Микропрограммное устройство управления с контролем переходов

(71) Заявятель 4) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ С КОНТРОЛЕМ ПЕРЕХОДОВ 1 2Изобретение относится к программно" необходимы дополнительные схемы форму управлению для обнаружения ошибок . мирования контрольных кодов,в порядке следования и контроля мик- . Кроме того, недостатком данногоропрограмм, в частности к устройствам .устройства является невысокая способ-,с постоянно присоединенными микропро ность обнаружения ошибок, нарушающихграммами. ф ,нормальный.ход выполнения программы.:Известно устройство, содержащее за" .Наиболее близким к предлагаемому . поминающее устройство программы,.счет-, изобретению является микропрограммноечик адреса. команд, регистр команд, устройство с контролем переходов, со;устройство модификации адреса, схемыдержащее блок. памяти микрокоманд, ре,сравнения, схемы сверток по пад 31 . гистр адреса, регистр микрокоманд,блок сравнения, блок управления переВ известном устройстве контроль хо-, ходами и сдвигающий регистр 1 2 1да программы осуществляется поэтапйо Основным недостатком устройства яввначале контролируется формирование з ляется невозможность контроля ложныхадреса команды, затем производится переходов между участками с одинако"контроль правильности обращения по ад-. вой конфигурацией и, в результате,ресу. : " полным совпадением контрольных кодов,Необходимость в запоминаний конт- а также затрудненный контроль участ" , рольных кодов адресов команд обуслав, ков, имеющих сходящиеся или параллельливает увеличение разрядности всех ные ветви микропрограммй с различнойслов запоминающего устройства., а для конфигурацией, на что требуется .дополконтроля формирования адреса команфы нительное количество контрольных мик- Ф9666рокоманд, приводящее к существенному снижению быстродействия.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей устройства путем повышения достоверности контроля переходов, сокращения времени обнаружения сбоев и повышения быстродействия за счет неиспользования контрольных микрокоманд.Поставленная цель достигается тем, 10 что в микропрограммное устройство управления с контролем переходов, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, схему сравнения и блок управления перехода ми, причем информационный выход блока управления переходами соединен с первым информационным входом регистра адреса, выход которого соединен с адрес-, ным входом блока памяти микрокоманд, информационный. выход блока памяти микрокоманд соединен с информационным входом регистра микрокоманд, первый выход которого соединен с вторым информационным входом регистра адРеса, выход схемы сравнения является сиг, нальным выходом устройства,введены :блок ассоциативной памяти, регистр контроля, распределитель импульсов, элемент И и элемент ИЛИ, причем вход30 считывания блока ассоциативной памяти подключен к информационному выходу блока управления переходами, адресный вход блока ассоциативной памяти соединен с первым выходом регистра микро- команд, информационный выход блока ас-З 5 социативной памяти соединен с информационным входом регистра контроля, вход занесения которого соединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу элемента И, второй вход элемента ИЛИ соединен с входом нацальной установки устройства, выход регистра контроля подключен к первому входу схемы сравнения, второй вход которого соединен с выходом регистра адреса, третий вход схемы сравнения соединен с выходом разрешения блока управления переходами и первым входом элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом распре 50 делителя импульсов, второй, третий и четвертый выходы которого подключены к входам занесения соответственно регистра микрокоманд, схемы сравнения и регистра адреса, установочный вход 55 схемы сравнения и установочные входы регистра микрокоманд, регистра адреса и распределителя импульсов соединены 94 4с входом начальной установки устройства.Достоверность контроля повышаетсяза счет того, что принцип контроля впредлагаемом устройстве исключает ситуации, когда ложный переход можетбыть не обнаружен,Кроме того, сокращение времени обнаружения сбоев связано с более частой проверкой правильности следованиямикропрограммы и повышение быстродействия достигается за счет исключенияиз микропрограммы контрольных микрокоманд,На фиг. 1 изображена схема устройства; на фиг. 2 - схема блока управления переходами; на фиг, 3 - схемасравнения; на фиг. 4 - схема распределителя; на фиг. 5 - пример алгоритма микропрограммы, выполняемой устрой.