Микропрограммное устройство управления

, СОЦИАЛИСТИЧРЕСПУБЛИК 111 0 1 С 06 Р 9/22 НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ОПИСА К АВТОРСН-Эс ЕЛЬСТВ е уда ственнцй номитет сосРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 949657, кл. 6 06 Р 9/22, 1982.2, Авторское свидетельство СССРпо заявке У 3502484/18-24,кл. С 06 Р 9/22 (прототип).(54)(57) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВОУПРАВЛЕНИЯсодержащее блок памятимикрокоманд, .регистр адреса, регистрмикрокоманд , генератор тактовых импульсов, блок контроля условий, первый и второй счетчики и шифратор,содержащий входной дешифратор, н элементов ИЛИ (и=1,2,) и (ч)1 /2дешифраторов, причем первая группавходов блока контроля условий соединена с группой выходов кода адресарегистра микрокоманд, группа информационных входов которого соединенас первой группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой информационных выходоврегистра адреса, группа информацион"ных входов которого соединена с группой выходов блока контроля условий,вторая группа входов которого явля"ется группой входов кода логическихусловий устройства, группа выходовкода операции регистра микрокомандявляется группой выходов кода операций устройства, вход разрешения запи-.си регистра микрокоманд соединен с входами разрешения записи первого и второго счетчиков и выходом заема второго счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом первого сйетчика, входом синхронизации регистра микрокоманд, входом синхронизации регистра адреса и выходом генератора тактовых импульсов, вход установки в "0" регистра адреса является входом начальной установки устройства и соединен с входом установки в "0" второго счетчика, груп-. па информационных входов которого соединена с второй группой информа- . ционных выходов блока памяти микро- команд, третья группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого счетчика, группа информационных выходов которого соединена с входами (и) /2 дешифраторов, группа выхоЪ дов кода управления регистра микро- команд соединена с, группой входов входного дешифратора, выходы-го дешифратора (ъ=1,2. . . (и -1)/2) соединены соответственно с ь -ми входами и элементов ИЛИ, выходы которых являются управляющими выходами устройства, стробирующий вход 1-го дешифратора соединен с -м выходом ,входного дешифратора, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, выход бита управления формированием управляющих сиги лов регистра микрокоманд соединен , с входом управления направлением сч :,та первого счетчика.Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности к микропрограммным уст" ройствам управления, и может быть использовано в цифровых вычислительных системах, а также терминальной аппаратуре.Известно микропрограммное управляющее устройство, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микроко" 10 манд, регистр адреса, блок проверки условий, группу элементов И, регистр блокировки, генератор импульсов, элемент И 13.Недостатком данного устройства является ограниченный набор комбинаций микроприказов, выдаваемых в каждой отдельной микрокоманде.Наиболее близким по технйческой сущности к предлагаемому является микропрограммное управляющее устройство, содержащее блок памяти микро- команд, регистр адреса, регистр микрокоманд,генератор тактовых импульсов, блок контроля условий, первый и второй 25 счетчики и шифратор, причем первая группа входов блока контроля условий соединена с группой выходов кода адреса регистра микрокоманд, группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой информационных выходов регистра адреса группа информационР35 ных входов которого соединена с груп-, пой выходов блока контроля условий, вторая группа входов которого соединена с группой входов кода логических условий устройства, группа выхо-дов кода операций регистра микрокоманд соединена с группой выходов кода операций устройства, а группа выходов шифратора соединена с группой управляющих выходов устройства, пер-. .