Микропрограммное устройство управления

(504 С 06 22 РЕТЕНИ ТЕЛЬСТВ ОСУДАРСТВЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗН АВТОРСНОМУ СВИДЕ(56) Авторское свидетельство СССР .У 1100624, кл, С 06 Р 9/02, 1984.Авторское свидетельство СССР У 1177813 кл, С 06 Р 9/22, 1984. .(54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в ЭВМ и других цифровых системах с микропрограммным управлением. Целью изобретения является повьппение быстродействия устройства. Устройство содержит блок памяти.мик" рокоманд, регистр адреса, регистр остатков, регистр микрокоманд, регистр выхода, коммутаторы, дешифраторы, сумматоры, мультиплексор, триггеры, генератор импульсов, блоки элементов И, блок элементов ИЛИ, элементы ИЛИ. Новыми в устройстве являются чегистр,выхода, коммутатор, дешифратор, сумматор, триггер, блоки И элементов, элемент ИЛИ. В устройстве в одной строке блока памяти размещается несколько микрокоманд, причем для считывания одной микрокоманды необходимо считать одну, максимум две линейки блока памяти, размещение в блоке памяти всех блоков микрокоманд осущестьляется независимо от типа микрокоманды сверху вниз, а размещение в каждом блоке микрокоманд - слева направо и сверху вниз.4 ил.Изобретение относится к цифровойвычислительной технике и может бытьиспользовано при построении микропрограммных устройств управлениядля ЭВМ и цифровых систем,Цель изобретения - увеличениебыстродействия устройства,На фиг.1 и 2 приведена функциональная схема устройства; на фиг,3 -пример размещения мйкрокоманд в бпоке памяти; на фиг,4 - примеры размещения полных и неполных микрокоманд в блоках и порядок их нумерации,Устройство (фиг,1 и 2) содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 адреса, регистр 3 остатков микрокоманд, регистр 4 микрокоманд, регистр 5 выхода, коммутатор 6 адреса, коммутатор 7 управления, коммутатор 8 команд, коммутатор 9 остатков, дешифратор 1 О команд, дешифратор 11 остатков, первый сумматор 12 адреса, второй сумматор 13 адреса, мультиплексор 4, первый триггер 15, второй триггер 16, генератор 17 тактовых импульсов, первый блок 18 элементов И, второй блок 9 элементов И, седьмой блок 20 элементов И, шестой блок 21 элементов И, пятый блок 22 элементов И, третий блок 23 эле - ментов И, четвертый блок 24 элемен-. тов И, блок 25 элементов ИЛИ, второй элемент ИЛИ 26, первый элемент ИЛИ 27, вход 28 кода операции устройства, вход 29 пуска устройства, вход 30 останова устройства, вход 31 логических условий устройства, группу выходов 32 микроопераций устройства, при. чем выход 32.1 является выходом признака "Конец работы", выход 32,2 выходом признака "Конец команды", выход 33 поля адреса регистра адреса, выход 34 поля приращения адреса ре - гистра адреса, выход 35 поля номера микрокоманды регистра адреса., выход 36 метки ветвления, выход 37 регистра остатков выход 38 регистра микро- команд, выход 39 поля адреса микро- команды регистра выхода, выход 40 поля кода логических условий регистра выхода, выход 41 дешифратора остатков, выход 42 дешифратора команд, группа выходов 43.1-43.4 генератора импульсов, выход 44 шестого блока элементов И, выход 45 пятого блока элементов И, выход 46 третьего блока элементов И, выход 47 четвертого блока элементов И, первая группа выходов 48 коммутатора остатков, вторая группа выходов 49 коммутатора остатков, выход 50 коммутатора команд,Устройство работает следующим образом,В исходном состоянии все триггерынаходятся в нулевом состояний (входыустановки в исходное состояние не 0 показаны). На вход 29 подается сигнал "Пуск", триггер 15 разблокируетгенератор 17 и первый синхроимпульсс выхода 43,1 генератора 17 разрешает запись начального адреса с входа 5 28 через коммутатор 6 в регистр 2,По первому тактовому импульсу свыхода 43,2 генератора 17 в регистр3 записывается первая линейка блокамикрокоманд, в котором находится 20 считываемая микрокоманда, Этим жеимпульсом, прошедшим через элементИЛИ 26, триггер 16 переводится в единичное состояние, тем самым открывается блок 20 элементов И, демаскируя 21 вторую часть адреса, В сумматоре 13происходит сложение первой и второйчасти адреса, в результате получается адрес необходимой строки блокамикрокоманд, в которой находится счи30 тываемая микрокоманда или ее часть.