цель изобретения - расширение области применения модуля за счет организации смены микропрограмм и уменьшения числа выводов,На фиг. 1,2 представлена функциональная схема микропрограммного модуля, 15Устройство (фиг. 1, 2) содержитблок 1 памяти микрокоманд, счетчик 2адреса, регистр 3 микрокоманд, блок4 ключей с тристабильным выходом,демультиплексор 5, сумматор б, мультиплексор 7, триггер 8 пуска, генератор 9 тактовых импульсов, В+1) блоков 10 элементов И- количествовходов приема управления, прием информации с которых блокируется), первый 2511.1, второй 11.2 и (ас) 11.3 блокиэлементов И (и -. количество входовприема управления), блок 12 элементовИЛИ, второй элемент ИЛИ 13, элементИ 14, вход кода 15 операций модуля, 30первый 16.1-(п) - 1 б.пвходы приема управления модуля (от первоговторого - (и)-го микропрограммныхмодулей соответственно), вход 17 логических условий модуля, вход - выход 3518 модуля, первый 19 . 1(п) - 19 .и выходы передачи управления модуля(первому, второму - (и) -ому микропрограммным модулям соответственно),выход 20.1 поля микроопераций, выход 4020.2 поля адреса модуля, выход 20.3поля кода логических условий, выход20.4 поля младших разрядов адреснойчасти микрокоманд, выход 20.5 полястарших разрядов адресной части микрокоманд, вход 21 режима модуля, вход22 пуска модуля, вход 23 остановкимодуля, первый элемент ИЛИ 24, пер"вый 25.1 и второй 25.2 выходы генератора 9 тактовых импульсов.Блок 1 памяти микрокоманд предназначен для хранения микрокоманд. Вблоке 1 памяти микрокоманд каждаямикрокоманда занимает одну ячейку.Счетчик 2 адреса предназначен для записи и изменения адреса ячейки блокапамяти при записи в блок 1 памятимикрокоманд "новой" микропрограммы.Регистр 3 микрокоманд служит для записи и хранения микроолерационной час.ти очередной считываемой микрокоманды. Блок ключей с тристабильным выходом служит для обеспечения нормальнойработы двунаправленной шины 18 микроопераций модуля. Демультиплексор 5.(передачи управления) предназначендля коммутации адреса передачи управления на соответствующий микропрограммный модуль. Сумматор 6 предназначен для модификации младших разрядов адреса очередной микрокоманды,Мультиплексор 7 предназначен для выделения значения логического условия,соответствующего заданному коду, поступающему с выхода 20.3 логических условий блока 1 памяти микрокоманд,Триггер 8 пуска предназначен для запуска или остановки генератора 9 тактовых импульсов. Генератор 9 служитдля выдачи двух серий тактовых импульсов. Блок 10 элементов И служитдля блокировки входа счетчика. 2 адреса при считывании микрокоманды передачи управления, а также в режиме"Настройка", Блоки 11.1, 11.2, 11.3элементов И служат для блокировкивхода счетчика 2 адреса при реализации режима "Настройка", Блок 12 элементов ИЛИ служит для передачи информации на вход регистра - счетчика 2адреса. Элемент ИЛИ 13 служит для управления блоком 1 О элементов И присчитывании специальной микрокомандыпередачи управленияЭлемент И 14предназначен для установки блока 1памяти микрокоманд либо в режим записи информации, либо в режим считывания,Предлагаемый модуль имеет четырережима работы и функционирует следующим образом. В исходном состоянии всеэлементы памяти находятся в нулевомсостоянииЦепи установки исходногосостояния условно не показаны. Длянормального функционирования блока 1памяти на вход обращения Ч постоянноподается единичный потенциал.Режим выполнения "собственных" микрокоманд. В этом режиме на входе 21модуля "0", Таким образом счетчик 2адреса находится в режиме записи информации, На вход 22,подается сигнал"Пуск", триггер 8 разблокирует генератор 9 и первый синхроимпульс с выхода 25,1 поступает на синхровход счетчика 2, Адрес начальной микрокомандыпоступает с входа 15 кода операции мо 3 14273дуля, пройдя через блок 12 элементовИЛИ. По заднему Фронту этого импульса он запишется в счетчик 2, Таким образом на адресный вход блока 1 памяти5поступает адрес считываемой микрокоманды и возбуждает соответствующую ейячейку блока 1 памяти,По первому тактовому импульсу свторого выхода 25,2 генератора 9 микрооперационная часть считываемой микрокоманды записывается в регистр 3микрокоманд и через открьггый блок4,2 ключей поступает на выход модуля.