Устройство для микропрограммного управления и контроля

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801497621 А 1 4 С 06 Р 15/46 ВСЕСОЮАТЕНТНЭ 1 Е БИБЛИО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУМо гутин онькинеранский ов Г,И,остроение0.4,ССР 198 тво /22 к цифровой Изобретениевычислительной относит технике и может быт ировании му и проек истем у использованотипрограммных равления и к объектов, овьппение быс и расширение путем диагложи диагностированиЦель иэобрет тродействия уст области его при ения ройстваменения ния ктов упр а схе 1 памявой групрой груп ния л ы 6 и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 1(54) УСТРОСТВО ДЛЯ МИКРОПРОГРАМ 1 НОГО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в вычислительностирования объе авлрежиме ожидания,На фиг, 1 и 2 представленпредлагаемого устройства,Устройство содержит блокти, регистры 2,12,11 перпы, регистры 3.1 З.И втопы, регистры 4.1 .,4,Я трегруппы, мультиплексор 5 значгического условия, коммутато. ных системах и системах управления и диагностирования цифровых объектов, Цель изобретения - повышение производительности и расширение области применения устройства путем исключения простоев при опросе готовности объектов и органиэации мультипрограммной реализации алгоритмов управления и диагностирования с учетом приоритетов, Устройство содержит узел памяти, группы регистров, триггер запуска, элементы И-НЕ, И, переключающие элементы, группу дешифраторов отказов, генератор синхроимпульсов, триггеры управления, группы элементов И и ИЛИ, группы формирователей импульса, группу блоков задания начального адреса микрокоманды. 2 ил,7, коммутаторы 8,1 .,8,1 адреса,переключающие элементы 9,19.Нгруппы, дещиюраторы 10,1 1 О,Нотказов, генератор 11 импульсов,триггер 12 запуска, второй 13 и первый 14 триггеры управления, первую15.1 15,М, вторую 16,116,И,третью 7,117.1 и четвертую8,118,1 группы 1 К-триггеров,первую 19.119.1, четвертую 20. 1,32,И и четнерую 33.1 33. группы элементов ИЛИ, элемент 1 ПИ 34, терный 35 и второй 36 элслепты ИЛИ-НЕ, перньй 37 и второй 38 шелпиты П5 первую 39,., 39. вторую 40. 1 4 О,М и третью 41141 аИ группы формирователей имульсд, группу 42.1,42,1 блоков задания начального адреса лкрокоманды выполнен ных н виде тумблерных регистров 4242.Ч, входь 43.1,43, кодов операций, 44,1 .,44. сигидлов готовности, 45,145. логических условий 46 уска и 47 оста нова устройства, выходы 48,148.1 микроопердций, 49,1,49.1 отказов, выходы 50 и 51 микроопераций конца команды и Диагностика", Регистры 3,13.1 содержат разряд микро операций 52.152.И начала диагностики 53153. "Диагностика" 54,154., "Конец команды" 55,1, 55,1 и 56,1. 56 , адреса и кода логических условий, выходы25 57.157,1 элементов И 26, узлы коммутации 58,1,58. формирователь 59 импульса и узел 60 памяти,Устройство работает следующим образом. 30В исходном состоянии все элементы памяти за исключением триггера 13 управления и регистров 3.13,1 (микрокоманд), соотнетстнуюцих по-, лям 55, 155,И конца команды, обнулены, На выходах элементов ИЛИ 30,1, 30, присутствуют нулевье сигналы, так как в регистрах 2,12. (кодов операций) хранятся нулевые коды, 40Единичный импульс, поступивший с входа 46 на Б-вход триггера 12, переводит его в единичное состояние, Единичный сигнал с выхода триггера 12 поступает на вход генератора 11 который начицзет Формировать на своем выходе последовательость импульсов.Первый импульс с выхода генератора 11 поступает через элементы И 19.1,,19,1 на синхронходы регист50 рон 2,12,. По заднему Фронту этого импульса н регистры 2,1,2,1 соответстнунце входам 4343, на которые поступили коды ппераций55 записываются коды операций и на выходах соответствуюих этим регистрам элементов ИЛИ 30, 1, 30.1 появляются единичн 1 е си аы которые раз решают прохождение сигндлов готовности объектов, поступдюцих на входы 44.144.