ством.Микропрограммное устройство управления с контролем переходов содержит.блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2адреса, регистр 3 микрокоманд, блок 4управления переходами, схему 5 сравнения, блок 6 ассоциативной памяти,регистр 7 контроля, элементы 8 И, 9ИЛИ, распределитель импульсов.Выход блока 1 памяти микрокомандподключен к входу регистра 3 микрокоманд. С первого выхода регистра 3микрокоманд на выход 14 устройства передается операционная часть микрокоманды, в которой кодируются микроприказы, осуществляющие воздействие науправляемую микропрограммным устройством систему.Адресная часть микрокоманды безмладшего разряда с четвертого выходарегистра 3 микрокоманд поступает наадресные входы регистра 2 адреса иблока 6 ассоциативной памяти. Иладшийразряд адресной части микрокоманды свторого выхода регистра 3 микрокомандпоступает на вход 15 блока 4 управления переходами. С выхода 18 блока 4управления переходами, соединенным спервыми адресными входами регистра 2адреса и блока 6 ассоциативной памяти, задается младший разряд адреса,дополняемый к адресной части микрокоманды при вычислении адреса следующеймикрокоманды в регистре 2 адреса и выборе контрольного адреса из блока 6ассоциативной памяти. третьего выхода регистра 3 микрокоманд на вход 17 блока 4 управления966694 5переходами задается номер одного изпроверяемых условий, значения которыхпоступают из управляемых микропрограммным устройством операционных схем навход блока управления переходами с Ввхода 12 устройства.Управляющий выход 16 блока 4 управления переходами подключен к входу элемента 8 И и разрешающему входу 27 схемы 5 сравнения. Выход блока 6 ассоциативной памяти. соединен с информационным входом регистра 7 контроля, выходом соединенным с информационнымвходом 24 схемы 5 сравнения, Выход регистра 2 адреса подключен к входу бло.1%ка 1 памяти микрокоманд и другому информационному входу 25 схемы 5 сравнения, с выхода которого на выход 13устройства поступает сигнал ошибки.Вход занесения регистра 7 контроля 20соединен с выходом элемента 9 ИЛИ,один вход которого подключен к выходуэлемента 8 И, а другой соединен одновременно с входами 19 и 28 начальнойустановки распределителя 10 и схемы 5 2сравнения, соответствующими входамирегистра 2 адреса и регистра 3 микрокоманд и подключен к входу 11 начальной установки устройства.Первый 20, второй 21, третий 22, З 0четвертый 23, выходы распределителя10 подключены, соответственно, к второму входу элемента 8 И, входу занесения регистра 3 микрокоманд, входу26 занесения схемы 5 сравнения и входу занесения регистра/2 адреса.Блок 4 управления переходами(фиг. 2) содержит дешифратор 29., группу элементов 30 И, число которых вгруппе равно количеству анализируемых логических условий (и) плюс одинэлемент 31 ИЛИ и элемент 32 НЕ,Первый вход первого элемента 30 И соединен с входом 15 блока 4 управле 43 ния переходами, а первые входы оставшихся (и) элементов 30 И соединены с соответствующими входами 12 логических условий. Другие входы всех (и+1) элементов 30 И соединены с соответствующими выходами дешифратора 29. Кро 30 ме того, первый выход дешифратора 29 через элемент 32 НЕ соединен с управляющим выходом 16 блока 4. Выходы всех элементов 30 И соединены с входами элемента 31 ИЛИ, выход которого подключен к информационному выходу 18 блока 4, Информационные входы дешиф-. ратора соединены с входом 17 блока 4. еСхема 5 сравнения (фиг. 3) содержит схему 33 совпадения с информационными входами, подключенными к входам 24 и 25 схемы 5 сравнения, элемент 34 И и триггер 35.Входы элемента 34 И соединены с входами 27 занесения, 6 начальной установки и с выходом схемы 33 совпадения. Выход элемента 34 И соединен с установочным входом триггера 35, вход сброса которого соединен с входом 28 схемы 5 сравнения. Выход триггера 35 подключен к выходу. 13 устройства. Схе"ма 33 совпадения может быть построена на элементах И.Распределитель 10 (фиг. 4) содержит генератор 36 тактовых импульсов, двоичный счетчик 37 и дешифратор 38.