Если была считана линейная микрокоман да, то код логических условий равеннулю и на выходе мультиплексора 7 будет ноль. Поэтому адрес очередной микрокоманды без изменений через открытый блок 10 элементов И и блок 12 эле ментов ИЛИ поступает на вход счетчика 2.По второму тактовому импульсу свыхода 25,1 генератора 9 этот адресзаписывается в счетчик 2. Далее модуль работает аналогично. Если быласчитана микрокоманда ветвления, токод логических условий с выхода 20.3блока 1 памяти микрокоманд поступаетна вход мультиплексора 7, на другой 30вход которого с входа 17 модуля поступают логические условия. В результате проверки логических условий навыходе мультиплексора 7 может появиться как "0", так и "1", В первом случае модуль работает аналогично вышеописанному. Но втором случае "1" свыхода мультиплексора 7 поступаетна вход сумматора 6, где и складывается с младшими разрядами адреса оче Оредной микокоманды, поступающими свыхода 20,4. блока 1 памяти, модифицируя адрес следующей микрокоманды.МодиФицированный адрес через открытый блок 10 элементов И, блок 1245элементов ИЛИ поступает вновь навход счетчика 2, Далее модуль работает аналогично,Режим передачи управления. Вэтом режиме также на входе 21 модуля присутствует низкий потенциал, Вэтот режим модуль переходит при считывании специальной микрокоманды передачи управления. Так как такая команда содержит адрес модуля, которому передается управление, поступающего с выхода 20.2 блока 1 памяти наадресный вход демультиплексора 5, тона выходе элемента ИЛИ 13 появится 66а"1", которая закроет блок 10 элементов И, не допустив прохождение адреса передачи управления на вход счетчика 2, Адрес перецачи управления через демультиплексор 5 в соответствиисо значением адреса модуля поступаетна один из выходов 19.1 - 19.пмодуля. Микрооперационная часть этой микрокоманды также как и у собственных"микрокоманд в первом режиме записывается в регистр 3 микрокоманд и черезоткрытый блок 4 поступает на выход18 микроопераций модуля. Если к этому моменту времени ни на входе 15 кода операций модуля ни на одном из входов 16.1 - 16,ппередачи управлениянет адреса начальной микрокомандыочередной микропрограммы, то в счетчик 2 адреса записывается нулевой кодЭто, в свою очередь, ведет к передачи записи в регистр 3 микрокоманднулевой информации из ячейки блока 1памяти микрокоманд с нулевым адресом,В таком состоянии модуль будет нахо"диться до тех пор, пока на один изадресных входов его не поступит адрес очередной микрокоманды.Режим приема управления. В этомрежиме на входе 21 режима модуля присутствует низкий потенциал . Адрес начальной микрокоманды поступает откакого-либо микропрограммного модуляна соответствующий вход 16,1 - 16.п приема управления модуля и, пройдячерез блок 12 элементов ИЛИ, поступает на,информационный вход счетчика 2,По первому же тактовому импульсу, поступившему с выхода 251 генератора9, он записывается в счетчик 2. Далеемодуль работает аналогично режиму выполнения "собственных" микрокоманд.Режим "настройки",На выходе 21 установки режима модуля появляется единичный потенциал,которым закрываются блоки 10, 11111,3, элементов И, счетчик 2 переводится в режим счета, открываетсяэлемент И 14, блокируется регистр 3микрокоманд, блок 4 ключей с тристабильжм выходом переводится в режимвысокого сопротивления по выходу. Нисходном состоянии триггер 8 находится в нулевом состоянии, счетчик 2 адреса также обнулен. По сигналу, пос-тупающему на вход 22 пуска, триггер8 устанавливается в единичное состояние, разблокируя генератор 9 тактовых импульсов. По первому тактовому5 14273 10 ка 1 памяти микрокоманд с входов 16.1,20 55 импульсу, поступающему с выхода 25.1,генератора 9, содержимое счетчика 2увеличивается на единицу. В это времяна информационный вход блока 1 памяти микрокоманд поступает микрооперационная часть записываемой микрокоианды адресная часть, поле кода логических условий и разряды адреса модуля, которому передается управление,поступают на информационный вход бло 16.2, 16.3 приема управления (количество задействованных входов определяется отклонением количества разрядов адресной части, поля кода логическихусловий, разрядов адреса модуля, которому передается управление, и количества разрядов адреса иикрокоманды,причем в последней группе входов 16.3 приема управления могут быть задействованы не все входы).