Микропрограммное устройство управления

сОюз сОВетснихсоциАлистическихРЕСПУБЛИК ЗВ) С 06 Р 9/22 ОПИСАНИЕ .ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ руппаицисоеормаГосуддрственнцй комитет сссрпо ДелАм изОБретений и Отнрытий(56) 1. Авторское свидетельство СССВ 811252, кл.С 06 Р 9/22, 198.2. Авторское свидетельство СССРФ 482744, кл. С 06 Р 9/22, 1975.3. Авторское свидетельство СССР717767, кл. С 06 Р 9/22, 1980,4. Авторское свидетельство СССРУ 492874, кл. С 06 Р 9/22, 1974,5. Патент США В 3900835,кл.С 06 Р 9/22, опублик, 975.6. Авторское свидетельство СССРФ 855662, кл. С 06 Р 9/22, 1980(54)(57) МНОГОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВОУПРАВЛЕНИЯ, содержащее блок памятиадресных микрокоманд, группу из иблоков памяти операционных микрокоманд, блок коммутации, регистр микрокоманд, регистр адреса, первыи коммутатор, мультиплексор логических условий, триггер. пуска, генератор тактовых импульсов и четыре элемента И, причем группа (в -М информационных входов мультиплексора логических условий ( 1 п= 2,3) является группой т -1 входов логических условий устройства, группа упра ляющих входов мультиплексора логических условий соединена с группой выходов кода логических условий бло ка памяти адресных микрокоманд г-1 выходов ( 1 2,3) немодиф руемых разрядов адреса которого динена с первой группой-11 инф.ЯО 108448 А ционных входов первого коммутатора, 1 -й информационный вход пер"вой группы которого соединен с выходом мультиплексора логических условий р-й информационный вход группымультиплексора логических условийсоединен с выходом модифицируемогоразряда адреса блока памяти адресных микрокоманд, группа адресныхвходов которого соединена с группойвыходов регистра адреса, группаинформационных входов которого соединена с группой выходов первого Коммутатора, вторая группа информационных входов которого является группой входов кода команд устройства,управляющий вход первого коммутатора соединен с выходом конца командырегистра микрокоманд, выход концаработы которого соединен с входомустановки в ноль триггера пуска,вход установки в единицу которогоявляется входом пуска устройства,выход триггера пуска соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с прямым входом первого элемента И и с первым входом второгоэлемента И, второй выход генераторатактовых импульсов соединен с пер"вым входом третьего и пряжам входом четвертого элементов И, выходпервого элемента И соединен с входом синхронизации регистра адреса,выход четвертого элемента И соединен с входом синхронизации регистрамикрокоманд, группа выходов кодаоперации которого является группойуправляющих выходов устройства, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью расширения области применения08448 за счет цвьшецця гибкстц микропрограммного базиса, оц дошщцительно содержит триггер настройки,второй коммутатор, блок памяти кодов настройки, дешифратр кдон настройки и пересчетцый блок, сдержащий одновибратор, счетчик и Де 1 ди 11)ратор, причем вход установки ц единицу триггера настройки являетсявходом признака настройки устройства,единичный выход триггера цастрйкисоединен с вторыми входами второгои третьего э)темецтов И, выходы которых соединены соответственно свходом записи блока памяти кодовнастройки и со счетным входом счетчика, группа ицформациоццых выходовкоторого соединена с первой группойинформационных входов второго коммутатора и с группой входов дешифратора, выход которого через одновибратор соединен с входами установкив ноль счетчика и триггера настройки, нулевой выход которого сосди -нен с входами чтения блока памятиадресных микроко)(ацд иблоковпамяти операционных микрокоманд,вход чтения блока памяти кодов ца 1Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к устройствам и системам микропрограммного управления, и может быть использовано при построении ЭВМ, ЛСУ технологическими процессами и контроллеров с микропрограммным управлением.Известно микропрограммное устройство управления, содержащее регистр 10адреса, дешифратор адреса, регистрмикрокоманд, тактовый генератор,блок элементов И, блок элементовИЛИ 13,Недостатки устройства - его сложность при увеличении объема микропрограммной памяти и малая гибкость при изменении набора микроопераций,Известно микропрограммное устрой- .20ство управления, содержащее два заломинающих блока, регистр логическихусловий, счетчики, дешифраторы, регистры, логические элементы И, ИЕ,стройки соединен с в 1,ходом триггерапуска, инверсные входы первого ичетнетГО элементов И соединены су ц р а ц я к)щи м в х Од О м в т с) 1) 0 1 О к О мм у т ятора, группа выходов которого сое.