вая группа входов шифратора соединена с группой выходов кода управления регистра микрокоманд, вход разреше-. ния записи которого соединен с входами разрешения записи первого и второ 50 го счетчиков и с выходом заема второго счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом первого счетчика, с входом синхронизации регистра микрокоманд, с выходом генератора тактовых импульсов и входом55 синхронизации регистра адреса, вход установки в ноль которого соединен с входом начальной установки устройства и с входом установки в нольвторого счетчика, группа информационных входов которого соединена свторой группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, третьягруппа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого счетчика, группаинформационных выходов которого соединена с второй группой входов шифратора. Шифратор содержит входнойдешифратор и элементов ИЛИ (о=1,2,) и (д) дешифраторов, причем выходы 1-го дешифратора (1=1,2, , (н) ) соединены соответственно с 1-ми входами и элементовИЛИ, выходы которых соединены соответственно с выходами группы выходов шифратора, группа входов (и),дешифраторов соединена с второй группой входов шифратора, управляющийвход 1-го дешифратора соединен с1-м выходом входного дешифратора,группа входов которого соединена спервой группой входов шифратора Е 21.Недостатком данного устройстваявляется его сложность, обусловленная .большим оборудованием шифратора.Цель изобретения - упрощение уст"ройства.Поставленная цель достигается тем,что в микропрограммном устройствеуправления, содержащем блок памятимикрокоманд, регистр адреса, регистрмикрокоманд, генератор тактовых импульсов, блок контроля условий,первый и второй счетчики и шифратор,содержащий входной дешифратор,й-элементов ИЛИ 6=1,2,) и(И -1)1/2 дешифраторов, причем перваягруппа входов блока контроля условийсоединена с группой выходов кода адреса регистра микрокоманд, группаинформационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов блока памяти микрокоманд,группа адресных входов которого соединена с группой информационных выходов регистра адреса, группа информационных входов которого соединенас, группой выходов блока контроляусловий, вторая группа входов которого является группой входов кодалогических условий устройства, группа выходов кода операции регистрамикрокоманд является группой выходов кода операций устройства, входразрешения записи регистра микрокоманд соединен с входами разрешения1 111 записи первого и второго счетчикови выходом заема второго счетчика,счетный вход которого соединен сосчетным входом первого счетчика,входом синхронизации регистра микрокоманд, входом синхронизации регистра адреса и с выходом генератора.тактовых импульсов, вход установкив "О" регистра адреса является входом начальной установки устройстваи соединен с входом установки в "О"второго счетчика, группа информационных входов котоего соединена с второй группой информационных выходовблока памяти микрокоманд, третьягруппа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого счетчика, группаинформационных выходов которого соединена с входами (ч -1)./2 дешифраторов, группа выходов кода управлениярегистра микрокоманд соединена сгруппой входов входного дешифратора,выходы д-го дешифратора (=1,2-ми входамиэлементов ИЛИ, выходыкоторых являются управляющими выходами устройства, стробирующий входд-го дешифратора соединен с -м выходом входного дешифратора выход бита управления Формированием управляющих сигналов регистра микрокомандсоединен с входом управления направлением счета первого счетчика.На фиг. 1 изображена схема устрой,ства; на фиг. 2 - схема блока контроля условий; на фиг. 3 - схема шифратора; на фиг. 4 - временная диаграмма работы устройстваМикропрограммное управляющее устройство содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 микрокоманд, регистр 3 адреса, блок 4 контроля усло.вий, генератор 5 импульсов, первый6 и второй 7 счетчики, шифратор 8,группу выходов 9 и группу входов 10устройства, вход 11 начальной установки, группу выходов 12 устройства.Блок 4 контроля условий (фиг. 2)содержит группы элементов 13 И и14 ИЛИ,Шифратор 8 (фиг. 3) содержит1 входной дешифратор 15, группу дешифраторов 16 и группу элементов 17 ИЛИ,На фиг. 4 обозначено: 18 - сигналначальной установки на входе 11 уст.ройства; 19 - импульсы на выходе генератора 5 импульсов; 20 - сигналзаема на управляющем выходе счетчи 161ка 7; 21, 22, 23, 24 - сигналы начетвертом, третьем, первом и второмвыходах шифратора 8 соответственно.Микропрограммное управляющее уст ройство работает следующим образом.Для приведения устройства в исходное состояние на его вход 11 подается сигнал 18, по которому регистр3 адреса и счетчик 7 устанавливают ся в "О". По нулевому адресу из блока 1 памяти микрокоманд выбираетсяначальная микрокоманда и поступаетна информационные входы регистра 2микрокоманд. На выходе заема счетчи ка 7 вырабатывается сигнал 20 заемаи поступает на входы разрешения записи регистра 2 микрокоманд и счетчиков 6 и 7. По импульсу 19 соответствующие части микрокоманды заносятся 20 в регистр 2 микрокоманд и счетчики 6 и 7.