Таким образом, на информационном входе блока 1 памяти микрокоманд находится целая микрокоманда. По первому же тактовому импульсу, поступающему с выхода 25,2 генератора 9 через открытый элемент И 14 на вход управления записью в память, в соответствии с адресои, поступающим с выхода счетчика 2 на адресный вход блока 1 памяти, его иикрокоманда записывается в ячейку блока 1 памяти. По второму тактовому импульсу с выхода 25,1 генератора 9 содержимое счетчика 2 адреса вновь увеличивается на единицу, Иа информационный вход Р блока 1 памяти микрокоманд подается очередная иикрокоманда и по второму импульсу с выхода 25.2 генератора 9 она записывается.в следующую ячейку блока 1 памяти микрокоманд, Далее в этом режиме модуль работает до тех пор, пока сигнал с выхода переполнения счетчика 2 не пройдет через элемент ИЛИ 24, В результате триггер 8 переходит в нулевое состояние, блокируя генератор 9. Остановка в любом режиме можетбыть осуществлена подачей сигнала"Стоп" на вход 23 установки модуля.Из приведенного выше алгоритма функционирования устройства в режиме 4"настройки" видно, что оперативнаясмена информации в блоке 1 памятимикрокоманд осуществляется, начинаяс первой ячейки (0001), вепя общий счет ячеек с нулевой (00000),Б нулевой ячейке блока 1 памяти должна быть всегда записана нулевая ин 25 30 35 40 66 бФормация, для того, чтобы после окончания работы в режиме выполнения"собственных" иикрокоманд и в режимепередачи управления на вход 23 модуля не подавать сигнал "Стоп", так какэто привело бы к тому, что в регистре 3 микрокоманд осталась бы записанной последняя микрокоманда, считанная модулем, что ведет к занятостидвунаправленной шины 18 входа-выходамикроопераций в случае, если на входе 21 режима присутствует нулевой потеницал.Таким образом сущность изобретения состоит в расширении области применения путем организации динамичес"кой смены микропрограмм без увеличения числа выводов модуля.В блоке памяти каждая микрокоманда занимает одну ячейку,В блоке памяти размещаются как"собственные" мнкрокоманды, т.е. микрокоманды микропрограмм, реализуемыхданным модулем, так и специальныемикрокоманды передачи управления. Последние содержат микрооперационнуючасть адрес (номер) модуля, которомупередается управление". поле кода логических условий, в котором также каки у "собственных" линейных микрокоманд записаны нули, и адрес передачиуправления, т,е. адрес начальной микрокоианды.в модуле, которому передается управление. У "собственных" микрокоманд в поле адреса модуля, которому передается управление, записанынули, а в поле адреса передачи управления - косвенный адрес следующей"собственной" иикрокоманды, состоящий из двух частей: старших и младших разрядов, Это условное разделениесделано в целях- уменьшения разрядности сумматора, так как на вход сумматора для модификации адреса заводятся не все разряды косвенного адреса,а только часть - младшие разряды. Этонакладывает определенные условия наразмещение микрокоманд в блоке памяти,В иикрокомандах ветвления в полекода логических условий задается но-.мер проверяемого логического. условия,При ветвлении и в случае единичногозначения,проверяемого логическогоусловия происходит увеличение на единицу младших разрядов адреса, т.