Микропрограммное устройство управления

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик(22)Заявлено 08.01,81 (2) 3261837/18-2 Мс присоединением заявки М23) ПРиоритет(51)М. Кд,6 06 Р 9/22 Веуйэ 9 етеевяМ квинтет ССь.Р ео делен взебретеенй и открытий(088.8) Дата опубликования описания 07. 10. 82(5 Й) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматических и контрольно-измерительных системах, например, контроля электрических пара. метров, интегральных схем, содержащих несколько операционных блоков, подключенных к общей информационно-адресной матистрали, Иикропрограммное устройство управления предназначно для выдачи в магистраль определенной временной последовательности микрокоманд, обрабатываемых в операционных блоках, подключенных к магистрали.Известно микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти,микропрограмм регистр адреса, регистр микропрограмм, дешифраторы, блок управления длительностью микропрограммного такта, линию задержки то и логические схемы и . Известное устройство позволяет изменять длительность микропрограммного такта в соответствии с временемвыполнения микрокоманды, Однако этоустройство характеризуется сложностью схемы и ограниченными функциональными возможностями за счет того,что применение универсальных линийзадержки с заданными номиналами позадержке заранее предопределяет возможный (а не действительный). диапазон изменения длительностей тактов.Кроме того,при больших значениях задержек линии задержки имеют большиеразмеры. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микропрограмм, регистр адреса, регистр микрокоманд, причем входы блока памяти микропрограмм соединены с выходами регистра адреса, первый вход которого соединен с первым входом устройства, выходы блока памяти микропрограммы соеЭдинены с первыми входами регистра микрокоманд 2.Недостатком известного устройства является то обстоятельство, что в нем невозможно совместить синхрон- б ный режим работы с переменной дли" тельностью,микропрограммно го такте и синхронный режим работы устройства по отношению к целям управления операционными блоками магистра ли, Кроме того, недостатком известного устройства является невозможность его останова на.одной из выбранных микрокоманд, а также по сигналу неисправности, приходящему из 13 магистрали. По требованиям, предъявляемым к микропрограммному устройству управления магистралью, оно должно работать как в синхронном режиме с возможностью изменения в приемле В мых пределах длительности микропрог . раммного такта, так и в асинхронном режиме. 9 бйб 41 Цель изобретения - расширение об 23ласти применения за счет обеспеченияасинхронного режима работы устройства,Поставленная цель достигается тем,что микропрограммное устройство уп". равления, содержащее генератор импуль.30сов, регистр адреса, блок памяти микропрограмм, регистр микрокоманд, вы".ход поля операций которого подключенк первому информационному выходу устройства, информационный вход регистра Зфмикрокоманд соединен с выходом блокапамяти микропрограмм, адресный входкоторого соединен с выходом регистра адреса, информационный вход которого подключен кадресному входу устройства, содержит дешифратор, счет",чик, элемент И, Формирователь импульса, группу элементов И-НЕ и блок фор"мирования синхроимпульсов, установочный вход которого соединен с устано фвочными входами регистра адреса и регистра микрокоманд и является первым управляющим входом устройствамипервый выход блока формирования синхроимпульсов подключен к управляющему 9входу регистра адреса, второй выходк управляющему входу регистра адреса, второй выход - к управляющемувходу регистра микрокоманд и к первым входам элементов И-НЕ группы,третий выход - к первому входу элемента И, второй вход которого соединен с вторыми входами элементов 4И" НЕ группыс первым управляющим входом блока формирования синхроимпульсов и первым выходом дешифратора, информационные входы которого подключены к выходу поля типа микрокоманды, регистра микрокоманд, выход поля операций которого соединен с третьими входами элементов И"НЕ группы, выходы которых подключены к уста" новочным входам счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, вход пуска которого подключен к выходу элемента И, а вход сброса - к, выходу формирователя импульсов и к второму управляющему входу блока формирования синхроимпульсов, выход счетчика подключен к входу Формирования импульса., выход поля адреса регистра микро- команд является вторым информацион" ным выходом устройства, второй вы" ход дешифратора соединен с третьим управляющим входом блока формирования синхроимпульсов, вход останова которого подключен к второму управляющему входу устройства, третий управляющий вход устройства подключен к четвертому управляющему входу блока формирования синхроимпульсов,Блок формирования синхроимпульсов,содержит пять элементов И, элемент ИЛИ-НЕ, семь элементов И-НЕ, два элемента НЕ, три элемента задержки, причем первый вход первого элемента И подключен к первому управляющему входу блока, второй вход.