Устройство для программного управления и контроля

СО)ОЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 74 А 19) 4 С 05 В 19/18 23 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) Авторское свидетельство СССРУ 962943, кл. С 06 Р 9/22.Авторское свидетельство СССРР 955057,. кл. 6 06 Р 9/22, 1982,(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГОУПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ(57) Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники и может быть использовано при построении устройств контроля и управления технологическими процессами. Цель изобретения - расширениеобласти применения и повышение быстродействия устройства. Устройствосодержит блок 1 памяти микрокоманд,регистр 2 адреса, регистр 3 микроопераций, регистр 4 возврата, второй5 и первый 6 регистры логических условий, мультиплексор 7 адреса, мультиплексор 8 логических условий, дешифратор 9, шифратор 10, первый 11и второй 12 триггеры, генератор 13тактовых импульсов, коммутатор 14,блок элементов И 15 -15 , первый 16,второй 17 и третий 18 элементы И,второй 19 и первый 20 элементы ИЛИ,3 ил. 2 табл.1280574 Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и мажет быть использовано при построении устройства контроля и управления технологическими процессами.Целью изобретения является расширение области применения и повышение быстродействия устройства путем параллельного выполнения основных микропрограмм и контроля непрерывно контролируемых параметров технологических процессов.На фиг,1 приведена функциональная схема устройства, на Фиг.2 - функциональная схема мультиплексора логических условий на фиг,З - Функциональная схема мультиплексора адреса,Устройства содержит (Фиг.1) блок 1 памяти микракаманд со следуюшими выходами; "Старшие разряды микракоманды" 1,; "Микроаперация" 1 ; "Первая метка 1 Мпадш 11 Й разряд ад реса" 14, "Дтарал метка" 1 ; "Код логических условий" 16, регистр 2 адреса, регистр 3 микроопераций, регистр 4 возврата, второй 5 и первый б регистры логических условий, мультиплексор 7 адреса, мультиплексор 8 логических условий, дешифратор 9,шифратор 10, первый 11 и второй 12 триггеры, генератор 13 тактовых импульсов, с первым 13 и вторым 13 г выходами, коммутатор 14, блок элементов И 15,-15 первый 16, второй 17 и третий 18 элементы И, второй 19 и первый 20 элементы ИЛИ, входы "Пуск" 21,"Логические условия" 22, "Неава 11 рийные логические условия 221 "Аварийные логические условия 23,11 "Код операций" 24, выходы 25 микрон операций, включающие выходы Конец команды" 251, "Конец прерываний" 25 и "Конец работы" 25, а также выход "Авария" 2 б устройства. предназначен для передач 11 иа вход ре -гистра 2 адреса либо кода операции,поступающего на его первый ифар:1 ационный вход с входа 24 устройства,либо адреса очередной микрокоманды,поступающего с выхода 1 блока 1 па 40мяти микрокоманд на ега второй информационный вход, а также адреса возврата с выхода регистра 4 возврата,поступающего на ега трет.:й игфармацианный вход, и адреса прерываний свыхода шифратора 10, поступающегона его четвертый информационный вход.Работа мультиглексора 7 адресаописывается табл,1.ульти 1 лексар 8 логических усло- . 50вий (фиг, .) осуществляет выделениезначения 1: га логического условия изпоступающих на его второй информационный вход. номер которого указанв коде логических условий, поступающем на его адресный вход с выхода1 блока 1 памяти микракоманд. Напервый информационый вход мультиплексора 8 логических условий поступает младший (мадифицируемый) развходе. Мультиплексор 8 логических условий (Фиг.2) содержит коммутатор 27, дешифратор 28, элемент И 29.