Микропрограммное устройство управления его варианты

(511 4 С 06 СПИ Е ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ ДЕТЕЛЬСТ ев,.215-216 Г.И, Принцмашин. - М. 216-218,рисе 6ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(56) Майоров С,А Новиковципы организации цифровых мМ.: Машиностроение, 1974,рис. 6.8.Майоров С.А Новщсовпы органиэации цифровыхМашиностроение, 1974, с.,57) Изобретение относится к микропрограммным устройствам управленияи может быть использовано при построении управляющих систем и микропрога- раммных автоматов, Целью изобретенияявляется сокращение объема оборудования. С этой целью первый вариант вын- полнения устройства содержит, кромеблока постоянной памяти, счетчикаадреса, регистра микрокоманд и мультиплексора условий, также два элемени- та И, элемент ИЛИ и элемент НЕ, Второй вариант устройства содержит, кроме блока постоянной памяти, регистраадреса, регистра микрокоманд и мультиплексора условий, также коммутатор,триггер, элемент ИЛИ, три элементаИ, три элемента НЕ и сумматор 2 с.п.ф-лы, 4 ил.4 О 45 5 О 55 Изобретение относится к микропрограммным устройствам управления и наиболее эффективно может быть использовано в вычислительной технике, например в ЗВМ, при построении управляющих систем, а также микропрограммных автоматов и особенно эффективно при использовании микрокоманд с соизмеримыми адресными и операционными частями.Целью изобретения является сокращение объема оборудования за счет такого аппаратного построения каждого варианта устройства, которое позволяет в каждом из них использовать единый способ адресации как условных, так и неусловных микрокоманд.На фиг,1 приведена функциональная схема первого варианта выполнения устройства; на Фиг,2 - функциональная схема второго варианта выполнения устройства; на фиг.3 - ременная диаграмма работы первого варианта выполнения устройства; на фиг 4 - временная диаграмма работы второго варианта выполнения устройства.Микропрограммное устройство управления по первому варианту (фиг.1) содержит блок 1 постоянной памяти микрокоманд, вход которого соединен свыходом счетчика 2 адреса, а выход -с информационнь 1 ми входами регистра3 микрокоманд и счетчика 2 адреса,мультиплексор 4 условий, выход которого соединен с одним из входов элемента И 5, элемент, И 6, один из входов которого соединен с выходом элемента НЕ 7, вход которого соединен свыходом мультиплексора 4 условий, иэлемент ИЛИ 8, один из входов которого соединен с выходом элемента И 5,а выход - с входом "+1" счетЧика 2адреса, вход установки в 0 которого является входом 9 запуска устройства. Устройство имеет также синхровход 10 первого тактового сигнала,соединенный с входом записи (синхровходом) регистра 3 микрокоманд, синхровход 11 второго тактового сигнала,соединенный с вторым входом элемента8, синхровход 12 третьего тактовогосигнала, соединенный с вторыми входами элементов И 5 и 6, группу входов13 условий, соединенную с входамиусловий (информационными входами)мультиплексора 4, и информационныйвыход 14, соединенный с второй группой выходов регистра 3,5 О 5 20 25 30 35 Микропрограммное устройство управления по второму варианту содержит (фиг.2) блок 1 постоянной памяти, инФормационный выход которого соединен с информационным входом регистра 3 микрокоманд, мультиплексор 4 условий, адресный вход которого соединен с группой выходов регистра 3 микрокоманд, а выход - с одним из входов элемента И 5 непосредственно, а с одним из входов элемента И 6 - через элемент НЕ 7, Устройство содержит также элемент ИЛИ 8 и имеет вход 9 начального запуска, синхровходы 10, 11 и 12 соответственно первого, второго и третье го тактовых сигналов, группу входов 13 условий, соединенных с информационными входами мультиплексора 4, информационный выход 14, соединенный с группой выходов регистра 3 микрокоманд, регистр 15 адреса, информационный вход которого соединен с информа. - ционным выходом коммутатора 16, а вход параллельной записи (синхровход) - с выходом элемента 8, сумматор 17,:выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора 16, триггер 8, единичный выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 16, второй информационный вход которого соединен с выходом блока 1 памяти; Устройство имеет, кроме того элементы НЕ 19 и 20, управляющий выход 21, соединенный с выходом элемента И 6 и информационным входом триггера 18, и элемент И 22. Микропрограммное устройство управления по первому варианту работает следующим образом.