Микропрограммное устройство управления с контролем

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУВЛ 1 1 Н ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ- Нз,;, ;4ПЬСТВ;:ВИИИЗЗ."Я. РЛ РЖЪ-=. "3.- Ж Ъа.5 Ю -:, -:ГУ."жал Е ИЗ ОРОИОМУ хсгы к.А.Кондрашев,ейнберг ство СССР 22, 1982,еса НОЕ УСТРОЙС содержаще д, первый яблок ивторойтации ти микрокоман четчики кома блок коммуИ, элемент адреса,риггерр ашибк мент контроля,р адреса, рек .декодироваи, блок сверт формиравапричем вы -ризнак иг регисанд, бл стр мякрок лок синхрониз бл одулю контрольной с о адреса соединен с ад м блока памяти микроист есным вход м входом блока свертома и и и два и является выхо крокаманд устройств амяти микрокоманд с юдул дом адрес ых лака инф рмационным входом р динен торым вх истра ом бл икрокаманд и а свертки па ю два и нд устр ный выходнен с и д о он ое мякрокоманд ным входом и торой инфо регистраФормацион команд, а в ход регистр РВОГО СЧЕТЧИка мационный вынд соединенса блока фарсуммы и инока декодирс микрокома си перено с входом запимирования контрФормационным вх ои м тий выор ния, первь 21) 3803833/24-24(54) (57) МИКРОПРОГРАММУПРАВЛЕНИЯ С КОНТРОЛЕМ является выходом микр ства, первый информац д старого соединены саответс 1 - венно с первь-.м входом элемента И, первьм правя.1 щим ВхОдОм блока кам нута;яи адреса и Входам режима бло- .а формирования контрольной суммы, с первого пс шест;й выходы блока синхронизации подключены соответственна к с них снизирующю 1 входам блока комм,тацяи адреса, триггера признака контроля, .регистра адр :.Икрсксмакц, б,ока памяти мякрокоманд. регистра микрскоманд и блока :срмиравания контрольной суммы инфсрмацисннык вход регистра адреса микрскоманд с единен с первым выходом слака ко -,утацяи адреса, второй Нынад кстсрсгс .Оединен с такта" Бым Входам первого счетчика команд тр .Ия выход блока коммутации адреса соединен с у тансвачным входом первого счетчика ксманд я Входами сбссса блока Формирования контрольоч суммы и триггера ошибки, а четв: в .ртый выходблока коммутации адсеса соединентактсВым входОм второго счетчика команд выход ка торогс соединен с первым информационным Входом блока коммутации адреса, выход переполнения первого счечика команд соединен с входом записи сшибки блока формирования контрольная суммы,. а информационный выссД соединен с Вторым янфар мацисн"и входом блока коммутации адреса, Выход элемента И соединен с информационным входом триггера признака контроля, выход которога соединен с Входы, синхронизации триггера ошибки. с вторым управляющим входом блока коммутации адре1211725 са и входом блокировки блока синхронизации, вход запуска блэка синхронизации является входом запускаустройства, а вход останова соединен с выходом триггера ошибки, информационный вход триггера ошибкисоединен с выходом элемента ИЗП 1, пе 1вый вход которого соединен с выходомошибки блока свертки по модулю два,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью повышения достовернастк контроля, в него введены счетчик зонпамяти микрокаманд и мультиплексорконтроля, информационные входы которого соединены с выходами соответствующих зон блока памяти микрооманд, управляющие входы мультиИзобретение относится к вычислительной технике и может быть использована для повышения надежности вычислительных систем с микрапрограммным управлением.Целью изобретения является повышение достоверности контроля.Ка фиг.1 представлена функциональная схема микропрограммного устройства управления с контролем; на фиг,2 - то же, блока коммутации адреса; на фиг.З - та же, блока декодирования; на фиг.4 - та же блока синхронизации; на фиг,5 - то же, блока свертки па модулю два; на фиг,б - то же,блока формирования контрольной суммы: на фиг.7 - временные диаграммы работы устройства в режиме контроля.