дицеца с группой адресных входовблока памяти кодов настройки, групавыходов которого через дешифратор кодов настройки подключена к группеуираияю)цих входов блока коммутации 1 -я группа (1 =1, 2 О) информационныхх входов которого соеЕ(ице)1 ас группой выходов ) -го блока памяти операционной микрокомацды, группаадресных входов которого соединенас ( -й группой выходов адреса зоцоперационных микрокоманд блока памяти адресных микрокомацд, группа выходов адреса кода настройкикоторого соединена с второй группойинформационных входов второго коммутатора, 1-я группа выходов блокакоммутации соединена с 1-й группойинформационных входов регистра микрокомацд, группа информационных входов блока памяти кодов настройки ян -ляется группой входов кода настройкиустройства,элементы задержки и генератор тактовых импульсов 2 ,Недостатком этого устройства является низкая экономичность, которая обусловлена большим объемомпамяти запоминающих блоков, вызванным хранением большого числа повторяющихся операционных микрокоманд,большой объем запоминающих блоковприводит к ограничению функциональных возможностей устройства за счетснижения объема реализуемых микропрограмм.Известно микропрограммное устройство управления, содержащее регистрадреса, дешифратор адреса микрокоманд,накопитель, регистр микрокомацд,дешифратор микрокоманд, группы элементов И, ИЛИ .3 (.Недостаток устройства - слабаягибкость микропрограмм при образовании управляющих слов.Известно микропрограммное устройство управления, содержащее генера1108448 10 15 20 25 30 35 40 Мс Мд 45 50 55 тор импульсов, счетчик адреса микрокоманд; дешифратор адреса микрокоманд, блок памяти микрокоманд,регистр микрокоманд, логические элементы И, ИЛИ, коммутатор, счет"чик 43,Однако в известном .микропрограммном устройстве управления используются блок памяти микрокоманд большого объема и сложная система переадресации микрокоманд с учетом переходов.Известно устройство управления,в состав которого входят регистркоманд, формирователь адреса микрокоманд, регистр микрокоманд имикропрограммный запоминающийблок 5 1.В процессе работы с ЭВМ у пользователя часто возникает необходимость ввода в основной набор командЭВМ новых команд, соответствуюпжхработе ЭВМ в конкретных приложениях.Однако возможность расширения основного набора команд отсутствует.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигае"мому результату является микропрограммное устройство управления, содержащее первое - (и+1)"е запоминающие устройства, генератор тактовых импульсов, буферный регистр, регистр адреса, дешифратор, элементы И передачи адреса, элементы И изменения адреса, линию задержки, логические элементы ИЛИ, регистр команд,причем входы первого запоминающегоустройства подключены к адреснымшинам дешифратора, к потенциальнымвходам которого подключены соответственно выходы регистра адреса, а кимпульсному входу через линию задержки - выход генератора тактовыхимпульсов, причем к единичному и нулевому входам каждого разряда регистра адреса подключень 1 соответственновыходы каждой пары элементов И передачи адреса, первые из входов которых объединены и подключены к выходугенератора тактовых импульсов,а вторые - к выходам разрядов буферного регистра, к входам которого подключены через элементы И измененияадреса выходы регистра команд, группавыходов первого запоминающего устройства, адресные шины дешифратора подсоединены через логические элементыИЛИ к соответствующим входам второго запоминающего устройства, а выход одного разряда первого запоминающего устройства подключен к,первым входам элементов И изменения адреса, к двум другим входам которых подключены. выходы разрядов кода операций регистра команд, п групп элементов ИЛИ и и операционных запоминающих блоков, причем выходы элементов ИЛИ первой группы соединены с первыми группами входов операционных запоминающих блоков со второго по (и+1)-й, вы" ходы элементов ИЛИ с второго по (и+ 1)-ю группу соединены соответственно с вторыми группами входов операционных запоминающих блоков с второго по (и+1)-й, выходы которых явля ются выходами устройства 1.6 1.