При поступлении сигнала запуска по входу 9 устройства счетчик 2 адреса устанавливается в нулевое состояние. По нулевому выходному состоянию счетчика 2 в блоке 1 памяти выбирается нулевая линейка (ячейка), содержимое которой с выхода блока 1 поступает на информационные входы регистра 3 и счетчика 2, При этом по входу 10 устройства на вход параллельной записи (синхровход) регистра 3 поступает тактовый сигнал Си (фиг.3), по которому содержимое нулевой линейки блока 1 переписывается в регистр 3. Причем, пока на входе 9 устройства присутствует сигнал запуска, никакие тактовые сигналы, кроме Си 1, в устройство не поступают.Рассмотрим работу устройства (вариант 1) при выполнении неусловноймикрокоманды. 11 ри снятии сигнала запуска с входа 9 устройство синхронизации (не показано) начинает вырабатывать последующие тактовые сигналы.При поступлении на вход 11 второготактового сигнала Си 2 (из устройствасинхронизации) содержимое счетчика 2увеличивается на единицу. Сформированный таким образом в счетчике 2 адрес представляет собой адрес следующей микрокоманды текущей микропрограммы,по которому в блоке 1 выбирается следующая линейка (микрокоманда), Содержимое этой линейки поступает на информационный вход регистра3 и по Си (вход 10 устройства) переписывается в регистр 3. Следователь -но, смена микрокоманд в микропрограммном .устройстве управления происходит по тактовому сигналу Си, поступающему по входу 10 устройства, ацикл микрокоманды в этом случае включает два тактовых сигнала: Си и Си 2,Рассмотрим процесс формированияадреса следующей микрокоманды дляслучая, когда выполняемая микрокоманда условная. При этом код условия выполняемой микрокоманды с выхода регистра 3 поступает на адресный вход(вход А) мультиплексора 4. Одновременно код условия с выхода 14 посту -пает в устройство синхронизации, врезультате чего на выходе устройствасинхронизации за вторым тактовым сигналом Си 2 формируется третий тактовый сигнал СиЗ, который поступает наодин из входов элементов 5 и 6 и имеет длительность, меньшую, чем времявыборки очередной линейки в блоке 1,При выполнении условной микрокомандыв устройстве возможны две ситуации:условие выполняется или не выполняется,Условие выполняется, если коду, поступающему с выхода регистра 3 на адресный вход мультиплексора 4, соответствует сигнал логической "1" на соответствующем входе из группы входов 13 условий устройства. В этом случае при поступлении тактового сигнала Си 2 по входу 11 устройства на один из входов элемента 8 на выходе последнего появляется сигнал логической "1" с длительностью, равной длительности второго тактового сигнала Си 2, Значение счетчика 2 увеличивается на единицу. Так как условие выполняется, то на выходе мультиплексора 4 присутствует сигнал логической 1 . С поступлением следующего (третьего) тактового сигнала СиЗ по выходу 12 устройства значение счетчика 2 увеличивается (во второй раз на данной микрокоманде) на единицу.Таким образом, за один машинный цикл 1 О содержимое счетчика 2 увеличиваетсяна два. И это увеличенное на два содержимое счетчика 2 является адресом следующей микрокоманды для случая, когда выполняемая микрокоманда условная и данное условие выполняется.Если условие не выполняется, т.е.