Мультиплексор 7 адреса 1,фиг,З) содержит коммутатор 30, дешифратор 31 Блок 1 памяти микрокоманд предназначен для хранения кодов микрокоманд и представляет собой запоминающее устройство статического типа,информация на выходах которого присутствует в течение всего времени наличич адреса микракоманды на ега Регистр 2 адреса предназначен дляхранения адреса очередной микрокоманды, который поступает на его информационный вход с выхода мульти плексора 7 адреса, Запись очередогоадреса в регистр 2 адреса, осуществляется по заднему фронту первого тактового импульса, поступающегос выхода 13, генератора 13 тактовых10импульсов,Регистр 3 микроопераций предназначен для хранения сигналов микроопераций, поступающих на его инфор 15мационный вход с выхода 1 г блока 1памяти микракаманд. Запись .микраопераций в регистр 3 осуществляется позаднему фронту второго тактового импульса, поступающего на его синхро 20вход с выхода 13 генератора 13 такгтавых импульсов.Регистр 4 возврата предназначендля хранения и выдачи адреса возврата к основной микропрограмме намультиплексор 7 адреса после отработки микропрограммы прерываний,Первый 5 и второй б регистры логических условий предназначены для приема, хранения и выдачи кодов непрерывно контролируемых неаварийныхи аварииных логичес 11 их у лавий саатветственна, Мультиплексор 7 адреса (фиг,З)411 родолжение табл,1280574 1 Не используется. 0 10 Таблица 1 0 спольэуется. еж еет2 выход Дешифратор 9 (К - число р 1 Начало работы (очередной кома рядов, определ сражением ды) . Уст принимае ство од 1 о (п+ш операции 0 г ых и неаваских условий ходе реалиограммы), астроен на ветствующие исло авариииийных логиче ние мимы, Теес измяти м ыполн роу гра й ад прове зации емы о 25 икро ра 9 ка 1 п рокома Выход дешифрат одовые комбинаци еаварийным и ава соо ийнымлогическим Переход к микроподпрограмме. Адресмикроподпрограммыпрерываний с шифратора 10. Перехоподпроадрес к шифратоа 10. Информационные вх Код правяющийход 0 Х 0 0 7 А ,ч А ндч 0(Х ряд адреса очередной микрокоманды с выхода 14 блока 1 памяти микрокоманд.Дешифратор 9 предназначен для селекции по коду с выхода 16 блока памяти 1 микрокоманд типа непрерывно контролируемых логических условий (аварийных и неаварийных) при управляющем сигнале второй метки с выхода 1 блока 1 памяти микрокоманд. 0 Выполнение микроподпрограммы прерываний. Текущий адрес иэ блока 1 памяти. 1 Не используется,так как к концемикропрограммыдолжны быть снятывсе НКЛУ. условиям,Шифратор 10 предназначен для формирования по коду неаварийных логических условий адреса прерывания изаписи его в регистр 2 адреса черезчетвертый информационный вход мультиплексора 7 адреса. Данный узел может быть выполнен на основе микросхемы шифратора К 500 ИВ 165.Работа шифратора описываетсятабл.2, где А ,ч (Х ;, 3. = 1,8)код начального адреса микропрограммы прерываний по -му неаварийномунепрерывно контролируемому логическому условию,Таблица 20 1 А с(Х 4) А О(хв) 0 1 00 0 00 Триггер 11 (управления) предназначен для управления работой шифратора 10. 20Триггер 12 (пуска) управляет работой генератора 13 тактовых импульсов. Он устанавливается в единичное состояние при постудлении единичного сигнала на вход 21 "Пуск" устрой ства, который соединен с его Я-входом, и в нулевое состояние при поступлении на его Б.-вход через элемент ИЛИ 20 либо сигнала микрооперации "Конец работы" с выхода 25, ре О гистра 3 микроопераций, либо сигналов аварийных логических условий с выхода коммутатора 14.Генератор 13 тактовых импульсов формирует на первом 13 и втором 132 последовательности сдвинутых друг относительно друга тактовых импульсов, которые обеспечивают синхронизацию работы всех элементов устройства. Формирование последователь О ностей импульсов на выходах 13 и 13 генератора 13 тактовых импульсов производится только при наличии единичного сигнала на его входе.Коммутатор 14 предназначен для проверки значений аварийных логических условий с входа 23 "Аварийные логические условия" устройства. Блок элементов И 15 -15 щ предназначен для проверки значений неаварийных логических условий. При проверке последних на соответствующих выходах элементов И блока элементов И 15 - 15, формируется код адреса прерывания в случае необходимости выхода на микроподпрограмму прерываний. 