Устройство микропрограммного управления

)5 8 06 Р 9/2 ТЕНТНОЕ ОСУДАРСТВЕННОЕ ЕДОМСТВО СССР ОСПАТЕНТ СССР) И Т итут 84 М тел яет 13 и Выхо сОст Ои ти, ниела- ма ико- льно пе ю микй два 9, д ПИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ(54) УСТ РО Й СТВ О М И КР ОП РО ГРАМГО УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к вычислной технике, Целью изобретения яв Устройств технике и мож равления аппа мом раб контрольно-и ем. Целью из ние емкости б На фиг.1 и гаемого устро блока управле аграмма работо относится к вычислитель ет быть использовано для ратурой со сложным алгор оты, в частнос змерительным оборудова обретения является сокра лака памяти микрокоманд риведена блок-схема пред йства; на фиг,2 - блок-сх ния; на фиг,З - временная ы устройства,Устройство содержит блок 1 управния, регистр адреса 2, второй мультиплсор 3, первый 4 и второйрегистры-счетчики, блок памяти б микроманд, регистр микрокоманд 7, исполнитее устройство 8, третий мультиплексоррвый мультиплексор 10, регистр 11, в сокращение емкости блока памяти микрокоманд, Устройство микропрограммного управления содержит блок формирования импульсов, регистр адреса, с первого по третий мультиплексоры, блок памяти микро- команд, регистр микрокоманд, первый и второй регистры-счетчики, генератор тактовых импульсов, первый и второй триггеры пуска, дешифратор, с первого по третий элементы И, первый и второй элементы ИЛИ, всп омогател ьн ый регистр, одно вибратор. Введение в состав известного устройства регистра адреса, вспомогательного регистра, второго и третьего мультиплексоров, одновибратора и блока формирования импульсов и ряда новых связей позволяет достичь цели изобретения. 3 ил,сброса 12, вход запуска д ояния 14,Блок 1 содержит дешифратор 15, пер вый 16 и второй 17 элементы ИЛИ, первый 18, второй 19 и третий 20 элементы И, гене- ф) ратор тактовых импульсов 21, первый 22 и ( второй 23 тоиггеры пуска, одновибратор - р формирователь импульсов 24 и блок формирования импульсов 25,Формирователь импульсов и блок формирователей импульсов представляют собой схемы, вырабатывающие из входных тактовых импульсов сигналы с задержкой и а длительностью в соответствии с временной диаграммой работы устройства, и могут быть выполнены, к примеру, на основе одновибраторов.В частности, каждый из формирователей может быть реализован с помощь росхемы К 155 АГЗ, содержа щеодновибратора. При последовательйом включении одновибраторов первый из них обеспечивает формирование задержки относительно входного импульса, а второй элемент формирует длительность выходного импульса,Все остальные блоки устройства могут быть непосредственно реализованы соответствующими цифровыми интегральными микросхемами,Под исполнительным устройством подразумевается некоторое устройство, работающее под микропрограммным управлением и имеющее; как минимум, перечисленные выше входы и выход, Подобным устройством могут быть различные АЛУ, операционйые устройства, микропроцессорные секцйи и т.п, При этом управляющие входы служат для задания кода микрокоманды, вход синхронизации - для временной синхронизации работы исполнительного устройства вувязке с работой устройства в целом, например, для фиксации результата выполнения микрокоманды во внутренних регйстрах, аккумулятора и пр. Выход состояния индицирует результат выполнения микрокоманды,Устройство работает следующим образом.Управление работой устройства осуществляется путем подачи сигналов извйе на входы 12, 13 и анализа сигнала на выходе 14 блока управления 1 любым из известных способов, втом числе с помощью ЭВМ при наличии соответствующего контроллера. Установка устройства в исходное состояние производится подачей импульса на вход 12 блока управления 1. Проходя через элемент ИЛИ 17 навход сброса первого триггера 22, сигнал устанавливает йа его выходе уровень логического нуля, который подается на информационный вход второго триггера 23 и проходит на его выход после поступленияна вход синхронизации триггера 23 очередного импульса с выхода генератора 21, что индицйруется на выходе 14 и препятствует прохождению тактовых импульсов с выхода генератора 21 через третий элемент И 20 на вход блока 25, В результате этого устройство находится в исходном (неработающем) состоянии.Запуск работы устройства осуществляется подачей импульса на вход 13 (вход установки первого триггера 22), При этом первь 1 й трйггер 22 взводится в единичное состояние, что по аналогии с описанным выше приводит к появлению логической единицы на выходе второго триггера 23.Сигнал с выхода триггера 23 поступает на выход 14, указывая на работу устройства, и разрешает прохождение тактовых иглпульсов через третий элемент И 20 на входы блока формирователей импульсов 25, на в- ходах которого начинается генерация игл пульсов в соотвегствии с временной 10 15 нуля, поступающий далее на адресные входы управляющей памяти 6 и на входы пер 20 25 кущим кодом на вторых выходах регистра 7, содержимым регистра 2 и состоянием йс 45 30 35 40 диаграммои фиг.