код условия с выхода регистра 3 на адресный вход мультиплексора 4 и вход устройства синхронизации поступает, а на соответствующем входе из группы входов 13 сигнал логическойи1 отсутствует, при поступлении тактового сигнала Си 2 на вход элемента 8 сигнал логической "1" с выхода эле мента 8 поступает на вход "+1" счетчика 2 и увеличивает его содержимое на единицу, По данному выходному состоянию счетчика 2 в блоке 1 выбирает. ся соответствующая линейка, содержи О мое которой поступает на информационные входы регистра 3 и счетчика 2.При поступлении третьего тактового сигнала СиЗ по входу 12 устройства на выходе элемента И 5 сохраняется 35сигнал логического "0", а на выходе элемента И 6 устанавливается сигнал логической "1", который поступает на вход параллельной записи счетчика 2, по которому содержимое выхода блока 40 1 переписывается в счетчик 2 по егоинформационному входуСформированный таким образом в счетчике 2 адрес представляет собой адрес следующей за выполняемой микрокоманды для слу чая, когда выполняемая микрокомандаусловная, но условие не выполняется.По этому адресу в блоке 1 выбирается соответствующая линейка, которая может располагаться фактически в любом месте блока 1. Устройство обеспечивает также возможность организации безусловных переходов. В этом случае используетсяодин из входов группы входов 13 и, 55 следовательно, код, соответствующийэтому входу.Устройство по второму варианту работает следующим образом.Сигнал запуска по входу 9 устройства устанавливает регистр 5 в исходное состояние, а триггер 18 - в нулевое состояние. По исходному выходному состоянию регистра 5 в бло ке 1 выбирается соответствующая линейка (микрокоманда), содержимое которой поступает на информационный вход регистра 3 и на один из информационных входов коммутатора 16. В момент запуска устройства в него поступают только тактовые сигналы Си (Фиг.4). По переднему фронту тактового сигнала Си 1 по входу 10 содержимое выхода блока 1 переписывается в регистр 3 и поступает на выход 14 устройства. Код исходного состояния на выходе регистра 15, устанавливающийся в нем в момент запуска устройства, поступает, кроме того на группу входов А сумматора 17. При этом/выходное состояние сумматора представляет собой арифметическую сумму сигналов, поступающих на его информационные входы А и В и вход переноса Р, т,е, А + В + Микрокоманды, закодированные в блоке 1 и поступающие в регистр 3, делятся на условные и неусловные.При выполнении неусловной микрокоман. ды на выходах 2-3 регистра 3 присутствует сигнал логического "О", а при выполнении условной микрокоманды - сигнал логической "1", при этом код условия на входе 13 может присутствовать или отсутствовать (1" или О)Рассмотрим работу устройства для случая, когда выбранная и переписанная по Си 1 в регистр 3 микрокоманда неусловная, т,е. признак условия на выходах 2-3 равен логическому О. Следовательно, на группе входов В сумматора 17 и на информационном входе триггера 18 присутствуют сигналы логического "О 1, Нулевое выход ное состояние триггера 18 переключает выход коммутатора 16 на его вход 16-2, следовательно, на информационном входе регистра 15 присутствует выходное состояние сумматора 17, которое равно в этом случае А + Р, т.е. А,+ 1, и представляет собой увеличенный на единицу адрес выполняемой микрокоманды, Сформированный таким образом адрес следующей микрокочанды с поступлением переднего Фрон 5 0 5 20 25 30 35 40 45 50 55 та тактового сигнала Си 2 через регистр 15 поступает на вход блока 1для выбора следующей микрокоманды.Задним фронтом тактовый сигнал Си 2подтверждает нулевое выходное соСтоя.ние триггера 18. Следовательно, привыполнении неусловной микрокомандыосуществпяется естественный (по "+1)способ адресации, т.е. адрес следующей микрокоманды равен увеличенномуна единицу адресу выполняемой микрокоманды. Смена микрокоманд в устройстве в этом случае происходит по тактовому сигналу Си 1, поступающему на вход параллельной записи регистра 3, а цикл микрокоманды включает два тактовых сигнала: Си 1 и Си 2.