Каждая микрокоманда состоит изтрех частей - адресной, операционнойи управляющей.25 В адресной части микрокоманды кроме кода, по которому определяетсяадрес следующей микрокоманды, содержится один разряд, значение которого определяет тип перехода (условный З 0 или безусловный) к следующей микрокоманде. Адресная часть микрбкоманды поступает с группы выходов кодаадреса регистра 2 микрокоманды напервую группу входов блока 4 контроля условии.Операционная часть микрокомандысодержит код операции, которую выполняют операционные схемы, управляемыеданным микропрограммным управляющим 40 устройством, Операционная часть микрокоманды поступает с группы выходовкода операции регистра 2 микрокомандна группу выходов 9 устройства.В управляющей части микрокомандызадается информация о комбинации ичисле микроприказов, которые выдаются при выполнении данной микрокоманды.Для более четкого понимания рас- .50 смотрим дальнейшую работу устройства для случая, когда максимальноечисло микроприказов, выдаваемых в одной микрокоманде, равно, например,четырем.Полный набор комбинации из четырех микроприказов представлен втабл. 1, Микроприказы обозначеныпорядковыми номерами - 1 - 4. Из1 табл. 1 видно, что общее число ком.34 4231 35 36 3 21 431 3 4 32 32 4 3 23 31 3 бл иц ока онк 21 1234 1243 9 2 2 0 324 44 2 3 2 2 1432 6 2134 2 Нетрудно заметить (см. табл. 2), что при проведении циклического перебора ыикроприкаэов в каждой строке в прямом и обратном направлениях, начиная с произвольно выбранной ко. лонки и с заданным числом перебора, .можно осуществить перебор всех комбинаций мнкроприкаэов, представленных в табл. 1. Данная закономерность 2143 8 3 17 1 г 14 50 23451 2413 124 9,1111161 бинаций микроприкаэов равно 64. Вь.деленная зона (начиная с порядкового номера 41 и кончая порядковым но" мером 64) содержит набор комбинаций нз максимального числа микроприка-20 эов и разбита на восемь участков по три комбинации микроприказов в каж" 21 дом. Сведем комбинации, например,;"первого участка (см. порядковые номера 41 - 43 табл. 1) в табл. 2. О 53 3 24 54 3 142, 55 3214 56 32417 111116характера для комбинаций микроприказов любого из восьми участков выделенной зоны табл.1. Таким образом,набор комбинаций микроприказов,представленный в табл. 2, являетсяфункционально полным для работы уст. ройства в данном случае. В соответ, ствии с табл, 2 производится распределение полей в управляющей частимикрокоманды и построение шифратора 8; Управляющая часть микрокоманды включает в себя три поля и битуправления направлением счета. В первом поле задается номер строки в соответствии с табл. 2; Номер строкиоказывается занесенным в регистр 2микрокоманд и поступает с его управляющих выходов на входы шифратора 8.Во втором поле управляющей частимикрокоманды задается номер колонкисогласно табл. 2. Номер колонки оказывается занесенным в счетчик б ипоступает с его выходов на входы шифратора 8, В третьем поле задаетсяколичество микроприказов, выдаваемых р 5в микрокоманде. Это поле оказывается.занесенным в счетчик . Бит управления направлением счета поступает насоответствующий вход счетчика 6.Входной дешифратор 15 является де-зошифратором строк в соответствии стабл. 2. На его входы поступают сигналы с управляющих выходов регистра2 микрокоманд. Каждому из группы дешифраторов 16 соответствует строкав табл. 2; первому - нулевая, второ 35му - первая и т.д.Соединение выходов каждого дешифратора .16 с входами группы элементов 17 ИЛИ соответствует расположению микроприказов в со-ответствующей строке. Например, первый - четвертый выходы первого дешиф(ратора соединены соответственно свходами первого - четвертого элементов 17 ИЛИ, а первый - четвертый выходы второго дешифратора 16 соединены соответственно с входами первого,второго, четвертого и третьего элементов 17 ИЛИ и т.д.Например, для выполнения текущей50микрокоманды необходимо четыре микротакта, причем в первом - четвертом микротактах единичный сигналдолжен присутствовать соответственнона четвертом, третьем, первом и вто ром выходах шифратора 8. Такую последовательность микроприказов можно получить, осуществляя циклический перебор слева направо комбина 1 8ции микроприказов в первой строке табл. 2, начиная с второй колонки. Поэтому номер строки, поступающий с группы выходов кода управления регистра 2 микрокоманд на входы шифратора 8, равен единице, а номер колонки на выходах счетчика 6 - двойке. Код в счетчике 7, определяющий количество выдаваемых микропри-, казов, равен тройке (на единицу ,.меньше числа выдаваемых микроприказов). Значение бита управления направлением счета равно нулю, что соответствует режиму счета с прибавлением счетчика 6, По номеру строки, равному единице, единичный сигнал вырабатывается на втором выходе входного дешифратора 15, в результате чего выбирается второй дешифратор 16. .