З.Кроме того, по фронту сигнала на выоде триггера 23 первый формирователь 24 обеспечивает появление на третьем 28 выходе блока управления 1 импульса с длительностью, равной такту работы устройства. Поступая на вход разрешения мультиплексора 3, этот импульс запрещает его работу, устанавливая на его выходах код ваго 4 и второго 5 регистров-счетчиков. Этим обеспечивается принудительная выборка микрокоманды по нулевому адресу в первом такте работы устройства, В каждом следующем такте работы вь 1 борка кода сЛедующей микрокоманды из управляющей йамяти 6 на входы регистра 7 будет выполняться по адресу, определяемому теполнительного устройства 8, В зависимости от кода на вторых выходах регистра 7 устройство реализует следующие виды управления последовательностью:0 - безусловный переход к следующей микрокоманде;1 - безусловный переход по адресу, указанному на первых выходах регистра 7;2 - переход по адресу регистра 7 угри выполнении условия или переход к следующей микрокоманде при невыполнении условия, причем условием служит определенное состояние устройства 8; 3 - останов по коггцу микропрограммы.В начале такта работы устройства проводится дешифрация кода микрокоманды, поступающего со вторь 1 х выходов регистра 7 через первье входы 34 блока 1 на дешифратор 155. В результате дешифрации микро- команд 1, 2 или 3 появляется сигнал на одном из соответствующих выходов деоифратора 15.Рассмотрим выполнение микрокогланды 2, Сигнал с первого выхода блок 25 управляет прохождением сигнала со второго выхода дешифратора 15 через элемент И 18 на второй вход элемент ИЛИ 16 и длее через вь 1 ход 26 блока 1 на вход управления мультиплексора 3. При этом, как пока 5 ано на фиг.З, в первом гтолутакте прохождение сигйала разрешено, а во втором - запрещено. Это обеспечивает подачу на выМоде мультиплексора 3 в первом полутакте ин 1786486формации с выхода регистра 2, хранящего адрес следующей микрокоманды, а во втором полутакте - информации с первых выходов регистра 7, указывающих адрес перехода. По окончании переходных процессов на выходе мультиплексора 3 происходит запись информации в регистр-счетчик 4 по сигналу с выхода 29 блока 1 и наращивание содержимого регистра-счетчика 4 по сигналу с выхода 30 блока 1. Тем самым в регистре-счетчике 4 устанавливается адрес следующей микрокоманды по отношению к микрокоманде, подлежащей выполнению в следующем такте, для случая последовательной выборки, т.е, при невыполнении условия, Одновременно по адресу, определяемому содержимым регистра 2, из управляющей памяти 6 проводится выборка следующей микрокоманды, код которой записывается в регистр 11 с помощью импульса, поступающего с выхода 33 блока 1 в конце первого полутакта. Аналогично во втором полутакте в регистре - счетчике 5 устанавливается адрес следующей микро- команды для случая перехода по условию, При этом используются импульсы загрузки и наращивания, подаваемые на входы регистра-счетчика 5 соответственно с выходов 31 и 32 блока 1, Адрес выбираемый микро- команды для случая перехода по условию подается во втором полутакте с первых выходов регистра 7 через мультиплексор 3 на адресные входы управляющей памяти 6.Таким образом, к концу такта на первых входах мультиплексора 10 с выходов памяти 6 установлен код следующей микрокоманды для случая перехода по условию, а с выходов регистра 11 на вторые входы мультиплексора 10 поступает код микрокоманды для случая невыполнения условия.В это же время исполнительное устройство 8 проводит выполнение текущей мик. рокоманды в соответствии с состоянием третьих выходов регистра микрокоманд 7, С выхода состояния устройства 8 результат выполнения микрокоманды в конце такта поступает на входы управления мультиплексоров 9 и 10. При наличии логической единицы на выходе состояния устройства 8 (условие выполнено) мультиплексор 9 обеспечивает прохождение на его выходы информации со второго 5 регистра-счетчика, в результате чего на входы регистра 2 поступает адрес следующей микрокоманды относительно выполняемой в следующем такте микрокоманды для случая выполнения условия в текущем такте, В противном случае на входы регистра 2 поступит информация с выходов первого 4 регистра-счетчика, что соответствует переходу к следующей мик 5 10 15 рокоманде при невыполненном условии. После установления информации на выхо- дах мультиплексора 9 она может быть записана в регистр 2.Аналогично описанному сигнал с выхода состояния устройства 8 управляет мультиплексором 10, обеспечивая к концу такта появление на его выходах одного из двух возможных (в зависимости от выполнения условия) кодов следующей микрокоманды.