Иккропраграммнае устройство уп - равления с контролем содержит (фиг,") блок 1 памяти микрокоманд, первый 2 и второй 3 счетчики каманл, блок 4 коммутации адреса, элемент И 5, элемент ИЛИ б, триггер 7 признака контроля, триггер 8 ошибки, регистр 9 адреса, регистр 10 микрокоманд, блок 11 декодирования, блок 12 синхронизации, блок 13 свертки по модулю два, блок 14 формирования контрольной суммы, счетчик 15 зон памяти микрокоманд, мультиплексор 16 контроля, первый вход 17 блока 13 выход 18 адреса микрокоманд устройплексара контроля соединены с соответствующими выходами разрядов счетчика зон памяти микрокоманд, а выход подключен к информационному входу блока Формирования контрольнойсуммы, разрешаюший вход которого сае.дкнен с. выходам триггера признакаконтроля, а выход ошибки блока формирования контрольной суммы соединен с вторым входом элемента ИЛИ,выход переполнения счетчика зан памяти микрокоманд соединен с вторымвходом элемента И, а входы сбросаи синхронизации соединены соответственно с третьим выходом блока коммутации адреса и выходом переполнения первого счетчика команд. ства, второй вход 19 блока 13, выход 20 микракоманд устройства, вход21 записи переноса блока 14, информационный вход 22 блока 11, первый 5 23 и второй 24 выходы блока 11,третий выход 25 блока 11, выходы 2631 блока 12, первый 32, второй 33и гретий 34 выходы блока 4, четвертый выход 35 блока 4, первый информационный вход 36 блока 4, вход 37записи ошибки блока 14, ,второй информационный вход 38 блока 4, второй управляющий вход 39 блока 4,разрешающий вход 40 блоха 14, вход 15 41 блокировки блока 12, вход 42 запуска блока 12, вход 43 остановаблока 12, выход 44 ошибки блока 13,информационный вход 45 блока 14, выход 46 ошибки блока 14.20 Блок 4 коммутации адреса (фиг.2)содержит мультиплексор 47 адреса иэлементы ИЛИ 48, 49,50.Блок 11 декодирования фиг,З)содержит трк дешифратооа 51, 52, 53кода микрооперацкк.Блок 12 синхронизации фкг,4)содержит синхронизатор 54 и эле 1:Э .1 ГГ ИДИБлок 13 свертки пр модулю два ЗО фкг 5) содержит сумматор 56 по модулю два и схему 57 сравнения.Блок 14 формирования контроль -най суммы (Фиг,б) содержит универсальный сумматор 58, мультиплексоры59, 60, мультиплексор 61 признаков,регистры 62, 63, накапливающий регистр 64 результата, триггер 65 нуля результата, триггер 66 переноса,Блок памяти хранит микрокамандыи по адресу с регистра 9 адресамикрокоманд и синхросигналу на тактовом входе выдает их в регистр 10микрокоманд,Первый счетчик 2 команд предназначен для адресации блока 1 в режимеконтроля и перехода на микропадпрограмму контроля по адресу перехода,приходящего на информационный вход.Второй счетчик 3 команд осуществляетадресацию блока 1 памяти при работепо основной микропрограмме.Блок 4 коммутации адреса производит выдачу адреса микрокаманд врегистр 9 адреса либо с первого 2либо с второго 3 счетчиков команд взависимости от состояния триггера 7признака контроля, а также управляетрежимами работы счетчиков 2 и 3;при нулевом состоянии триггера 7признака контроля счетчик 2 находится в режиме хранения, а счетчик3 - в режиме счета, при единичномсостоянии триггера 7 наоборот,Триггер 7 признака контроля осуществляет управление работой всехблоков в режиме контроля.Триггер 8 ошибки предназначендля индикации четной или нечетнойошибки блока 1 в режиме контроля ивыработки строба останова синхронизатора при наличии этих ошибок.Регистр 1 О микрокоманд предназначен для записи микрокоманд по синхроимпульсу на тактовом входе и их хранению.