Микропрограммное устройство управления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 1 5 о 4 СО ГОСУДАРС ПО ДЕЛАМ ИЯ,(57) Ми равлени технике быть испо равляющих ьных ми я родейств лок памя Прин6-218 микрокомса, комму тельство СССРб Г 9/22, 1984. логически ловий пер связями е ОЕ УСТРОЙСТВО УП(54)РАВЛЕ ПРО ков поз тения. 3 ил ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,рис. 6.9, 6. 10,Авторское свидеВ 1159020, кл. С 0 рограммное устроиство упносится к вычислительнойаиболее эффективно может ьзовано при построении .упсистем, а также самостоякропрограммных автоматов.ения - увеличение быс -Устройство содержит и микрокоманд, регистр д, сумматор, регистр адреатор адреса, мультиплексор условий и блок анализа ус хода с соответствущцим азанная совокупность призляет достигнуть цели изо30 По выходному нулевому состоянию сумматора 4 в блоке 1 памяти выбирается соответственно нулевая линейка.При снятии сигнала начального за" пуска с входа 10 устройства, устройство синхронизации (не показано) начинает вырабатываать тактовые импульсы (при сигнале на входе 10 вырабатываются только тактовые сигналы) . Изобретение относится к микропрограммному управлению и наиболее эффективно может быть использовано ввычислительной технике, например вЭВМ, при построении управляющих систем, а также самостоятельных микропрограммных автоматов.Цель изобретения " повышение быстродействия.На фиг.1 представлена функциональ Оная схема устройства; на фиг.2 - временные диаграммы, иллюстрирующие ра"боту устройства; на фиг.3 - примерзаданной последовательности микрокоманд, реализуемой устройством.15Устройство (фиг.1) содержит блок1 памяти микрокоманд, регистр 2 микрокоманд, мультиплексор 3 логическихусловий, сумматор 4, блок 5 анализаусловий перехода, регистр 6 адреса, 2 Окоммутатор 7 адреса, первый 8 и второй 9 входы синхронизации, вход 10начального пуска, группу 11 входовлогических условий, выход 12, третийвход 13 синхронизации.Блок 5 анализа условий переходасодержит элемент 14 равнозначности,элемент НЕ 15, третий 16, первый 17и второй 18 элементы И и элементИЛИ 19.Кроме того, обозначены выход 20признака типа микрокоманды регистра2, второй выход 21 признака типа пе-.рехода регистра 2, первый вйход 22признака типа перехода регистра 2.Микропрограммное устройство управления работает следующим образом.При поступлении сигнала начального запуска по входу 10 устройства,соединенному с входом установки вноль регистра 6 адреса, последнийустанавливается в исходное нулевоесостояние,Это же нулевое состояние устанавливается на выходе сумматора 4, таккак на его входах В и Р присутствуютв данный момент сигналы логическогонуля,Передним фронтом первого тактового сигнала С 1, йоступающего на вход параллельной записи регистра 2 микрокоманд по входу 8 устройства, первая микрокоманда микропрограммы (содержимое нулевой линейки блока 1 памяти), поступившая с выхода блока 1 памяти на информационный вход регистра 2 микрокоманд, перепишется в последний и поступит на выход 12 устройства для выполнения (это происходит еще при наличии сигнала на входе 10 устройства).Дальнейшая работа устройства определяется тем, что представляет собой поступившая в регистр 2 микрокоманд первая микрокоманда: является она условной или неусловной; выполняется или не выполняется условие;,ка 3 сово значение типа признака перехода, заложенного в данной микрокоманде и поступающего с соответствующего выхода 21 регистра 2 микрокоманд на один из входов элемента 14, а также каково значение заложенного в данной микрокоманде и поступающего с выхода 22 регистра 2 микрокоманд на соответствующий вход элемента 18.Рассмотрим работу устройства для случая, когда микрокоманда (в нашем случае первая), записанная в регистр 2 микрокоманд, с нулевой линейки блока памяти неусловная. Тогда значение выходного регистра 2 микрокоманд равно логическому нулю, значение выхода 21 регистра микрокоманд и выхода мультиплексора 3 условий безразлично, а значение выхода 22 регистра 2 микрокоманд может иметь значение ло" гического нуля или логической единицы.