При выполнении условной микрокоманды на выходах 2-3 регистра 3 присутствует сигнал логической 1 , а код условия на входе 13 присутствует или отсутствует (условие выполняется или не выполняется). Пусть условиена входе 13, соответствующее коду условия, поступающему на адресный входмультиплексора 4, отсутствует. На выходе мультиплексора 4 условий в этомслучае присутствует сигнал логического "О". В результате на выходе элемента И 5 присутствует сигнал логического "О", который поступает на младший разряд группы входов В сумма. тора 7, а на выходе элемента И 6 присутствует сигнал логической "1, поступающий на информационный вход триггера 18 и на управляющий выход 21 устройства. Только при наличии сигнала логической "1" на выходе 21 устройства устройство синхронизации вырабатывает следующий (третий) тактовый сигнал, поступающий в устройст. во вслед за Си 2. С поступлением Си 2 по входу 11 устройства код выходного состояния сумматора 17, равный А +1, через коммутатор 16 поступает на информационный вход регистра 15 и по переднему фронту Си 2 переписывается в него. Задним Фронтом Си 2 триггер 18 переключается в единичное состоя" ние, так как на. его информационном входе присутствует сигнал логической "1". Единичное состояние триггера 18 переключает выход коммутатора 16 на его вход 16-1. Код выходного состояния блока 1 представляет собой в этот момент содержимое линейки, выбранной в блоке 1 по последнему выход.ному состоянию регистра 15, равному А + 1. Этот код выходного состояния блока 1 по входу 16-1 коммутатора 16 поступает на информационный вход ре 5 гистра 15. С поступлением следующего тактового сигнала СиЗ по входу 12 устройства па вход параллельной записи регистра 15 код выходного состояния блока 1 переписывается в регистр 15 и поступает на вход блока 1 для выбора операционной части следующей микрокоманды. Одновременно .(по СиЗ) триггер 18 возвращается в исходное состояние. 5 Таким образом при выполнении условной микрокоманды и отсутствии условия на входе 13 адрес следующей микрокоманды выбирают в блоке памяти 1 по увеличенному на единицу адресу выполняемой микрокоманды, а затем по полученному таким образом адресу следующей микрокоманды выбирают в блоке 1 операционную часть этой микрокоманды. Смена микрокоманд в блоке 1 происходит в этом случае по тактовому сигналу Си 1, поступающему по входу 1 О устройства на вход параллельной записи регистра 3, а цикл микрокоман 30 ды в этом случае включает три тактовых сигнала: Си, Си 2 и СиЗРассмотрим работу устройства при выполнении условной микрокоманды для случая, когда условие, соответствующее коду условия, поступающему на ад- З 5 ресный вход мультиплексора 4, выполняется, т.е. на выходе мультиплексора 4 присутствует сигнал логической "1". Предположим, что микрокоманда, выбранная и переписанная по переднему фронту Си 1 в регистр 3, условная, т.е. на выходах 2-3 регистра 3 присутствует сигнал логической "1", В результате на выходе элемента И 5 устанавливается сигнал логической "1" который поступает на младший разряд группы входов В сумматора 17, остальные разряды этой группы входов соединены постоянно с шиной нулевого потенциала устройства (т.е. равны логическому "О"). На выходе элемента И 6 присутствует сигнал логического "О, который поступает на информационный вход триггера 18 и на управляющий выход 21 устройства. Выходное состояние сумматора 17 в этом случае равно ,А + В + Р, т.е. равно А + 2. С поступлением тактового сигнала Си 2 по входуустройства содержимое сумматора 17 через коммутатор 16 переписывается по переднему фронту Си 2 в регистр 15 и поступает на вход блока 1 для выбора следующей микрокоманды,Таким образом при выполнении условной микрокоманды для случая, когда условие на входе 13 присутствует, адрес следующей микрокоманды формируют путем увеличения на два адреса выполняемой микрокоманды. Смена микро- команд в блоке 1 происходит в этом случае также по Си 1, а цикл микрокоманды включает два тактовых сигнала: Си и Си 2.