0 0 0 0 0 0 0 Элемент И 16 предназначен для Формирования сигнала управления работой триггера 11 (управления) и регистра 4 .возврата. Для реализации контроля и управления технологическими г.роцессами рассматриваются 1 специальные непрерывЪно контролируемые логические условия, которые подразделяются на не- аварийные и аварийные,Неаварийные логические условия требуют отработки микропрограмм прерываний до выхода усгройства в режим Норма , т , е. приведения соответствующего котролируемого параметра к нормал;ному значению. Аварийные логические условия при своем выполнении (равенстве единице) приводят к астапову устройства с выдачей сигнала на выход "Авария" устройства, Если в процессе реализации микропрограммы в Формате считанной из блока 1 памяти микрокоманды присутствуют значения первой и второй меток, то это значит, что реализуемая микрокоманда содержит код непрерывно контролируемого логического условия. По этому коду дешифратор 9 определяет тип непрерывно контролируемого логического условия (неаварийное или аварийное) и подключает в работу первый или второй регистр б или 5 логических условий в соответствии с типом логических условий. Для проверки непрерывно контролируемых логических условий в Формате реализуемой микрокоманды задается их код, помеченный метками с выходов первой меткии второй метки (ф) блока памяти микрокоманд:(с) Режим Снятие непрерывноконтролируемых логических условий (НКЛУ) Установка НКЛУ Стандартный режим(выполнение обычныхлинейных микрокомандили микрокоманд ветвления) Не используется При отработке микроподпрограмм прерывания устройство осуществляет выход иэ второго режима, При выпол ненни аварийных НКЛУ устройство прекращает работу.В исходном состоянии все элементы приведены в нуль. Только в разряде микрооперации, соответствующем выходу 25 регистра 3, записана единица. Цепи приведения в исходное условно не показаны.По сигналу Пуск", поступающему на вход 21 устройства, триггер 12 (пуска) устанавливается в единичное состояние и генератор 13 начинает выработку тактовых сигналов. По первому тактов:му импульсу с выхода 13 Устройство работает в следующих режимах: режим выполнения рабочей микропрограммы, режим отработки прерываний по НКЛУ. гоВ режиме выполнения рабочей микро-, программы возможна реализация линейных микрокоманд, микрокоманд ветвления, постановка и снятие с контроля непрерывно контролируемых логических условий, При выполнении неаварийныхНКЛУ устройство переходит к второму режиму работы, предназначенному для отработки микроподпрограммы прерываний до принятия контролируемых параметром нормального значения. При выполнении микроподпрограммы прерываний также возможны случаи реализации линейных микрокоманд и микрокоманд ветвления, постановка и снятие 35 с контроля НКЛУ, Но отработка микропрограммы прерываний в данном случае возможна лишь после получения микро- операции конца прерываний микроподпрограммы отработки прерывания по ,40 предыдущему НКЛУ.1 генератора 13 в регистр 2 заноситсякод операции с входа 24. Этот кодзаписывается через мультиплексор 7)сигнале с выхода 25 регистра З.Покоду, считанному из регистра 2, сблока 1 памяти выбирается микрокоманда,Режим выполнения рабочей микропрограммы.Операционная часть кода реализуемой линейной микрокоманды по заднему фронту второго тактового импульса с-.выхода 13, генератора 13 заносится в регистр 3 и на выход 25 устройства. Старшие (немодифицируемые)разряды адреса очередной микрокоманды с выхода 1 блока 1 памяти поступают на соответствующие входы второго информационного входа мультиплексора 7, а младший разряд адреса(см.фиг.2) поступает на соответствующий вход коммутатора 27. При нулевомзначении второй метки с выхода 1блока памяти 1 и нулевом значениикода логических условий с выхода 16блока 1 памяти на нулевом выходе дешифратора 28 присутствует единиччыйсигнал. Младший разряд адреса очередной микрокоманды без изменения свыхода коммутатора 27 мультиплексора 8 поступает на соответствующийвход второго информационного входамультиплексора 7. По коду адреса,считанному иэ регистра 2 по заднему.