Значение выходов элементов И 16 и 17 блока 5 при поступлении синхросигнала по входу 13 устройства равно ло" гическому нулю, так как сигнал логического нуля с выхода 20 регистра 2 микрокоманд (так как выполняемая микрокоманда неусловная) поступает на вторые входы элементов И 16 и 17.Поэтому с поступлением сигнала ло" гической единицы по входу 13 на третьи входы элементов И 16 и 17 на выходах последних подтверждаются сигналы логического нуля.Следовательно, значение выхода элемента И 16 при выполнении неуслов. ной микрокоманды всегда равно логическому нулю, а значение выхода эле мента ИЛИ 19 определяется значениемвыхода только элемента И 18. Значение же выхода элемента И 18 определяется конкретным значением выхода 22регистра 2 и.1 крокоманд, поступающим 5на один и; входов элемента И 18, таккак значение второго входа элементаИ 18 при наличии синхросигнала, поступающего по входу 13 устройства,равно логической единице.В результате значение выхода элемента ИЛИ 19 равно логической едининице (при наличии синхросигнала навходе 13 устройства) при значениивыхода 22 регистра 2 микрокоманд, 5равном логической единице, и соответственно, значение выхода элементаИЛИ 19 равно логическому нулю призначении выхода 22 регистра 2 микрокоманд, равном логическому нулю, и 20путь формирования адреса следующеймикрокоманды в случае выполнениянеусловной микрокоманды определяетсяименно значением выхода элементаИЛИ 19, т.езначением выхода 22 25регистра 2 микрокоманд.С поступлением синхросигнала (логическая единица) по входу 13 устройства, соединенному со входом Рпереноса сумматора 4, выходное состояние последнего (было нулевое)увеличивается на единицу и поступает на вход блока 1 памяти и на первый информационный вход коммутатора 7,Если значение выхода 2 элементаИЛИ 19 равно логическому нулю, тоданное выходное состояние сумматора4 (равное "1") через коммутатор 7(по его входу 1) поступает на инфор Омационный вход регистра 6 адреса ипо переднему Фронту синхросигналапо входу 9 перепишется в него и поступит на группу входов А сумматора4. На выходе сумматора 4 (и, следовательно, на входе блока 1 памяти)установится (до момента окончаниясинхросигнала по входу 13) значениеВ 1 И2 , так как на выходе Р переносасумматора 4 также присутствует сигнал логической единицы (синхросигнал с входа 13 устройства). С окончанием синхросигнала по входу 13 (Фиг.4) на входе Р сумматора 4, а следовательно, и на входе блока 1 памяти установится единичное значение, так как при этом на входах В и Р сумматора 4 присутствует значение логического нуля.В блоке 1 памяти выбирается первая линейка, содержимое которой поступает на информационный вход регистра 2 микрокоманд, и по переднему фронту следующего синхросигнала перепишется в него (в регистр 2) для выполнения. Так (по "+1") выбирается следующая микрокоманда в блоке 1 памяти при выполнении неусловной микро- команды и значении выхода 22 регистра 2 микрокоманд, равном логическому нулю.При значении выхода 22 регистра 2 микрокоманд, равном логической единице, значение выхода 2 элемента ИЛИ 19 равно логической единице (при наличии синхросигнала на входе 13 устройства).При этом значение выхода сумматора 4 равно единице, так как на входе Р егоприсутствует сигнал логической единицы, увеличивающий предшествующее выходное значение сумматора 4 (нулевое) на единицу. По данному выходному состоянию (единица) сумматора 4 в блоке 1 памяти выбирается первая линейка, содержимое которой с выхода блока 1 памяти поступает на второй информационный вход коммутатора 7. А так как значение выхода элемента ИЛИ 19, соединенного с управляющим входом коммутатора 7, равно логической единице, выходное состояние блока 1 памяти (содержимое первой линейки блока 1) через коммутатор 7 поступает на информационный вход регистра 6 адреса и по переднему фронту син-. хросигнала по входу 9 устройства перепишется в регистр 6 адреса и поступит на группу входов А сумматора 4.Данное входное состояние сумматора 4, после окончания синхросигнала на вход 13, проходит без изменения на его выход, и следовательно, на вход блока 1 памяти. По данному выходному состоянию сумматора 4 (содержимое первой линейки блока 1 памяти), представляющему собой адрес операционной части следующей микрокоманды, в блоке 1 памяти выбирается соответствующая линей-. ка, содержимое которой (операционная часть следующей микрокоманды) поступает на информационный вход регистра 2 микрокоманд и по переднему фронтуследующего синхросигнала перепишется в него для выполнения.