- к второму управляющему входу блока, а выход - к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, к второму входу которого подключен выход второго элемента И, первый вход последнего подключен к третьему управляющему входу блока, второй вход " к четвертому управляющему входу блока, к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ подключен выход третьего элемента.И,первый вход которого соединен с третьим управляющим входом блока, второй вход - с четвертыя управляющим входом блока, четвертый вход элемента ИЛИ подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого соединен с третьим управляющим входом блока, второй вход - с выходом пятого элемента И и является третьим выходом блока, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого является установочным5 9646входом блока, выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого является входом останова блока,а выход второго элемента И-НЕ соединен с первыми входами третьего и цетвертого элементов И-НЕ а через пер 1вый элемент задержки - с вторым входом третьего элемента И-НЕ, выходкоторого подключен к второму входу вчетвертого элемента И-НЕ, выход последнего соединен с первыми входамипятого и шестого элементов И-НЕ через первый элемент НЕ - с первймвыходом блока, а через второй элемент задержки - с вторым входом пятого элемента И-НЕ, выход которогоподключен к второму входу шестогоэлемента И-НЕ, выход последнего соединен с первыми входами седьмого элемента И-НЕ и пятого элемента И, черезвторой элемент НЕ - с вторым входом блока, а через третий элементзадержки - с вторым входом седьмогоэлемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу пятого элемента И.На фиг. 1 приведена структурная схе"ма предлагаемого микропрограммно 1 го устройства управления магистра- ЗОлью; на фиг. 2 - схема блока формирования синхроимпульсов,Устройство содержит блок 1 памяти микропрограмм, регистр 2 микрокоманд, РегистР 3 аДРеса, блок 4 ФОР- З 5мирования синхроимпульсов, дешифратор 5, генератор 6 импульсов, счет"чик 7, формирователь 8 импульсовгруппу элементов И-НЕ 9, элемент И 1 О,выходы 11-14 дешифратора 5, выход15 формирователя импульсов, установочный вход 16 устройства, управляющие входы 17 и 18 устройства, вход19 останова устройства, адресныйвход 20 устройства. Блок 4 формиро-. 45вания синхроимпульсов содержит выход 21 синхроимпульса С 1, выход 22синхроимпульса С 2, выход 23 синхроимпульса С 3, элементы И 24-27, элементы И-НЕ 28-34, элемент И 35, элемент ИЛИ-НЕ 36, элементы 37-39 задержки, элементы НЕ 40 и 41,Устройство работает следующим образом.Микропрограммное устройство управ 55 ления синхронизируется тремя последовательностями синхроимпульсов. По фронту С 1 код, установленный на ин 41 Ьформационном входе регистра 3 адреса,переписывается в регистр, и по этому коду начинается считывание микрокоманды из блока 1 памяти микропрограмм. По фронту С 2 микрокоманда,считанная из блока 1 памяти микропрограмм; переписывается в регистр2 микрокоманд, Происходит дешифрирование пойей микрокоманды, начинает"ся выполнение записанных в микрокоманде микроопераций и формированиелогических условий для перехода кследующей микрокоманде. По Фронту3 С 3 происходит запуск генератора6 импульсов,.Код каждой микрокомвнды, записанной в блоке 1 памяти микропрограмм,состоит из трех частей: тип кода микрокоманды, код операции и код адреса следующей микрокоманды.Код тяпа микрокоманды определяет каким образом будет запущена последовательность синхроимпульсовС 1, С 2, С 3 в следующем такте работыустройства,1-ый тип микрокоманд - это микрокоманды, длительность микропрограм".много, такта которых равна длительности микропрограммного такта внутренних мсрокоманд, При дешифрировании этого типа микрокоманды сигналлогической "1" появляется на выходе14 дешифратора 5 типа микрокоманДы..При этом Фронт синхроимпульса С 1 следующего такта работы устройстваформируется по срезу синхроимпульсаС 3 текущего такта. При этом операционный блок осуществляет прием ине Уформации, а код адреса следующеймикрокоманды устанавливается на информационном входе регистра 3 адреса за время, равное длительности двухсинхроимпульсов С 2 и С 3. 