Выход генератора 36 подключен к счетному входу счетчика 37 и к стробирующему инверсному входу дешифратора 38.Выход счетчика 37 подключен к информационному входу дешифратора 38 с выхода которого снимаются синхросерии, поступающие на выходы 20, 21, 22 и 23 распределителя 10 синхронизации. Вход сброса счетчика 37 соединен с входом 19На фиг. 5 символами А; обозначены микрокоманды, в которых производятся условные переходы. Символом И помечена микрокоманда, в которой не производится условный переход.Устройство работает следующим образом.Принцип работы устройства построен на том, цто при выполнении микропрограммы в точках осуществления услов" ных переходов производится сравнение текущего адреса, содержащегося в регистре 2 адреса, с контрольным, хранящимся в регистре 7 контроля. Выбор контрольного адреса из блока 6 ассоциативной памяти и занесение его в регистр 7 контроля для текущего перехода осуществляются при выполнении предыдущего перехода, Одновременно с про- ведением контроля на текущем переходе из блока б ассоциативной памяти выбирается и заносится в регистр 7 контрольный адрес для использования его в следующем переходе и т. д, Исключение составляет только первый условный переход в микропрограмме, так как он не имеет предыдущего. Для него конт;рольный адрес подготавливается по сигналу начальной установки.Сравнение текущего адреса с контрольным осуществляется в схеме 5 сравнения, который в случае не совпаденияуказанных адресов вырабатывает сигналошибки.Рассмотрим работу устройства на конкретном примере выполнения алгоритма 5.микропрограммы (фиг. 5).Сигнал начальной установки, поступающий на вход 11 устройства устанавливает в ноль регистры 2 адреса и 3микрокоманд, счетчик 37 в распределителе 10 и триггер 35 в схеме 5 сравнения, Кроме того, по сигналу начальной установки через элемент 9 ИЛИ производится занесение контрольного адреса в регистр 7 контроля, необходимого для контроля правильности прохождения,микропрограммы при осуществле"нии перехода А,.Рассмотрим более детально этот момент. 20В начале выработки сигнала начальной установки регистр 3 микрокомандустанавливается в ноль, При этом кодномера проверяемого условия, поступающего с третьего выхода регистра 3 25микрокоманд на вход 17 блока 4 управления переходами, равен нулю, Тогдаразрешающий единичный потенциал вырабатывается только на первом выходедешифратора 29 в блоке 4. управления щпереходами и таким образом подключаетна информационный выход 18 последнегочерез первый элемент 30 И и элемент31 ИЛИ сигнал с входа 15, на которыйпоступает младший разряд адресной части микрокоманды с второго выхода регистра 3 микрокоманд. Вследствие этого на адресные входы блока 6 ассоциативной памяти поступает нольный адрес, равный нулю, по которому выбирается контрольный адрес для первогоперехода в микропрограмме и поступает на информационный вход регистраконтроля. Сигнал начальной установкиимеет гораздо большую длительность, 45чем время выборки из памяти. Это обусловлено тем, цто обычно этот сигналвырабатывается от нажатия соответствующей клавиши, а кроме того, его длительность не связана с временными со.ч .56 отношениями при работе устроиства. Вследствие этого контрольный адрес для первого перехода в микропрограмме успеет выбраться из блока 6 ассоциативной памяти и по истечении сигнала начальной установки будет зане сен в регистр контроля.По окончании сигнала начальной установки распределитель 10 начинает вырабатывать на своих выходах 20-23четыре сдвинутых относительно другдруга синхросерии, Синхроимпульс с выхода 20 распределителя 10 поступает на вход элемента 8 И, однако занесения в регистр 7 контроля не происходит, так как элемент 8 И заблокированпо другому входу запрещающим нулевым потенциалом с управляющего выхода 16блока 4 управления переходами, Этообусловлено тем, что на входе элемента 32 НГ в блоке 4 управления переходами присутствует разрешающий единичный .