Так осуществляется выбор следующей микрокоманды при выполнении неусловкой мнкрокоманды и наличии сигнала логической единицы на выходе 22 регистра 2 микрокоманд.Следовательно, задавая конкретное значение выхода 22 регистра 2 микро- команд, выбираем (по своему усмотрению) один из двух возможных в данном случае (при выполнении неусловной микрокоманды) путей формирования адреса следующей микрокоманды микропрограммы. 10 15 Рассмотрим работу предлагаемого устройства для случая, когда микро- команда, поступившая с нулевой линейки блока памяти в регистр 2 микрокоманд для исполнения, является услов ной, г.е. значение выхода 20 регистра 2 микрокоманд равно логической единице.В этом случае в устройстве возмож 25 ны восемь состояний в зависимости от конкретных значений выходов 21 и 22 регистра 2 микрокоманд, выхода мультиплексора 3 условий и их соотношений.Рассмотрим зти возможные состояЗа ния, считая в каждом состоянии, что выполняемая микрокоманда является первой микрокомандой микропрограммы и считана она с нулевой линейки блока 1 памяти по нулевому (исходному) З 5 выходному состоянию сумматора 4,В первом состоянии значение выходов 20 и 21 регистра 2 микрокоманд - логическая единица, значение выхода 22 регистра 2 микрокоманд - логичес кий нуль, а значение выхода мультиплексора 3 условий - логическая единица, т.е. выполняемая микрокоманда условная и условие выполняется) .Тогда на выходе элемента 14 равнозначности присутствует сигнал логического нуля (при равнозначных - ло-. гическая единица - входах его), который поступает на один из входов .элемента И 16 непосредственно, а на один из входов элемента И 17 - через элемент НЕ 15, т.е. инвертированный.С выхода 20 регистра 2 микроко.манд сигнал логической единицы посту. пает на вторые входы элементов И 16 55 и 17. Сигнал логического нуля с выхо- да 22 регистра 2 микрокоманд поступает на один из входов элемента И 18. И при поступлении синхросигнала по входу 13 устройства на третьи входы элементов И 16 и 17 и на второй вход элемента И 18, на выходе элемен та И 16 подтвердится сигнал логического нуля, так как на его входе, соединенном с выходом элемента 14, присутствует сигнал логического нуля, а на выходе элемента И 7 - сигнал логической единицы, так как на всех его входах присутствуют сигналы логической единицы. На выходе элемента И 18 подтвердится состояние логического нуля. Сигнал логической единицы с выхода элемента И 17 через элемент ИЛИ 19 поступает на выход элемента ИЛИ 19, соединенный с управляющим входом коммутатора 7. В результате выход последнего переключается на свой второй информационный вход, соединенный с выходом блока 1 памяти.Одновременно с поступлением синхросигнала по входу 13 устройства на входе Р параллельной записи сумматора 4 выходное состояние последнего (равное нулю) увеличивается на единицу, т.е. становится равным "1" (так как на младшем разряде группы входов В сумматора при этом сигнал логического. нуля с выхода элемента И 16).По данному (единица) выходному состоянию сумматора 4, поступающему на вход блока 1 памяти, в последнем выбирается первая линейка, содержимое которой через второй информационный вход коммутатора 7 поступает на его выход (так как на его управляющем входе сигнал логической единицы), и следовательно, на информационный вход регистра 6 адреса. По переднему фронту синхросигнала, поступающего по входу 9 устройства на вход параллельной записи регистра 6 адреса, данное содержимое первой линейки блока 1 памяти перепишется в регистр 6 и поступит на группу входов А сумматора 4.На выходе последнего и, следовательно, на входе блока 1 памяти уста новится состояние, равное значению выхода регистра 6 адреса (содержимое 1-й линейки блока 1 памяти) плюс 11 111 ( так как значение входа Р перен оса сумматора 4 при наличии синхросигнала н а входе 1 3 - логическая еди".ница) ,Со снятием синхро сигнала по входу1 3 на входе Р сумматора 4 установит441 127 ся сигнал логического нуля и состояние выхода сумматора 4 станет равным состоянию входов группы А его, т.