Недостатком известного устройства является низкая гибкость (коэффициент использов ания) формируемогоэтим устройством микрокомандногобазиса. Низкая гибкость устройстваобусловлена тем, что структура устройства не обеспечивает многократную интерпретацию множества хранимых микрокоманд (микрокомандногобазиса), т.е. коды микрокоманд, хранимых в блоке памяти, не могут бытьиспользованы для формирования других микрокоманд, которые необходимо ввести, например, при увеличении списка команд, реализуемых системой в целом. Это существенно сужает область применения устройства, поскольку именно способность к модификации набора выполняемых Команд и соответствующих микрокоманд является одним из основнЫх достоинств микропрограммного управления.Гибкость микрокомандного базиса, Формируемого устройством, может быть оценена формулой где М - множество микрокоманд,формируемых устройством;Мб - мощность микрокомандиогобазиса.В известном устройстве М Мр.поэтому 6 =1. При изменении макрофункций, выполняемых системой, а следовательно, при расширении числа требу" емых микрокоманд необходимо изменять микропрограммы, содержащие дополнительно введенные микрокоманды.Увеличение гибкости микрокомандного базиса при расширении набора мак-, 1108448рофункций может быть обеспеченобеэ увеличения его мощности. Однакоэта воэможность в известном устройстве не реализуется.Таким образом, вследствие низкойгибкости микрокомандного базиса устройство имеет существенно более узкую область применения.Цель изобретения - расширениеобласти применения за счет повыше Ония гибкости микропрограммного базиса.Указанная цель достигается тем,что в микропрограммное устройствоуправления, содержащее блок памяти 15адресных микрокоманд, группу из пблоков памяти операционных микрокоманд, блок коммутации, регистр микрокоманд, регистр адреса, первый коммутатор, мультиплексор логических 20условий, триггер пуска, генератортактовых импульсов и четыре элемента И, причем группа винформационных входов мультиплексора логических условий (ь = 2,3) является группой швходов логическихусловий устройства, группа управляющих входов мультиплексора логических условий соединена с группойвыходов кода логических условий блока памяти адресных микрокоманд,группа 1 ввыходов ( 1 =2,3)немодифицируемых разрядов адресакоторого соединена с первой группой 1-1 информационных входов пер 35вого коммутатора, ь - й информационный вход первой группы которогосоединен с выходом мультиплексоралогических условий, ш-й информационный вход группы мультиплексо 40ра логических условий соединен с выходом модифицируемого разряда адреса блока памяти адресных микрокоманд,группа адресных входов которого соединена с группой выходов регистра45адреса, группа информационных входовкоторого соединена с группой выходов первого коммутатора, вторая груцпа информационных входов которогоявляется группой входов кода командустройства, управляющий вход первого коммутатора соединен с выходомконца команды регистра микрокоманд,выход конца работы которого соединен с входом установки в ноль триггера пуска, вход установки в еди.ницу которого является входом пускаустройства, выход триггера пускасоединен с входом запуска генера" торя тактовых импульсов первый Вы -ход которого соединен с прямым входом первого элемента И и с первымвходом второго элемента И, второйвыход генератора тактовых импульсовсоединен с первым входом третьегои прямым входом четвертого элементов И, выход первого элемента И сое -динен с входом синхронизации регист -ра адреса, выход четвертого элемента И соединен с входом синхронизациирегистра микрокоманд, группа выходов кода операции которого являетсягруппой управлякицих выходов устройства, введены тр ггер настройки,второй коммутатор, блок памяти кодов настройки, дешифратор кодовнастройки и пересчетный блок, содержащий одновибратор, счетчик и дешифратор, причем вход установки и еди,ницу триггера настройки являетсявходом признака настройки устройства, единичный выход триггера настройки соединен с Вторыми входами второго и третьего элементов И, выходыкоторых соединены соответственнос входом записи блока памяти кодовнастройки и со счетным входом счетчика, группа информационных выходовкоторого