фронту очередного первого тактовогоимпульса с выхода 13 генератора 13,из блока 1 памяти 1 выбирается очередная микрокоманда. При реализации всех линейных микрокоманд устройство функционирует аналогичноописанному выше алгоритму. Пусть реализуется микрокоманда условного перехода. Старшие разряды адреса поступают на соответствующие входы второго информационного входа мультиплексора 7. Операционная часть микрокоманды поступает в регистр 3 и на вход 25 микроопераций устройства. Младший разряд адреса очередной микрокоманды поступает на соответствующий вход коммутатора 27 (см. фиг.2). По коду логических условий, записанному в поле (выход 1) блока 1 памяти микрокоманд,при нулевом значении второй метки с выхода блока 1 памяти дешифратор 28 с вхо 9 2 да 22 логических условий устройства выбирает значение проверяемого логического условия, Младший разряд адреса модифицируется этим значением логического условия и с выхода коммутатора 27 мультиплексора 8 поступает на соответствующий вход второго информационного входа мультиплексора 7. При проверке обычных микрокоманд ветвления устройство функционирует аналогично описанномувыше алгоритму.Реализуется микрокоманда ветвления с непрерывно контролируемыми логическими условиями. В формате микрокоманды присутствуют сигналы первой и второй меток с выходов 1 и 1, Код непрерывно контролируемого логического условия поступает на дешифратор 9. По этому коду при реализующем сигнале на управляющем входе дешифратора 9 с выхода второго элемента И 17 определяется тип непрерывно контролируемого логического условия (неаварийное или аварийное).Режим отработки прерываний по 1.1 КЛУ. При проверке неаварийных логических условий во второй регистр 5 логических условий записывается код проверяемого условия и хранится в течение всего времени проверки. При необходимости очередного неаварийного логического условия его код также записывается в регистр 5 логических условий. Разрядность регистра 5 равна числу неаварийных непрерывно контролируемых логических условий. По коду, считанному с выходов блока элементов И 15-15 шиФратор 10 формирует адрес микропрограммы прерывания, По адресу, считанному с шифратора 10 через четвертый управляющий вход мультиплексора 7 адреса, при разрешающем сигнале с выхода элемента ИЛИ 19 Формируется адрес первой микрокоманды микроподпрограммы прерываний, Единичный сигнал с выхода элемента И 16 устанавливает триггер 11 в единичное состояние, тем самым снимает сигнал с управляющего входа шифратора 10, Адрес очередной микро- команды микроподпрограммы прерываний выбирается с блока 1 памяти микрокоманд, При считывании последней микрокоманды микроподпрограммы прерываний по заднему фронту очередного тактового импульса с выхода 13 ге 80574 10 10 программу или на очередную микроподпрограмму прерываний. При проверке25 40 55 45 50 нератора 13 с выхода 22 считывается сигнал микрооперации "Конец прерыванийи поступает на вход третьего элемента И 18. По переднему Фронтуочередного тактового импульса с выхода 13 генератора 13 через третий г элемент И 18 триггер 11 управленияобнуляется, тем самым обеспечиваяединичный сигнал на Ч-входе шифратора 10. Мультиплексор 7 адреса готов принять очередной адрес либо с выхода регистра 4 возврата, либо с выхода шифратора 10 при наличии единичных сигналов с выхода 25, либо с выхода первого элемента И 19 соответственно. Таким образом, обеспечивается выход на основную микроаварийных логических условий с входа 23 и их выполнении с выхода 26коммутатора 14 считывается сигнрлаварии, через элемент ИЛИ 20 поступает на К-вход триггера 12 (пуска) и работа устройства прекращается.