По номеру колонки, равному двойке, единичный сигнал вырабатывается на третьем выходе второго дешифратора16. Сигнал с третьего выхода второго дешифратора 16 поступает на вход четвертого элемента 17 ИЛИ, в результате чего вырабатывается сигнал 21 и присутствует в течение первого микротакта.Во втором мнкротакте по импульсу 19 и при нулевом значении сигнала 20 к содержимому счетчика 6 прибавляется единица, а от содержимого счетчика 7 вычитается единица. Содержимое регистра 2 мнкрокоманд не изменяется. В результате номер колонки в счетчике 6 становится равным трой". ке, а код в счетчике 7 - двум. По,номеру колонки, равному тройке, единичный сигнал вырабатывается на четвертом выходе второго дешифратора 16. Этот сигнал поступает на вход третьего элемента 17 ИЛИ, в результате чего вырабатывается сигнал 22.В третьем микротакте по импульсу 19 к счетчику 6 прибавляется единица, в результате чего его содержимое переполняется. Старшая единица выходит за пределы разрядной сетки, а в счетчике 6 остается код, равный нулю.Из счетчика 7 вычитается единица, в результате чего его содержимое становится равным единице. По нулевому номеру колонки единичный сигнал вырабатывается на первом вы" ходе второго дешифратора 16, в результате чего вырабатывается сигнал 23.В четвертом микротакте по импуль су 19 к содержимому счетчика 6 при161 9бавляется единица. По номеру колонки, равному единице, единичный сигнал вырабатывается на втором выходе второго дешифратора 16, в результате чего вырабатывается сигнал 24.Из счетчика 7 вычитается единица.Содержимое счетчика 7 становится равным нулю, в результате чего вырабатывается сигнал 20.В очередном микротакте по импульсу 19 и при единичном значении сигна. ла 20 в регистр 2 микрокоманд, счетчик б и счетчикзаносится следующая микрокоманда.До этого момента времени по адресной части текущей микрокоманды в блоке 4 контроля условий формировался адрес следующей микрокоманды. Если разряд, указывающий на тип перехода, равен нулю (безусловный переход), то элементы 13 И оказываются закрытыми и адрес следующей микрокоманды определяется непосредственно из адресной части текущей микро- команды. При условном переходе элементы 13 И открыты, и адрес следующей микрокоманды формируется в зависимости от значения сигналов условий, поступающих из операционных схем на вход 10 устройства. По импульсу 19 сформированный блоком 4 контроля условий адрес заносится в регистр 3 адреса, в результате чего пз блока 1 памяти микрокоманд выбирается соответствующая микрокоманда. Таким образом, заносимая в регистр 2 и счетчики 6 и 7 микрокоманда оказы вается заранее подготовленной. Например, для выполнения этой микрокоманды необходима последовательность из четырех микроприказов, при которой единичный сигнал должен присутствовать на четвертом, второй, первом и третьем выходах шифратора 8. Такую последовательность микроприказов можно получить, осуществляя циклический перебор справа налево комбинации микроприказов в первой строке табл, 2,начиная со второй колонки. В этомслучае номер строки, номер колонкии число выдаваемых микроприказов имеют те же значения, что и при выполне 5 нии предыдущей микрокоманды, Значение бита управления направлением счета равно единице, что соответствуетрежиму счета с вычитанием счетчика 6.Выполнение этой микрокоманды (нафиг. 4 для упрощения не показано)производится аналогично предыдущей,за исключением того, что из счетчика б в каждом микротакте вычитаетсяединица. Единичный сигнал последова 15 тельно вырабатывается на четвертом,втором, первом и третьем выходах шиф"ратора 8.Принцип работы устройства, показанный для случая с четырьмя микроприказами, закономерен для любогоколичества микроприказов. При этомистинно следующее соотношение:Г я25где В - количество комбинаций микроприказов функциональнополного набора для работыустройства (содержимоетабл. 2);30 и - максимальное число микроприказов, выдаваемых в одной микрокоманде.Например, при и равном 3, 4, 5 значение Я равно соответственно 1,3,12.В данном устройстве по сравнениюс прототипом для построения шифратора необходимо в два раза меньше дешифраторов. Соответственно сокращается в два раза количество входов40 элементов ИЛИ и соответствующих связей. Введение в микрокоманду битауправления направлением счета компенсируется сокращением на один разрядполя номера строки в управляющей час 45 ти микрокоманды.Таким образом, предложенное устройство имеет более простую конструкцию по сравнению с прототипом,