Блок 1 1 декодирования осуществляет дешифрацию кода микроапераций ивыработку трех управляющих стробов:настройки блока 14, загрузки счетчика 2 адресом перехода и установкитриггера 7 признака контроля в состояние высокого уровня.Блок 12 синхронизации по сигналузапуска на входе 42 осуществляет управление работой всех блоков устройства путем выработки серий синхроимпульсов.Блок 14 формирования контрольнойсуммы предназначен для выполнения операции контрольного суммирования с циклическим переносом в режиме контроля,121725Блок 13 свертки осуществляет контроль по модулю два адреса и микрокоманды и выработку сигнала нечетной ошибки при обнаружении ошибки.5 Счетчик 15 эон памяти микрокаманд осуществляет управление мультиплексором 16 контроля и адресацию зан памяти.Мультиплексор 16 контроля пред 1 О назначен для согласования разрядности блока 14 и блокаи вводаконтролируемых микрокоманд в блок14 по зонам: сначала суммируютсявсе микракаманды первой зоны памя 11 1 и патом Втарои и т деУстройство работает следующимобразом.В исходном состояпии триггер 7признака контроля памяти микрока 20 манд обнулен, а устройства работаетпо основной микропрограмме,В этом режиме работы устройстваадресация блока 1 памяти микрокоманд идет по первому синхроимпульсу с второго 3 счетчика команд,первый 2 счетчик команд находитсяв режиме хранения.ГРежим контроля блока 1 памятимикрокоманд начинается после записи30 в регистр 10 микрокаманд (фиг.1)микрокоманды условного перехода свозвратам на микроподпрограмму контроля (фиг,7, диаграммы 1 и 2).Эта микрокоманда имеет в своем фор 35 мате два поля: первое поле адреса,содержащее 12-разрядный адрес перехода, равный 00016, который с первого выхода регистра 1 О поступаетна информационный вход первого счет.40 чика 2 (фиг,7, диаграмма 3); и второе поле кода микроопераций, последекодирования которого на выходах23, 24 и 25 блока 11 декодированияпоявляются три управляющих строба.45 Пока триггер 7 признака контроляобнулен (фиг.7, диаграмма 5), постробу загрузки и сброса происходит загрузка первого счетчика 2 адресом перехода и обнуление тригге ра 8 ошибки, триггеров 65,66 и регистров 62, 63, 64 блока 14.Одновременно с этим по первомусинхроимпульсу происходит модификация второго счетчика 3 на +1 с 55 запоминанием на нем адреса возвра;та в основную микропрограмму (фиг.7,диаграмма 4). После этого по второму синхроимпульсу и стробу уста 1211725нонки на выходе 23 блока 11 осущест вляется установка триггера 7 признака контроля в состояние высокого уровня, что означает переход первого счетчика 2 в режим счета по первому синхроимпульсу, переход второго счетчика 3 в режим хранения адреса возврата и блокировку записи контролируемых микрокоманд в регистр 10 микрокоманд с помощью элемента ИЛИ 55 блока 12 синхронизации. Адрес контролируемой микрокоманды поступает с информационного выхода пер ваго счетчика 2 через блок 4 коммутации адреса на информационный вход регистра 9 адреса микрокоманд и по третьему синхроимпульсу фиг,7, диаграмма 61 записывается в него. С вы хода регистра 9 этот адрес поступает для контроля его корректности на первый вход 17 блока 13 свертки помодулю два.По четвертому синхроимпульсу происходят обращение к блоку 1 памяти микрокоманд и выборка контролируемой микрокоманды по данному адресу. Микрокоманда с выхода блока 1 при ходит на второй вход 19 блока 13 и через мультиплексор 16 контроля на информационный вход 45 контролируемых микрокоманд блока 14.При обнаружении нечетной ошибкк в слове микрокоманды с выхода 44 блока 13 на первый вход элемента ИЛИ 6 приходит строб нечетной ошибки, а при несравнении контрольнок и эталонной сумм с выхода 46 блока 14 на второй вход элемента ИЛИ 6 поступает строб многократной ошибки. Эти стробы устанавливают триггер 8 ошибки в состояние высокого уровня, что приводит к появлению на выходе триггера 8 строба останова синхронизатора в блоке 12 синхронизации.