соединена с первой группойинформационных входов второго коммутатора и с группой входов дешифратора, выход которого через одновибратор соединен с входами установки вноль счетчика и триггера настройки,нулевой выход которого соединен свходами чтения блока памяти адресныхмикрокоманд и и, блоков памяти операционных микрокоманд, вход чтения блока памяти кодов настройкисоединен с выходом триггера пуска,инверсные входы первого и четвертого элементов И соединены с управляющим входом второго коммутатора, группа выходов которого соединена с группой адресных входов блока памятикодов настройки, группа выходов которого через дешифратор кодов настройки подключена к группе управляющихвходов блока коммутации, 1-я группа(1=1,2,и) информационных входовкоторого соединена с группой выходов 1-го блока памяти операционноймикрокоманды, группа адресных входов которого соединена с 1-й группой выходов адреса эон операционныхмикрокоманд блока памяти адресныхмикрокоманд, группа выходов адресакода настройки которого соединена сО второй группой информационных входов второго коммутатора, 1-я группа выходов блока коммутации соединена с 1.-й группой информационных входов регистра микрокоманд, группа инфор мационных входов блока памяти кодов настройки является группой входов кода настройки устройства.Сущность изобретения состоит в повышении гибкости микрокомандного базиса путем управления выполнением операции сериализации, т.е. упорядоченного выстраивания отдельных зон операционных микрокоманд в зависимости от кода настройНа фиг. 1 представлена функциональная схема микропрограммного устройства управления; на фиг, 2 функциональная схема пересчетного 20 блока; на фиг. 3 - функциональная схема блока коммутации.Микропрограммное устройство управления (фиг.1) содержит блок 1 памяти адресных микрокоманд с поля ми 1 - 1 5 микрокоманд, группу из блоков 21-2памяти операционных микрокоманд, блок 3 памяти кодов настройки, пересчетный блок 4, регистр 5 адреса, регистр 6 микро- команд, первый коммутатор 7, блок 8,коммутации, второй коммутатор 9, мультиплексор 10 логических условий, дешифратор 1 кодов настройки, триггер 12 пуска, триггер 13 настройки, генератор 14 тактовых импульсов, первый 15, четвертый 16, второй 17 и третий 18 элементы И, группу 19 входов логических условий, входы 20 пуска и признака настройки, группувходов 21 кода команды, группу вхо 40 дов 22 кода настройки, группу управляющих выходов 23, выход 23 конца команды, выход 23 конца работы.Пересчетный блок 4 (фиг.2) содержит одновибратор 24, счетчик 25 и де 15 шифратор 26.Блок коммутации (фиг.3) содержит группу элементов ИЛИ 27, группу блоков элементов И 281-28 у и группу блоков элементов ИЛИ 29 -29950Рассмотрим работу предлагаемого микропрограммного устройства управ" ления.Устройство может функционироват.ь вдвух режимах: настройки и рабочем. 55В исходном состоянии блоки памяти устройства находятся в нулевомсостоянии за исключением триггера регистра 6, соответствующего выходу 23В режиме настройки с входа 20 устройства на входы установки в единицу триггеров 12 и 13 поступа" ет импульс, который переводит их в единичное состояние. С группы входов 22 устройства поступает информация, которую необходимо записать в блок 3. Первый тактовый импульс с выхода генератора 14 через элемент И 17 разрешает запись информации с группы входов 22 в нулевую ячейку блока 3 (адрес, по которому происхо" дит запись информации, поступает с выхода пересчетного блока 4 через коммутатор 9 на вход блока 3). Второй тактовый импульс с выхода генератора 14 через элемент И 18 увеличивает содержимое пересчетного блока 4 на единицу и, тем самым, готовит очередной адрес блоку 3 для записи информации с группы входов 22 устройства. Очередным тактовым импульсом производится запись информации настройки с группы входов 22 в блок 3 .по адресу, сформированному в пересчетном блоке 4. Далее режим настройки проходит аналогично. Запись информации в блок 3 производится до тех пор, пока с выхода пересчет- ного блока 4 не выдается импульс окончания процесса записи информации в блок 3. Этот импульс с выхода пересчетного блока 4 поступает на вход установки в ноль триггера 13 настройки, и устройство переходит в рабочий режим функционирования.