е. состоянию выхода регистра 6 адреса (содержимое первой линейки блока 1), которое и является адресом следующей ,микрокоманды микропрограммы. По нему в блоке 1 выбирается соответствующая линейка, содержимое которой по переднему фронту синхросигнала перепишется 10 в регистр 2 микрокоманд для выпол:-, нения.Следовательно, адрес следующей микрокоманды микропрограммы в данном состоянии устройства должен быть равен адресу выбираемой микрокоманды.Во втором состоянии значение выхода 20 регистра 2 микрокоманд - логическая единица, значение выходов 21 и 22 регистра 2 микрокоманд и зна чение выхода мультиплексора 3 условий - логический нуль, т.е. выполняемая микрокоманда условная и условие не выполняется.Значение выхода элемента 14 равнозначности - логический нуль (так как на обоих его входах присутствуют равнозначные сигналы логического нуля). В результате на первом входе элемента И 16 - сигнал логического нуля, а на первом входе элемента И ,17 - сигнал логической единицы.Сигнал логической единицы с выхода 20 регистра 2 микрокоманд поступает на вторые входы элементов И 16 и 17, а сигнал логического нуля с вы 35 хода 22 регистра 2 микрокоманд - на первый вход элемента И 18.Поэтому с поступлением синхросиг нала по входу 13 на третьи входы элементов И 16 и 17 и на второй вход40 элемента И 18 на выходах элементов И 16 и 18 подтвердится сигнал логического нуля, а на выходе элемента И 17 - сигнал логической единицы.45Далее работа аналогична, описанной в первом состоянии.В третьем состоянии значение выходов 20 и 21 регистра 2 микрокоманд - логическая единица, значение выхода 22 регистра 2 микрокоманд и50 выхода мультиплексора 3 условий - логический нуль. Значение выхода элемента 14 равнозначности равно в этом случае (при неравнозначных входах) логической единице, следовательно, на первом входе элемента И 16 присутствует сигнал логической единицы, а на первом входе элемента И 17 - сигнал логического нуля.На вторых входах элементов И 16 и 17 присутствует сигнал логической единицы с выхода 20 регистра 2 микрокоманд, на первом входе элемента И 18 - сигнал логического нуля с выхода 22 регистра 2 микрокоманд.Поэтому с поступлением синхросигнала по входу 13 на входы элементов И 16 и 17 и на вход элемента И 18 на выходе элемента И 16 устанавливается сигнал логической единицы, а на выходах элементов И 17 и 18 - сигнал логического нуля. Следовательно, на выходе элемента И 16 - сигнал логической единицы, а на выходе элемента , ИЛИ 19 - сигнал логического нуля, т.е. на управляющем входе коммутато- ра 7 - сигнал логического нуля, подтверждающий подключение его выхода на собственный первый информационный вход, соединенный с выходом сумматора 4.При этом значение выхода сумматора 4 при наличии синхросигнала по входу 19 равно "2", так как на младшем разряде группы входов В и входе Р сумматора присутствуют сигналы логической единицы, а исходное состояние сумматора 4 принято равным нулю.Данное выходное состояние сумматора 4 поступает через коммутатор 7 (так как на его управляющем входе сигнал логического нуля) на информационный вход регистра 6 адреса, по переднему фронту синхросигнала на вход 13 перепишется в него и поступит на группу входов А сумматора 4, так как этот синхросигнал еще присутствует на его входах Р и В, то на выходе сумматора 4 установится значе ние, равное выходному состоянию регистра 6 адреса ("2") плюс "2", т,е, станет равно "4". Со снятием синхросигнала по входу на входах В и Р сумматора установятся сигналы логического нуля и на выходе сумматора 4 установится значение, равное выходному состоянию регистра 6 адреса, т,е. "2", являющееся адресом следующей микрокоманды в том состоянии. По данному выходному состоянию сумматора 4 в блоке 1 памяти выбирается вторая линейка, содержимое которой (операционная часть следующей микрокоманды) поступает на441 10 На выходе сумматора 4 с поступлено кием синхросигнала по входу 13 сформируется значение, равное единице. Таким образом в регистр 6 адреса с поступлением переднего фронта синхросигнала по входу 9 устройства перепишется содержимое первой линейки блока 1 памяти, которое является адресом следующей микрокоманды (ее операционной части) .