Контроль блока 1 памяти микро- команд при этом прекрашается, а содержимое регистра 9 адреса микро- команд и регистра 10 микрокоманд выдается соответственно на выходы 18 и 20 устройства и высвечивается на экране дисплея с целью определения адреса ошибки.При отсутствии ошибок в блоке процесс контроля продолжается автоматически до переполнения счетчика 15 зон памяти микрокоманд. Сигнал переполнения с выхода переполнения счетчика 15 приходит навторой вход элемента И 5 и устанаЬливает в состояние низкого уровня5триггер 7 признака контроля, что означает возвращение в основную микропрограмму по адресу возврата навтором счетчике 3, переход первого;Осчетчика 2 в режим хранения а второго счетчика 3 в режим счета по +1,Блок 4 коммутации адреса микрокоманд 1 фиг.2 осуществляет черезмультиплексор 47 адреса выдачу адреса микрокоманды с второго счетчика3 либо с первого счетчика 2 в зависимости от состояния триггера 7 призкака контроля. Когда триггер 7 обнулен, к выходу мультиплексора 47 подключается вход 36, в противном случае - вход 38,На первый управляющий вхсд блока4 с выхода 24 блока 11 декодирова -ния приходит строб загрузки первогосчетчика 2 адресом перехода. На выходах 33 и 34 блока 4 появляются сигпалы счета по +1 второго 3 и первого 2 счетчиков, В блоке 11 ( фиг,3происходит декодирование на дешифразПторах 51,52,53 кода микроопераций3приходящего на вход 22 блока 11.На выходе 23 блока 11 появляетсяотрицательный строб установки тригг ра 7 в состояние высокого уровняна выходе 24 - отрицательный стробнастройки универсального сумматора58 блока 14 на режим выполненияоперации арифметического суммирования с циклическим переносом. Блок12 синхронизации 1 фиг.41 осуществля.4)ет согласование работы всех блоковустройства после прихода на вход 42запуска внешнего сигнала запуска. Синхронизатор 54 вырабатывает й 1 1д,.сять синхроимпульсов отрицательной полярности, сдвинутых один относительно другого. На выходах 26- 31 блока 12 появляются соответственно первый второй, третий, четвертыи, девятыи и десятыи синхроим пульсы. На вход останова 43 блока 2 приходит строб останова синхропиэатора с выхода триггера 8 ошибки,Элемент ИЛИ 55 необходим для блокировки записи контролируемых микрокоманд в регистр 1 О микрокоманд. Пока триггер 7 признака конт 7роля находится в состоянии высокогоуровня, на входе 41 блокировки ина выходе 30 блока 12 высокий уровень напряжения и запись микрокомандв регистр 1 О непроизводится. В бло.ке 14 формирования контрольной суммы (фиг.б) происходит контрольное.суммирование ячеек памяти 1. Таккак разрядность блока 14 меньшеразрядности памяти микрокоманд, необходимо разбить блок 1 памяти микрокоманд на зоны. Разрядность ячейки каждой зоны равна разрядностиблока 14. Вследствие такого разбиения на зоны можно использовать дляконтрольного суммирования АЛУ, ужеимеющееся в составе ЭВМ, и вводитьминимальный объем контрольного оборудования.Число таких эон блока 1 равношИигде ш - разрядность слова микрокоманды в блоке 1;и - разрядность универсальногосумматора 58 в блоке 14,тогда, например, при ш=56 и п=16Б =4.Контрольное суммирование микрокоманд блока 1 проводят по зонам:сначала суммируется содержимое первой зоны, потом - второй зоны ит.д. В первой зоне находится частьслова микрокоманды с 1-го по 16-йразряды, во второй зоне - с 17-гопо 32-й разряды и т.д,В последней ячейке каждой зоныпамяти записана в дополнительномкоде эталонная сумма всех предыдущих ячеек зоны. Поэтому при отсутствии ошибок в зоне памяти накапливающий регистр 64 результата итриггер 65 нуля результата послесуммирования в универсальном сумматоре 58 содержимого ячеек однойзоны памяти обнуляются.