По первому тактовому импульсу свыхода 433 эта строка записываетсяв регистр 4, В это же время на од-.ном из выходов 42 дешифратора 10устанавливается единичный потенциал,Номер выхода соответствует номерумикрокоманды в строке, записанномув двоичном коде в регистре 2На дешифратор 10 .этот код подается с вы- ,0 хода 35 регистра 2 через блоки элементов И 19 и ИЛИ 25, т.е, подаетсятретья часть адреса. Если микрокоманда (ветвления или линейная) оказалась последней в строке, то единич ный потенциал с соответствующеговыхода 42, пройдя через коммутатор7, поступает на стробирующий вход дешифратора 11, разблокируя его, Наодном из выходов 41 дешифратора 11 50 появляется единичный потенциал, Номер этого выхода соответствует номеру строки считываемого блока микрокоманд (отсчет строк блока микрокоманд начинается с О), таким обра зом однозначно определяется необходимый остаток (номер строки блока микрокоманд соответствует номеру остатка в первой строке, но отсчет остатков ведется:, начиная с первого).1310816 4ь- Такое состояние коммутатора 7 будет до тех пор, пока в регистр 5 небудет записана такая микрокоманда,при которой на выходе 32.2 не появится нуль. Если при работе устройствана выходе 32.1 появится единица, то я она, пройдя через элемент ИЛИ 27, обнуляет триггер 15, тем самым блоки- руя генератор 17. Устройство выклю 10 чается, Запуск возможен только приподаче на вход 29 устройства единицы,Остановка устройства может производиться извне, для этого достаточноподать на вход 30 единицу. В промежутке между первыми импул сами с выходов 43,3-43,4 в коммутаторах 8 и 9 заканчиваются все переходные процессы, связанные с формированием считываемой микрокоманды.В результате на выходе 50 коммутато ра 9 команд формируется необходима микрокоманда. По первому импульсу с выхода 43,4 генератора 17 она запись вается в регистр 5. По этому же импульсу, прошедшему через элемент ИЛИ 26, обнуляется триггер 16, маскируя вторую часть адреса, так как блок элементов И 20 закрывается.По второму тактовому импульсу с 15 выхода 43.1 генератора 17 адрес очередной микрокоманды записывается в регистр 2. Вход 28 при этом заблокирован, так как если это не последняя команда микропрограммы, на выходе 20 32.2 будет "0", Далее устройство работает аналогично.1 Если с выхода устройства была считана микропрограмма ветвления, то на 25выходе мультиплексора 14 могла появится единица (если считана линейнаякоманда, то на выходе мультиплексоравсегда будет нуль). Если на выходемультиплексора 14 присутствует нуль, 30то блок 18 элементов И закрывается,а блок 19 элементов И открывается,третья часть адреса проходит черезблок 25 элементов ИЛИ на вход дешифратора 10 без изменений. Если на выходе мультиплексора 14 присутствуетединица, то блок 18 элементов И открывается, а блок 19 элементов И закрывается, третья часть адреса, пройдя через сумматор 12, изменяется на 40единицу. Модифицированный адрес,пройдя через блок 25 элементов ИЛИ,поступает на вход дешифратора 10.Четвертая часть адреса записанная в Регистр 2 р выполняет Роль уп4равляющего сигнала в зависимости оттого, какой тип микрокоманды считывается: нуль соответствует микрокоманде ветвления, единица - линейной.Эта метка открывает или закрывает не обходимые блоки элементов И 21, 22,23 и 24, а также управляет входамикоммутатора 7,Если при считывании очередноймикрокоманды на выходе 32.2 устройства появилась единица, то по первому импульсу с выхода 43.1 генератора17 в регистр 2 будет записан новыйкод операций с входа 28 устройства. Формула изобретенияМикропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микро- команд, регистр остатков, регистр микрокоманд, коммутатор адреса, коммутатор управления, коммутатор команд, регистр адреса, дешифратор команд, первый элемент ИЛИ, первый триггер, генератор импульсов, с первого по четвертый блоки элементов И, блок элементов ИЛИ, первый сумматор адреса, мультиплексор, причем вход кода операции устройства соединен с первым информационным входом коммутатора адреса, выход которого соединен с информационным входом регистра адреса, вход логических условий устройства соединен с информационным входом мультиплексора,.