Формула изобретения1. Микропрограммное устройство управления, содержащее блок постоянной памяти, счетчик адреса, регистр микрокоманд, мультиплексор условий, информационный и адресный входы которого соединены соответственно с входом условий устройства.и информационным выходом регистра микрокоманд, синхровход, информационный вход и информа" ционный выход регистра микрокоманд подключены соответственно к первому синхровходу устройства, информационному выходу блока постоянной памяти и информационному выходу устройства, а информационный вход, выход и вход сброса счетчика адреса соединены соответственно с информационным выходом и адресным входом блока постоянной памяти и входом запуска устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения объема оборудования, оно содержит два элемента И, элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем выход мультиплексора условий подключен к входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемен" та ИЛИ, второй вход и выход которогоподключены соответственно к второму синхровходу устройства и счетному входу счетчика адреса, первый вход и выход второго элемента И соединены соответственно с выходом элемента НЕ и входом параллельной записи счетчика адреса, а вторые входы первого и второго элементов И подключены к третьему синхровходу устройства.2. Микропрограммное устройство управления, содержащее блок постояннойпамяти, регистр адреса, регистр микрокоманд, мультиплексор условий, информационный и адресные входы которого соединены соответственно с входомусловий устройства и первым информационным выходом регистра микрокоманд,синхровход, информационный вход ипервый информационный выход регистрамикрокоманд подключены соответственно 10к первому синхровходу устройства, информационному выходу блока постояннойпамяти и информационному выходу устройства, а вход сброса и выход регистра адреса соединены соответственно с входом запуска устройства и адресным входом блока постоянной памяти, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью сокращения объема оборудования, оно содержит коммутатор, 20триггер, элемент ИЛИ, три элемента И,три элемента НЕ и сумматор, вход переноса, первый и второй информационные входы которого подключены соответственно к шине единичного потекциала, выходу регистра адреса и выхо.ду первого элемента И, первые входыпервого и второго элемента И соедииены с вторым информационным выходомрегистра микрокоманд, вторые входыпервого и второго элементов И .подключены к выходу мультиплексора условийи первого элемента НЕ, вход которогосоединен с выходом мультиплексора условий, первый и второй входы и выходэлемента ИЛИ подключены соответственно к второму и третьему синхровходамустройства и синхровходу регистра адреса, выход, первый и второй информационные входы и управляющий вход коммутатора соединены соответственно синформационным входом регистра адреса, выходом сумматора, информационным выходом блока постоянной памятии выходом триггера, синхровход, информационный вход и вход сброса которого подключены к выходам соответственно второго элемента НЕ, второгоэлемента И и третьего элемента И,первый и второй входы которого соединены соответственно с выходомтретьегоэлемента НЕи входомзапуска устройства,а входывторого итретьего элементов НЕподключены соответственнок второму итретьему синхровходамустройства,1242943 рее П ПЛПЛП ЛЛЛЛЛПЛЛПЛЛЛ СИР Л ЛЛП. еееППЛ П ПЛ ЛСЮ П 1 Л Л П еРЛЛЛЛ Р Г 1 ЛЛ Л: Л Л. П ГГГ-Л алых фяюБ/77дм РХ дых 7 Р Ю ре ЛЛ ПП.Щ/ Составитель Г.ВиталиеТехред Н.Бонкало Сирохма Редактор И,Николай Рре каз 3705/47 Тираж б Подписного комитета СССР ВНИИПИ Государствен по делам изоорет 113035, Москва, ЖнииРа крыт ая н 4/ Ужгород, ул. Проектная, 4 енно-полиграФическое предприяти роизво