Процесс суммирования происходитследующим образом.В исходном состоянии регистры 62,63, 64 и триггеры 65 и бб обнуленыстробом, приходящим на вход сбросаблока 14. Потом на информационныйвход 45 приходит контролируемая микрокоманда, которая через мультиплексор 60 поступает на регистр 63операнда, на вход регистра 62 операнда поступает через мультиплексор59 содержимое регистра 64 результата. В универсальном сумматоре 58 г 17 г 5 8происходит суммирование содержимогорегистров 62 и 63 по переднему фронту десятого синхроимпульса, приходящего на вход синхронизации блока 14.5Настройку сумматора 58 на режим вы- .полнения операции арифметическогосуммирования с циклическим переносом осуществляет строб, приходящийна вход режима. Посче суммированиярезультат записывается по заднемуфронту десятого синхроимпульса в регистр 64 результата, а перенос - втриггер 66 переноса. Перенос черезмультиплексор 61 признаков приходитна вход переноса сумматора 58 дляучастия в последующих операцияхсуммирования.После окончания суммирования всехячеек одной зоны памяти первый счетчик 2 переполняется и на вход 37записи блока 14 приходит сигнал переполнения, разрешающий запись втриггер 65.Если в зоне памяти были обнаружены ошибки, то триггер 65 нуля результата находится в состоянии высокого уровня и на выходе 46 ошибкиблока 4 появляется строб ошибки.Этот строб устанавливает триггер 8ошибки в состояние высокого уровня 30что приводит к останову синхронизатора 54 в блоке 12 синхронизации.При этом содержимое регистра 9 адреса микрокоманд высвечивается на экране дисплея для определения адреса З5 эоны памяти микрокоманд с четнойошибкой.Блок 13 свертки по модулю двафиг.5 осуществляет контроль адреса и слова микрокоманды путем их суммирования по модулю два в многовходовом сумматоре 56 по модулю дваи сравнения в схеме 57 полученнойсуммы с контрольным разрядом, дополняющим полученную сумму до нечетности.При обнаружении нечетной ошибки свыхода ошибки блока 13 на первыйвход элемента ИЛИ 6 приходит стробнечетной ошибки, устанавливающий 50 триггер 8 ошибки в состояние высокого уровня, что приводит к появлению на входе 43 останова синхронизатора 54 строба останова,Мультиплексор 6 контроля 1,фиг,1) 55 предназначен для ввода контролируемых микрокоманд в блок 14 по зонампамяти. Число зон памяти равно числу информационных входов мультиплексоставляет ПО Ь.ОГО С зон блока, с;етчик 15 ЯРЕ,. ОЛНЯЕ ПЕРРПОЛНЕНИЯ С В Ь Х ОД Я С Ч С 1Ой ВХОД ЭЛР ступает ца втор и сбрасывает в няка контроля (что означает и пь три.- -Фиг.7, диКО:ЕП РЕНЕ В ОСНОВ кима конто оля и Возврден1 ГЯ ММУ ПО ЯДР. гк р с и ьрд я ня в , риг,., Ди РСУ ВОЗ комангором с г . чикеГ 1 Яъ и а ., ) 1 1 У 9соря 16 контроля, тог;,я разрядность счетчика 1зон дмяти мкрокоманд М:1 о 1огде 11 - число разрядов счетчика 15М - число зон памяти,например пря М=Ь 11=2,В первоначальный момент временисчетчик 15 обнулен и к Вых:цу мультиплексора 1 б контроля подключаетсяпервй инщораионный вхосв бпок 1 ь пост" пеют ячейки пепвой зоны пямуте, 1 актогый вход СИР тч и-кя 15 соединен с вьвОдомния первого счетчика 2 комад. ПозтомЪ после окончания с.уммированияячеек перво зоны памя-и и:рвьй сч:тек; псоееоляет я 1 сбодсывя етсяВ НУПЬ Д ОДЕОуКГОЕ С -ЕтЧИХЯ 1"увеличивается нд +1 и к вьхогуи.;льтиплексора 1 с контро;я подключ -РГГ Я ЕО ВТОРОЙ И)ОРМЯДИОПЫЙ аког 1. е, в блок 14 приходит соОржимое ячеек второй зо:ы памяти и т.д.,.днов ременно с увеличРнием со де 1 Укиього счетчика 15 нд + разВ 1 Р ется запись нуля розугь Ртд в триггер о 5 блока 141. После кснт -уммирования ячеек Всех1 памяти микрокоманд зон памяти микрокомандтся и сбрасывается в нуль. ЬК 1 Я мента И 5Рр / ПИ 1 д, ра"мя 5 I