Импульс, поступающий с выхода 27 блока 1 в конце такта, обеспечивает запись правильной информации в регистры 2 и 7. В следующем такте работы устройство готово выполнять аналогичные действия. В отличие от микрокоманды 2 при выполнении микрокоманды 0 на выходе 26блока 1 в течение всего такта поддерживается нулевой уровень, а при выполнении20 микрокоманды 1 - единичный уровень благодаря наличию единичного сигнала на первом выходе дешифратора 15. Тем самымобеспечивается соответственно безусловный переход к следующей микрокоманде и25 безусловный переход по заданному адресу,В первом случае мультиплексор 3 обеспечивает прохождение на свои выходй и далеена другие блоки устройства информации свыходов регистра 2, а во втором случае - с30 первых выходов регистра 7. Поскольку состояния входов мультиплексоров 9 и 10 кконцу такта попарно неразличимы, то сигнал на выходе состояния устройства 8 невлияет на работу схемы,35 . Устройство выполняет микрокоманду,хранимую в управляющей памяти 6, пс тактам, каждый из которых выполняется аналогично описанному допоя"влейиямикрокоманды "конец микропрограммы", в40 результате дешифрации которой сигнал стретьего выхода дешифратора 15 поступаетна первый вход элемента И 19, стробируемого импульсом со второго выхода блока 25,и далее через элемент ИЛИ 17 на вход сбро 45 са первого 22 триггера, Это приводит к установке логического нуля на выходе второго23 триггера после прихода на его вход синхронизации очередного импульса с выходагенератора 21, что индицируется на выходе50 14 устройства и препятствует прохождениютактовых импульсов через первый элементИ 20 на другие блоки устройства.Фоомула изобретенияУстройство микропрограммного управ 55 ления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, первый ивторой регистры-счетчики, первый мультиплексор, генератор тактовых импульсов,первый и второй триггеры пуска, дешифратор, с первого по третий элементы И, пер 1786486вый и второй элементы, причы ИЛИ, и ичем выход рым информационным входом первогрблока памяти микрокоманд соединен с пер- мультиплексора, выходы первого и второгвым информационным входом первого регистров-счетчиков соединены соответс- ма ионнымультиплексора, выход кот рторого соединен с венно с первым и вторым информационнинформационным входом регистрм егистра микро ми входами третьего мультиплексора, выходкоманд, выход поля перехреходов которого со- которого соединен с информационным вхиф ато а, с первого по дом регистра адреса, выход которого соедитретий выходы которого соединены с пер- нен с вторым информацвыми входами первого элемента ИЛИ пер- второго мультиплексора, выход поля операт в И выход первого 10 ций регистра микрокоманд подключен к упэлемента сИ оединенс вторымвходомпер- равляющему выходу устройства, вх дИЛИ выход второго элемен- логических условии устроиства подвого элемента, вых д втИ инен с первым входом второго управляющим входам пер рного и т етьегоэлемента ИЛИ, выход которого соединен с мультиплексоров, выход трт етьего элементаки в "0" первого триггера 15 И соединен с входом запуска блока форМивходом установки в пе в гвый выхо кото сгопуска, выход кото рого соединен с информа- рования импульсов, перв д рс(го элембнционным входом второгго триггера пуска, соединен с вторым входом перво 6 г не атора тактовых импульсов сое- та И, второй выход блока формирования имвыход генераторсое инен с входами записиинен с первым входом третьего элемента пульсов со ддинен сИ и с входом синхронизации второго триг регистров адр ст в а еса и микрокоманд, третийб оса и и ска стройства выход блока формирования импульсов соегера уска ходы сброса пуска устройсоединены соответственно с вторым входом динен с вторым входом вт рвторого элемента и с вИЛИ и с входом установки и с входом записи первого регистра-счет ив "1" второго триггера пуск,и р пуска о т л и ч а а - ка, с четвертого по седьмой выходы л каь сокращения 25 формирования импульсов соединены соотемкости блока памяти микроком н,б ти икрокоманд, оно со- ветственно с входом прибавления един цыегист а еса, вспомогательный первого регистра-счетчика, с входами запиегист, второй и третий мультиплексоры, си и прибавлени д .ри я е ини ы вто ого регистоднавибратор, блок формирования импуль- раа-счетчика и с входом записисов, причем выход поля адре аа реса регистра 30 вспомогательного регистра, выход второгом сос 1 ояпервым информа- триггера пуска соединен с выходом сос яционным входодом второго мультиплексора, ния устройства, с вторым входом т етьеговыход которого соединен с ин ос информацион- элемента И и с входом одновибра р,м тобиоными входам первого и второгорого счетчиков и ход которого соединен с входом стро роадресным входом локаб ка памяти микроко вания второго мультиплексора, выходнс и а 1 ляманд, выход которого соедин ноединен с информа- первого элемента ИЛИ соединен с упра ляционным входом вспомо тогательного ющим входом второго мультиплексора,регистра, выход которого соединен с вто 17864861786186 Аыдя 7 Ре каз 248 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж-З 5, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Рюх Я 1-а Ьа. аюгх Яы ЮпЗ Яю Н УфЮЛЮЛРЖЙ"ЯЯЯ - нРОДЙРЯРн ставитель А, Сошкинхред У.Моргентал КоРРек ор Т. Вашкович