потенциал с первого выхода дешифратора 29. По синхроимпульсу с выхода 2 1 распределителя 10 происходит занесение из блока 1 памяти микрокоманд в регистр 3 микрокоманд первой микро- команды, выбранной по нулевому адресу в регистре 2 адреса. В рассматриваемом случае это микрокоманда А. Так как в этой микрокоманде присутствует условный переход, то с третьего выхода регистра 3 микрокоманд на вход 17 блока 4 управления переходами поступает ненулевой номер условия, по которому должен осуществиться этот переход, вследствие этого разрешающий сигнал вырабатывается на одном из выходов дешифратора 29, кроме первого в блоке 4 управления переходами и на информационный выход 18 последнего поступает сигнал соответствующего условия. Тогда адрес следующей микрокоманды в регистре 2 адреса и адресконтрольного слова в блоке 6 ассоциативной памяти модифицируется в зависимости от значения (0 или 1) условия, поступающего с информационного выхода 18 блока 4 управления переходами на вход младшего разряда адреса регистра 3 и блока 6, определяя тем самым один из двух адресов продолжения микропрограммы, Так как на первом выходе дешифратора 29 в блоке 4 управления переходами присутствует запрещающий потенциал, то на управляющем выходе 16 блока 4 вырабатывается разрешающий потенциал и поступает на разрешающий вход 27 схемы 5 сравнения, на информационных входах которого уже присутствуют сравниваемые текущий и контрольный адреса. Бсли адреса совпадают, то схема 33 совпадения выдает на вход элемента, 34 И запрещающий потенциал, если не совпадают - наоборот. Поэтому при поступлении импульса с выхода 22 распределителя 10 на вход 26 занесения схемы 5 и неравенстве про9 , 966694 10 веряемых адресов с выхода элемента 34 да 21 распределителя 10 микрокоманда И вырабатывается сигнал установки триг- А заносится в регистр 3 микрокоманд гера 35 и на выход 13 устройства пос- . и дальнейшая работа устройства аналотупает .сигнал ошибки. Если адреса рав-гична работе устройства при выполнены - сигнал не вырабатывается. нии микрокоманды АПо синхроимпульсу с выхода 23 рас- Если во втором цикле по импульсу пределителя 10 в регистр 2 адреса эа- с выхода 21 распределителя 10 в реносится адрес следующей микрокоманды. гистр 3 микрокоманды заносится микро- В зависимости от значения условия с команда А, то так как микрокоманда информационного выхода 18 блока 4 это о А, так же как и микрокоманда А яв.микрокоманда М или микрокоманда А. ляется микрокомандой условного переИз блока 6 по адресной части микроко- хода, код номера условия в ней ненуманды с четвертого выхода регистра 3 левой. Вследствие этого сигнал на упмикрокоманд и.значению логического ус- равляющем выходе 16 блока 4 остается ловия выбирается контрольный адрес для 15 в разрешенном состоянии, а на информа- перехода А 2 или для перехода А . На ционный выход 18 блока 4 поступает этом заканчивается цикл выполнения значение логического условия в соотпервой .микрокоманды, ветствии с номером, приходящим на входВ следующем цикле по импульсу с аы блока 4 управления переходами. В хода 20 распределителя 10 происходит 2 о дальнейшем работа аналогична работе занесение контрольного адреса в ре- при выполнении микрокоманд А и А. гистр 7 контроля, так как элемент 8 Если в прототипе ложный переход между И открыт разрешающим потенциалом с уп- участками микропрограммы с одинаковой равляющего выхода 16 блока 4, конфигурацией остается невыявленнымИмпульсом с выхода 21 распределитеиз-за совпадения их контрольных кодов, ля 10 происходит занесение очередной то в предлагаемом устройстве такая микрокоманды в регистр 3 микрокоманд. ситуация полностью исключается иэ-за Это микрокоманда М или А. Так как того, что контроль в отличие от промикрокоманда М не является микроко- тотипа ведется не по отдельным участмандой условного перехода, то поле но- ЗЕ кам микропрограммы, а в каждой точке мера условия в ней равно нулю. Вслед- перехода, кроме того, каждому перехоствие этого аналогично описанному на ду. соответствует вполне определенная информационный выход 18 блока 4 пода- . микрокоманда, определяемая содержимым ется младший разряд адресной части регистра адреса и имеющая определенмикрокоманды с второго выхода регист- ное значение адресной части вследст"351 ра 3, а на управляющем выходе 16 бло- вие чего из блока ассоциативной памяка управления переходами вырабатывает- ти выбирается .контрольный адрес имен.