Работа устройства прекращается и привыполнении последней микрокомандымикропрограммы при наличии единичного сигнала на выходе 25, конца работы регистра 3 микроопераций. Формула изобретения Устройство для программного управления и контроля, содержащее блокпамяти микрокоманд, регистр адреса,регистр микрокоманд, первый и второй регистры логических условий,мультиплексор адреса, первый и второй триггеры, коммутатор, блок элементов И, первый, второй и третийэлементы И, генератор тактовых импульсов, подключенный первым выходом к первому входу первого элемента И, а вторым выходом - к первомувходу второго элемента И, вход "Кодопераций" устройства соединен с первым информационным входом мультиплексора адреса, подключенного выходом с информационным входом регистра адреса, связанного выходом свходом блока памяти микрокоманд, подключенного выходом "Вторая метка" квторому входу второго элемента И, а выходами "Микрооперация" - к информационнйм входам регистра микроопераций, соединенного выходом с выходом микро- ,операций устройства, вход "Аварийные логические условия" устройства под280 ключен к информационным входам коммутатора, связанного управляющими входами с соответствующими выходами первого регистра логических условий, а выходом - с входом "Авария" устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области применения и повышения быстродействия устройства, в него введены регистр возврата, дешифратор, шифратор, О мультиплексор логических условий, первый элемент ИЛИ и второй элемент ИЛИ, подключенный выходом к второму входу первого элемента И и к первому управляющему входу мультиплексора адреса, соединенного вторыми информационными входами с выходами нСтаршие разряды микрокоманды" блока памяти, третьими информационными входами - с выходами шифратора и с 20/ входами второго элемента ИЛИ, а четвертыми информационными входами - с выходами регистра возврата, подключенного синхронизирующим входом квыходу первого элемента И, а также к 1 и С-входам первого триггера,уп, равляющим входом - к второму управляющему входу мультиплексора адреса и к соответствующему выходу 11 Конец прерываний" регистра микроопераций, ЗО а информационными входами - к входам блока памяти микрокоманд, соединенного выходом 1 Первая метка" с управляющими входами первого и второго РегистРов логических условий, выхо домМладший разряд адреса и выходом Вторая метка" соответственно с первым информационным входом и уп 574 2 равляющим входом мультиплексора логических условий, подключенного вторыми информационными входами к входулогических условий устройства, а адресными входами - к выходам кода логических условий блока памяти микрокоманд и к первым входам дешифратора, связанного вторым входом с выходом второго элемента И, а выходами - с соответствующими синхронизирующими входами первого регистра логических условий и второго регистралогический условий, подключенноговыходами к первым входам блока элементов И, соединенного вторым входомс входом нНеаварийные логическиеусловияустройства, а выходами -с соответствующими информационнымивходами шифратора, подключенного управляющим входом к инверсному выходу первого триггера, соединенногоК-входом с выходом третьего элемента И, подключенного первым входом квыходу "Конец прерываний" блока памяти микрокоманд, а вторым входом -к синхронизирующему входу регистрамикроопераций и к второму выходу генератора тактовых импульсов, связанного входом с прямым выходом второготриггера, подключенного Я-входом квходу "Пуск" устройства, а К-входом -к выходу первого элемента ИЛИ,соединенного первым входом с выходом коммутатора, а вторым входом - с выходом "Конец работы" регистра операций,подключенного выходом Конец коман-,ды" к третьему управляющему входумультиплексора адреса.1280574 ставитель Н. Горбуновахред И.Попович Коррек Пож едактор И; Рыбченко аз 7065/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Уж Проектная Тираж 836 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, Рау