При функционировании устройства в рабочем режиме с группы входов 2 1 через коммутатор 7 в регистр 5 адреса. заносится код операции, определяю" щий начальный адрес выполняемой микропрограмма. Очередной тактовый импульс с выхода генератора 14 через элемент И 15 поступает на синхрони" зирующий вход регистра 5 адреса и, тем самым, производит выборку информации из блока 1 памяти адресных микрокоманд. С блокавыдается адресная микрокоманда, определяющая, вопервых, адрес очередной адресной микрокоманды, во-вторых, адреса зон операционных микрокоманди, в-третьих адрес линейки с требуемым кодом настройки микрокоманды. Информация об адресе очередной адресной микро- команды выдается с полей 1и 1 блока 1. Если очередная, адресная жкТаким образом, предлагаемое устройство позволяет увеличить гибкость микрокомандного базиса эа счет операции сериапизации Я выстраивания в требуемом порядке, определяемом кодом настройки) отдельных зон опера-. ционньпс ьпйрокоманд, что расширяет его область применения. 9 рокоманда является микрокомандой линейной последовательности, адрес очередной адресной микрокоманды с поля 1,блокачерез коммутатор 7 заносится в регистр 5 адреса. Если 5 очередная адресная микрокоманда является микрокомандой ветвления, адрес очередной адресной микрокоманды на выходе поля 1, блока 1 содержит постоянную часть и один модифи цируемый разряд. Постоянная часть кбда поступает непосредственно на информационный вход коммутатора 7, а модифицируемый разряд поступает на вход мультиплексора 10 логических условий. Если проверяемое логическое условие выполняется (Х 1=1), младший разряд адреса очередной микрокоманды принимает единичное значение и сформированный адрес очередной микрокоманды при отсутствии призна" ка конца команды (микропрограммы) через коммутатор 7 записывается в регистр 5 адреса. При поступлении адресов зон операционной микроко манды с выходов полей 1 З -1 + на выходах блоков 21 -2формируются оны операционных микрокоманд, коорые поступают на входы блока 8 оммутации (фиг.3). Одновременнос ыдачей адресов зон операционных микрокоманд с поля 1 блока 1 выдается адрес настройки. Этот адрес через коммутатор 9 поступает на вход блока 3.По адресу с поля 1, блока 1 сосчитывается код настройки эон операционных микрокоманд иэ блока 3.На одном из выходов дешифратора 11 кодов настройки появляется сигнал, который поступает на вход блока коммутации и определяет расположение отдельных зон операционной микрокоманды. Сформированная из отдельйых зон операционная микрокоманда с выходов блока 8 коммутации заносит- ф 5 ся в регистр 6 микрокоманд и по тактовому импульсу, поступающему с выхода генератора 14 через элемент И 6, выдается на группу выходов 23 устройства, Аналогичным образом устройство функционирует. до выдачи последней микрокоманды микропрограммы.С выдачей последней микрокоманды на выход 23выдается меткапризнак окончания микропрограюы. Данная метка поступает на управляющий вход коммутатора 7 и разрешает запись нового кода операции с группы входов 2 1 устройства в регистр 5 адреса. Выполнение очередной микропрограммы осуществляется аналогично, При выдаче последней микрокоманды программы с выхода 232 выдается метка конца работы, которая поступает на вход установки в ноль триггера 12, Устройство переходит в исходное состояние и готово к дальнейшей работе.Если после выполнения очередной микропрограммы необходимо осуществить перенастройку операционных частей микрокоманд, на вход 20 поступает единичный сигнал, переводящий устройство в режим настройки.Таким образом, в предлагаемом устройстве код микрокоманды М представляется в виде композиции М " (ш 1 ш 2шл) где а, Иб 1,п) - части кодов ( зон 1 операционных микрокоманд, которые хранятся в отдельных БИС памяти. Например, для микрокоманды, состоящей из трех зон операционных микро- команд, имеем 1 2 Зфгде знак "+" означает операцию сериализации составляющих зон, т.е. последовательного их составления в завйсимости от кода настройки. Для рас сматриваемого примера путем настройки (перестроения зон) можем получить следующий набор операционных микр окоманд:,1108448 Составитель Ю.Ланцовактор Л.АлеКсеенко Техред Т,Дубинчак ктор О.Тиго каэ 58 9 комитета СС одписно и открыти аушская н 4/5 ППП "Патент", г.уагород, ул.Проектная, 4 фил/35 Т ВНИИПИ Государствпо делам изобре 13035, Москва, Ж раж 6нногоений35, Р