В шестом состоянии значение выходов 20 и 22 регистра 2 микрокомандлогическая единица, значение выхода21 регистра 2 микрокоманд и выходамультиплексора 3 условий - логический нуль. Работа устройства в этомсостоянии аналогична описанной в пя.том состоянии,Формирование адреса следующей микрокоманды в пятом и шестом состояниях устройства аналогично тому, какэто осуществляется в известном устройстве, хотя и присутствует новыйпризнак - признак безусловного перехода (выход 22 регистра 2 микрокоманд, равный логической единице),В седьмом состоянии значение выходов 20-22 регистра 2 микрокоманд -логическая единица, значение выходамультиплексора 3 условий - логический нуль.При поступлении синхросигнала(вход 13 устройства) на выходах элементов И 16 и 18 установится логическая единица, на выходе элемента И 17подтвердится значение логическогонуля. В результате этого на выходесумматора 4 сформируется значение,равное "2". В блоке 1 памяти будетвыбрана соответственно вторая линейка, содержимое которой через соответствующий вход коммутатора (науправляющем входе коммутатора 7 значение логической единицы с выходаИ 18 и ИЛИ 19) поступит на информационный вход регистра б адреса и передним фронтом синхросигнала по выходу 9 устройства перепишется в регистр 6 адреса,С уходом синхросигнала по входу 13 на выходе сумматора 4 установится адрес следующей микрокоманды, который был считан с второй линейки блока 1 памяти,В восьмом состоянии значение выходов 20 и 22 регистра 2 микрокоманд и значение выхода мультиплексора 3 условий - логическая единица, а значение выхода 21 регистра 2 микрокоманд - логический нуль. Работа устройства в этом состоя-.нии аналогична работе его в седьмомсостоянии11 1275441 12 Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я элемент равнозначности, причем инфорМикропрограммное устройство Управ- мационный вход регистра адреса соеди" ления, содержащее блок памяти микро- нен с выходом коммутатора адреса, команд, регистр микрокоманд, регистр первый и второй информационные входы 1 адреса, сумматор, мультиплексоР ло которого соединены соответственно с гических условий, причем группа вы- выходами блока памяти микрокоманд и ходов регистра адреса подключена к сумматора управляющий вход коммутаиЭпервои группе информационных входов тора соединен с выходом элемента сумматора, информационные входы стар- ИЛИ, первый и второй входы которого ших Ра РЯДО втоРой гРУппы котоРого 10 соед нены соответственно с выходамипервого и второго элементов И, пер-;у ройства, выход сумматора соевые входы которых соединены с первым микрокоманд, выход поля микроопера- переноса сумматора и подключены к ций которого подключен к выходу уст третьему входу синхронизации устройройства, выход поля проверки условий ства, информационный вход младшегоразряда второй группы сумматора соеРавляющим входом мультиплексора логи динен с выходом третьего элемента И ческих условий, группа информационвторой вход которого соединен с выных входов которого подключена к 20 ходом прнзнака типа микрокоманды регруппе входов логических условий устройства, первый, второй входы син- признака типа перехода которого соехронизации устройства подключены со- дннен с первым входом элемента равно- ответственно к входам синхронизации эначности, второй вход которого соерегистра микрокоманд и РегистРа адрединен с выходом мультиплексора логиса, вход установки в ноль которого . ческих условий, второй выход призна- ,соединен с входом начального пуска - ка типа перехода регистра микрокоманд устройства, о т л и ч а.ю щ е е с ясоединен с вторым входом второго элетем, что, с целью повьппения быстро- . мента И, выход элемента равнозначносдействия, оно дополнительно содержит ЗО юи соединен с третьим входом третье- коммутатор адреса и блок анализа ус- го элемента И и через элемент НЕ ловий переходов, содержащий три эле- соединен с третьим входом первого ,мента И, элемент НЕ, элемент ИЛИ и элемента И., Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная аз 6562/41. Тираж 671 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035) Москва, Ж Подписноитета СССРткрытийкая наб д,НОГО КО ений и 5, Рауш