2-ой тип микрокоманд - это внешние микрокоманды, обращенные к операционным блокам, асинхронным по отношению к микропрограммному устройству управления. Этот тип микрокоманд соответствует появлению сигнала логической "1" на выходе 13 дешифратора 5 типа микрокоманд. При этом фронт С 1 следующего такта работы устройства формируется по срезу импульса готовности, поступающего от операционного блока к входу 17.3-ий тип микрокоманд (пауза) это микрокоманды, которые следуют за внешними микрокомандами, обращен964641 7ными к синхронным операционным блокам, и определяют интервал времени, через который устройство может выработать следующую микрокоманду. Этому типу микрокоманд соответствует 5 появлейие сигнала логической "1" на выходе 11 дешифратора 5 типа микрокояанд, При выполнении этой микро" команды код паузы, записанный в операционной части микрокоманды, по фронту синхросигнала С 2 записывается в счетчик 7 через .группу элементов И"НЕ 9. Ро фронту С 3 происходит запуск генератора 6 импульсов через элемент И 10, Фронт каждого импульса которого переводит счетчик 7. в следующее состояние. При переводе счетчика 7 в исходное состояние на выходе 15 формирователя 8 импульса вырабатывается импульс, который 20 лоступает на соответствующий вход блока 4 формирования синхроимпуль.сов. ПЬ срезу этого импульса формируется фронт С 1 следующего такта работы устройства. Кроме того, импульс с .выхода 15 формирователя 8 импульсов поступает на второй вход генератора 6 импульсов и прекращает генерацию импульсов.Таким образом, испбльзуя микро команды 3-го типа, можно организоватьсчсинхронный режим работы с переменной длительностью микропрограммного такта. При этом имеется возможность гибкого. изменения длительности такта по коду паузы, записанного в операционной части микрокоманды. При необходимости можно записать в блоке 1 микропрограммы нес" олько микрокоманд 3-го типа подяд, что еще больше увеличивает возможность гибкого варьирования дли тельностью микропрограммного такта.4-ый тип микрокоманд " микрокоманды останова. Этот тип микрокоманд позволяет организовать асинхронный режим работы с формированием импульса готовности пользователем, т.е. при выполнении оператором Функции операционного блока. При выполнении 4"го типа микрокоманд сигнал логической "1" появляется на выходе 12 дешифратора 5 типа микрокоманд, С приходом этой микрокоманды работа микропрограммного устройства управления останав-,35 ливается, Продолжение выполнения микропрограммы осуществляется с приходом на 18 ый вход устройства импульва. 85-ый тип микрокоманд - микрокоманды "Конец". С приходом этой микрокоманды работы устройства останав" ливается и продолжить выполнение прерванной микропрограммы нельзя, поскольку с выходов 11- 14 дешифратора 5 типа микрокоманда на соответствующие входы блока 4 формирования синхроимпульсов не поступает ни одного разрешающего сигнала логической "1".Возобновить работу устройства можно, подавая на вход 16 блока 4 формирования синхроимпульсов импульс в виде уровня логического "0", который формируется во внешних цепях управления устройства при нажатии оператором кнопки "Пуск микропрограммы", Одновременно этот импульс поступает на входы установки в "0" регистра 2 микрокоманд и регистра 3 адреса. По срезу данного импульса формируется синхроимпульс С 1,который запишет нулевой адрес в регистр 3 адреса и выполнение микропрограммы начнется с 0-й микрокоманды.Если в процессе выполнения микропрограммы на вход 19 блока 4 Формиро" вания синхроимпульсов поступает сигнал "Неисправность" (уровень логического "0"), устройство останавливается. Возобновить работу устройства можно только после ликвидации неис" правности, когда на вход 19 блока 4 формирования синхроимпулвсов поступит сигнал логической "1".Таким образом, предложенное микропрограммное устройство управления магистралью позволяет осуществлять работу как в синхронном режиме с переменной длительностью микропрограммного такта, так и в асинхронном режиме по отношению к цепям управления магистрали. В синхронном режиме работы обеспечено простоеприменение временного интерваламежду моментами выдачи в магистраль внешних микрокоманд путем изменения кода паузы, записанного в операционной части микрокоманды 3-готипа, изменения периода следованияимпульсов с выхода генератора 6 импульсов и использования несколькихмикрокоманд 3-го типа, следующихподряд. Кроме того, в устройствеобеспечивается останов его работыв любой точке микропрограммы привосполнении микрокоманды 4-го типаостанова, а также по сигналу неисправности, приходящему из магистра96464 ли, что улучшает эксплуатационныехарактеристики устройства и повышаетдостоверность работы системы устройство-магистраль. Получено упрощение блока 1 микропрограммы устройства за счет уменьшения длины словаблока из-за отсутствия в микрокоманде временной части. формула изобретения 1. Микропрограммное устройство управления, содержащее генератор импульсов, регистр. адреса, блок памя б ти микропрограмм, регистр микрокоманд, выход поля операций которого подключен к первому .