е. вслучае, когда значение младших разарядов адреса меньше величины 2, где30 Формула изобретения Микропрограммный модуль, содержащий блок памяти микрокоманд, счетчик, З 5регистр микрокоманд, демультиплексор, мультиплексор, триггер пуска, генератор тактовых импульсов, блок элементов ИЛИ, причем группа входов кодаопераций модуля соединена с первойгруппой входов блока элементов ИЛИ,выход которого соединен с информационным входом счетчика с (п-И-го по(п)-ый, группа информационных вхо 40 дов модуля соединены соответственно 45с второй по (ис)-ый группами входов блока элементов ИЛИ (где и - количество групп входов приема управления, к -количество входов приемауправления, прием информации от кото рых блокируется) вход пуска модулясоединен с единичным входом триггера пуска, выход которого соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, первый выход генератора так- б 5 товых импульсов соединен с входомсинхронизации счетчика, информациойный выход которого соединен с адресным входом блока памяти,микрокоманд,7 14273 а - количество младших разрядов кос-венного адреса микрокоманды, Микро- команды, следующие после микрокоман" ды ветвления, должны располагаться в соседних ячейках блока памяти. В слу 5 чае же равенства младших разрядов адреса величине 2 при увеличении на единицу переноса единицы в следующий старший разряд не происходит, и таким образом значение младших разрядов адреса становится равным нулю.Таким образом в этом случае одна из микрокоманд, следующих за ветвлением, размещается в соответствии с кос венным адресом микрокоманды ветвления а другая " в ячейке с адресом, у которого значение старших разрядов соответствует значению старших разрядов косвенного адреса микрокоманды 20 ветвления, а младшие разряды равны нулю.Для обеспечения динамической смены (коррекции) микропрограмм осуще" ствляется многофункциональное исполь 25 зование части выводов модуля, по которым в рабочем режиме циркулирует "рабочая" информация, и в режиме записи - адреса и микрокоманды,"новой" микропрограммы. 66 вход логических условии модуля соединен с информационным входом мультиплексора, отличающийсятем, что, с целью расширения области применения за счет организациисмены микропрограмм и уменьшениячисла выводов модуля, он дополнительно содержит блок ключей с тристабильным выходом, Ь+1) блоковэлементов И, элемент И, первый и второй элементы ИЛИ, сумматор, причемвход задания режима модуля соединенс входом с первого по (и+1)-ый бло"ков элементов И, с первьщ входом элемента-И, с входом задания режима работы счетчика с входом разрешениязаписи регистра микрокоманд, с входом управления блока ключей с тристабильным выходом, со стробирующим входом демультиплексора, выход поля адреса модуля блока памяти микрокомандсоединен с адресным входом демультиплексора и с входом второго элементаИЛИ, выход которого соединен с вторымвходом (1+1)-ого блока элементов И,с первого по.к-ый входы приема управления модуля соединены с первой груп фпой информационных входов блока памяти микрокоманд и с группой входов спервого по к блоков элементов И соответственно, выходы которых соединены-соответственно с (и-к)-ой пои-ую группами входов блока элементовИЛИ, вход останова модуля соединен спервым входом первого элемента ИЛИ,выход которого соединен с входом установки в "О" триггера пуска, второйвыход генератора тактовых импульсовсоединен с вторым входом элемента И ис входом синхронизации регистра микрокоманд, выход которого соединен синформационным входом блока ключей стристабильным выходом, выход которого соединен с информационным входомвыходом модуля и входами второй группы информационных входов блока памяти микрокоманд, выход поля микроопераций блока памяти микрокоманд соединен с информационным входом регистрамикрокоманд, выход поля кода логических условий блока памяти микрокомандсоединен с адресным входом мультиплексора, выходы мультиплексора и полямладших разрядов адреса блока памятимикрокоманд соединены соответственнос первым и вторым входами сумматора,выход которого объединен с выходомполя старших разрядов адреса блока па 9 14273 бб 1 Омяти микрокоманд и подключен к осталь- с (и+1)-ой группой входов блока эленым входм (и+1)-ого блока элементов ментов ИЛИ, выход элемента И которо- И и с информационным входом демульти- го соединен с входом разрешения эаплексора, с первой по (и)-ую груп" писи блока памяти микрокоманд, выход пы выходов которого являются выхода- переполнения счетчика соединен с ми передачи управления модуля, выход вторым входом первого элемента ИЛИ. В+1)-ого блока элементов И соединенодписное митета СС аж 704Государственногоелам изобретенийсква, Ж, Рауш и открытии кая наб., д. 4 13035,ектная,Производ о-полиграфическое предприятие, г. Ужгород