ся запрещающий потенциал. Импульс с но следующего перехода. Поэтому в слувыхода 22 распределителя 10 не вызы- чае ложного перехода адрес микрокоманвает никаких действий в схеме 5 срав-, ды, при которойосуществляется следуюнения, так как на его входе 27 присут- щий переход, всегда будет отличаться ствует запрещающий потенциал, Так как от контрольного. при выполнении микрокоманды М на вы" Кроме того, в устройстве использоходе 18 блока 4 присутствует младший ван контроль, совершенно не зависящий разряд адресной части микрокоманды, от конфигураций алгоритмов микропрог 5то по импульсу с выхода 23 распреде" рамм, в отличие от прототипа, где при лителя 10 в регистр 2 заносится адрес, контроле участков со сходящимися или однозначно определяющиймикрокоманду параллельными ветвями микропрограмм. А,р, невозможно определить код контрольной50микрокоманды, вследствие чего прихоВ следующем третьем цикле по им- дится дополнительно вводить контроль- пульсу с выхода 20 распределителя 10 ные микрокоманды в каждую ветвь, что занесения в регистр 7 контроля не про- приводит к значительному снижению бысисходит, так как элемент 8 И закрыт тродействия.запрещающим потенциалом с выхода 16.блока 4. Этим предохраняется искаже В предлагаемом устройстве сбой в тение контрольного адреса в регистре 7, кущем переходе обнаруживается уже в сформированного при выполнении микро- следующем переходе, в отличие от прото- команды А,1. Далее по импульсу с выхо" типа, где сбой обнаруживается только11 9666 в конце участка, который может иметь большое количество переходов. В результате этого в предлагаемом устройстве в несколько раз сокращается время выявления сбоя, а следовательно,при этом уменьшается и величина непроизводительно теряемого времени выполнения микропрограмм ";Кроме того, исключение из микропрограммы контрольных микрокоманд повы шает быстродействие устройства. Формула изобретения ИИикропрограммное устройство управления с контролем переходов, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, схему сравнения и блок управления перехода- рр ми, причем информационный выход блока . управления переходами соединен с первым информационным входом регистра адреса, выход которого соединен с адрес" ным входом блока памяти микрокоманд, 2 у информационный выход блока памяти микрокоманд соединен с информационным входом регистра микрокоманд, первый выход которого соединен с вторым информационным входом регистра адреса, выход схемы сравнения является сигнальным выходом устройства, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей устройства путем повышения достоверности контроля переходов, сокращения времени обнаружения сбоев и повышения быстродействия за счет неиспользования контрольных микрокоманд, в устрой ство введены блок ассоциативной памятй, регистр контроля, распределитель 94 12импульсов, элемент И и элемент ИЛИ,причем вход считывания блока ассоциа-тивной памяти соединен с информационным выходом блока управления переходами, адресный вход блока ассоциативной памяти соединен с первым выходомрегистра микрокоманд, информационныйвыход блока ассоциативной памяти соединен с информационным входом регистра контроля, вход занесения которогосоединен с выходом элемента ИЛИ, первый вход которого соединен с выходомэлемента И, второй вход элемента ИЛИсоединен с входом начальной установкиустройства, выход регистра контролясоединен с первым входом схемы сравнения, второй вход которой соединенс выходом регистра адреса, третий входсхемы сравнения соединен с выходомразрешения блока управления переходами и с первым входом элемента И, второй вход которого соединен с первымвыходом распределителя импульсов, вто- .рой, третий и четвертый выходы которого соединены с входами занесениясоответственно регистра микрокоманд,схемы сравнения и регистра адреса, установочный вход схемы сравнения и установочные входы регистра. микрокоманд,регистра адреса и распределителя импульсов соединены с входом начальнойустановки устройства.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеПужинцев Н. Д, .Аппаратный конт-роль управляющих цифровых вычислительных машин. И., "Советское радио", 1966,с. 364,2. Авторское свидетельство СССРй 711573, кл, 6 06 Г 9/22, 6 06 Г 11/00,1977 йрототип).966694 игЗ Составитель М. КудряшовТехред Т, Иаточка Корректо Шекм едактор Л. Авраменк ое СС Поди 3 омитет венногоетений шска филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная аказ 7846/67 ВНИ и 113035, Иос