выход которого соединен с первым входом первого блока элементов И и с инверсным входом второго блока элементов И, выход поля номера микрокоманды регистра адреса соединен с остальными входами первого и второго блоков элементов И, с первого по третий выходы генератора импульсов соединены с входами синхронизации соответственно регистра адреса, регистра остатков и регистра микрокоманд, выход метки ветвления регистра адреса соединен с управляющим входом коммутатора управления, с инверсным входом третьего блока элементов И, с первым входом четвертого блока элементов И и с первым управляющим входом коммутатора команд, выходы третьего и четвер" того блоков элементов И соединены соответственно с вторым и третьим управляющим входами коммутатора команд, выход первого блока элементов И соединен с входом первого операндапервого сумматора адреса, выход которого соединен с первым входом блока элементов ИЛИ, выход которого соединен с входом дешифратора команд, выходы которого объединены и подключены к остальным входам третьего и четвертого блоков элементов И и к информационным входам коммутатора управления, вход второго операнда сумматора адреса подключен к шине логической единицы устройства, выход второго блока элементов И соединен с вторым входом бдока элементов ИЛИ, вы" ход блока памяти микрокоманд соединен с информационными входами регистра остатков и регистра микрокоманд, выход регистра микрокоманд соединен с первым информационным входом коммутатора команд, вход запуска устройства соединен с входом установки в "1" первого триггера, вход останова устройства соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, выход которогон н соединен с входом установки в 0 первого триггера, выход которого соединен с входом запуска генератора импульсов, отличающееся тем, что, с целью увеличения быстродействия, в устройство введены дешифратор остатков, второй сумматор адреса, второй триггер, второй элемент ИЛИ, с пятого по седьмой блоки элементов И, регистр выхода, причем второй выход генератора импульсов. соединен с первым входом второго элемента ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом второго тригге ра, выход которого соединен с первым входом седьмого блока элементов И, выход поля адреса первой строки регистра адреса соединен с входом первого операнда второго сумматора адреса, выход которого соединен с адресным входом блока памяти микрокоманд выход поля приращения адресарегистра адреса. соединен с входомдешифратора остатков и с вторым входом седьмого блока элементов И, вы ход которого соединен с входом второго операнда второго сумматора адреса выход метки ветвления регистраадреса соединен с первым входом пятого блока элементов И и с инверсным 10 входом шестого блока элементов И, вы-,ход коммутатора соединен со стробирующим входом дешифратора остатков,выходы которого объединены и соединены с остальными входами пятого и 15 шестого блоков элементов И, выходпятого блока элементов И соединен спервым управляющим входом коммутатора остатков, выход шестого блока элементов И соединен с вторым управляю щим входом коммутатора остатков, первый выход которого соединен с вторыминформационным входом коммутаторакоманд выход регистра остатковсоединен с информационным входом коммутатора остатков, второй выход которого соединен с третьим информационным входом коммутатора команд, выходкоторого соединен с информационнымвходом регистра выхода, выход поляадреса которого соединен с вторым информационным входом коммутатора адреса, четвертый выход генератора импульсов соединен с вторым входом вто"рого элемента И и с входом синхрони зации регистра выхода, выход поляусловий которого соединен с управляющим входом мультиплексора, выход полямикроопераций регистра выхода является выходом устройства, выход при знака "Конец работы" регистра выходасоединен с вторым входом первого эле.мента. ИЛИ, выход признака Конецкомандынрегистра выхода соединен с управляющим входомкоммутатора адреса.Редак таи аж 673 Подписноеенного комитета СССРетений и открытийПИ Государств по делам изобр113035, Москва, 11 5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4