информационному выходу устройства, информационный ., вход регистра микрокоманд соединен с выходом блока памяти микропрограмм, адресный вход которого соединен с выходом регистра адреса, информационный вход которого подключен к адресному входу устройства; о т л и - 25 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области его применения за счет обеспечения асинхронного ре/жима работы устройства, оно содержит дешифратор,. счетчик, элемент И, формирователь импульса, группу элементов И-НЕ и блок формирования синхроимпульсов, установочный вход которого соединен с установочными входами регистра адреса и регистра микрокоманд и является первым управляющим входом устройства.; первый выход блока Формирования синхроимпульсов подключен к управляющему входу регистра микрокоманд и к первым входам элементов И-НЕ группы, третий выходк первому входу. элемента И, второй вход которого соединен с вторыми входами элементов И-НЕ группы, с первым управляющим входом блока формирования синхроимпульсов и первым выходом дешифратора, информационные входы которого подключены к выходу поля типа микрокоманды, регистра микрокоманд, выход поля операций кото" ,рого соединен с третьими входами эле,ментов И-НЕ группы, выходы которых подключены к установочным входам счетчика.счетный вход которого сое-. динен с выходом. генератора импульсов,55 вход пуска которого подключен к вы- , ходу элемента И, а вход сброса - к выходу формирователя импульсов и к второму управляющему входу блока 1 10формирования синхроимпульсов, выходсчетчика подключен к входу форыирова"теля импульса, выход поля адреса регистра микрокоманд является вторыминформационным выходом устройства,второй выход дешифратора соединен стретьим управляющим входом блока формирования синхроимпульсов, вход останова которого подключен к второмууправляющемувходу устройства, третий управляющий вход устройства под;ключен к очетвертому управляющемувходу блока формирования синхроимпульсов. 2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования синхроимпульсов содержитпять элементов И, элемент ИЛИ-НЕ,семь элементов И-НЕ, два элементаНЕ, три элемента задержки, причемпервый вход первого элемента И подключен к первому управляющему входублока, второй вход - к второму управляющему входу блока, а выход - кпервому входу элемента ИЛИ-НЕ, к второму входу которого подключен вы-.ход второго элемента И, первый входпоследнего подключен к третьему управляющему входу блока, второй входк четвертому управляющему входу блока, к третьему входу элемента ИЛИ-НЕподключен выход третьего элементаИ, первый вход которого соединен стретьям управляющим входом блока,второй вход " с четвертым управляющим входом блока, четвертый вход элемента ИЛИ подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого соединен с третьим управляющимвходом блока, второй вход - с выхо" дом пятого элемента И и является третьим выходом блока, выход элементаИЛИ-НЕ подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого является установочным входом блока, выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй. вход которого является входом останова блока, а выход второго элемента И-НЕ соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ, а через первый элемент задержки - с вторым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И-НЕ, выход последнего соединен с тервыми входами .пятого и шестого элементов И-НЕ,11 964641 12 через первый элемент НЕ - с первымэлемента И-НЕ, выход которого подвыходом блока, а через второй эле- ключен к второму входу пятого эле-мент задержки - с вторым входом пя- мента И.того элемента И-НЕ, выход которогоподключен к второму входу шестого з Источники информации, элемента И"НЕ, выход последнего со- принятые во внимание при экспертизе единен с первыми входами седьмого 1. Авторское свидетельство СССР элемента И-НЕ и пятого элемента И, Ю 467351, кл, 6 06 Е 9/22, 1972. через второй элемент НЕ - с вторым 2, Авторское свидетельство СССР выходом блока, а через третий элемент ув Ю 6 16629, кл, 6 06 Г 9/22, 1976 задержки - с вторым входом седьмого (прототип).