Н через элементы И 20,1,20. 1Такил образом, на ныходах элементов И 20,120. соответствующих1 ем объектам управления, для которыхпоступили коды операций и от которыхпоступили сигналы готовности, появляются единичные сигналы, Соответствующие формирователи 40,140.И формируют импульсы, которые записываются в триггеры 15.1.15,М. Нулевойсигнал появляется иа выходе элемента ИЛИ-НЕ 35, а единичный сигнал с выхода триггера 15,1, где 1 - номер, наименьший из номеров триггеров 15,1, ,15, находящихся в единичном состоянии, переписывается в триггер 17.1 через элеменг И 22 Единичные сигналы с выходов остальных 1-х триггеров ) не проходят через соответствующие им элементыИ 22,1так как последние заблокированы единичным сигналом с выхода триггера 15,1,На выходах соответствующих им объектов, для которых поступили коды о,ераций, т,е, на выходах соответствующих элементов ИЛИ 30,1,ЗО,Н рисутствуют единичные сигналы, комлутируются коды операций, поступающие нд их первые информационные входы. Единичный сигнал с выхода триггера 17,1 через элемент ИЛИ 31,1 поступает на д-е управляющие входы коммутаторов 6 и 7, На вход коммутатора 6 проходт информация, поступающая скоммутатора 8,1 на его 1-й информационный вход, д на нкход коммутатора 7 логическое услоние, поступающее на его 1-й вход с входа 45, логического условия.Нулевой сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 35 поступает на перный входэлемента И-НЕ 27, и на его выходе появляется единичный сигнал, который поступает на 1-вход триггера 14 управления, По заднему фронту второго импульса, сформированного на выходе генератора 11, н свободные регистры 2,12,3 записываются коды операций, поступившие на соответстнующие входы 43.43, за время такта ( это происходит при формировании каждого очередного импульса генераторо" 1 при условии, что регистры 2,К свободны и на входы 43,К поступил25 40 код операции), триггер 14 переходит. в единичное состояние и открывает элемент И 28.Следующий импульс, сформированный генератором 11, проходит через элемент И 28 и элемент 9. и записывает в регистр З.д первую микрокоманду для д-го объекта управления, одновременно обнуляя триггеры 15.д и 10 17 Так как триггер 15, обнулен, то его выходной сигнал перестает блокировать прохождение сигналов с выходов триггеров 15,1 (находящихся в единичном состоянии) через элемен ты И 22,122,М, Таким образом, среди триггеров 15, появляется триггер 15.щ, у которого номер щДалее устройство работает аналогично предыдущему случаю, т,е, триг гер 17,щ переходит в единичное состояние, на выходе элемента ИЛИ 31,щ появляется единичный сигнал и на вход блока 1 через коммутатор 6 коммутируется адрес очередной микрокоманды, В соответствии с этим адресом на выходе блока 1 появляется микрокоманда, предназначенная для щ-го объекта, а на выход коммутатора 7 логических условий коммутируется логическое ус- ЗО ловие щ-го объекта, поступающее на вход 45,щ, и по следующему синхроимпульсу, который проходит через элемент 9.щ, микрокоманда для щ-го объекта с выхода блока 1 записывается в регистр З.щ и т.д.Для того, чтобы обеспечить однозначность номера объекта, с которым работает устройство на данномтак- те, как только один из триггеров 17.117.И переходит в единичное состояние, на выходе элемента ИЛИ 37 появляется единичный сигнал, который блокирует прохождение сигналов через элементы, И 22,22,Б,.Поэто му, если за время такта поступают сигналы готовности от объектов, имеющих высшие приоритеты, их обслуживание будет начато устройством только со следующего такта, т,е, устройство определяет объект с наивысшим приоритетом из всех, от которых поступили сигналы готовности, только на момент начала очередного такта и в течение всего такта обслуживает только этот объект, На следующем такте все повторяется снова. Это позволяет выделять на коммутацию адреса очередной микрокоманды на вход блока 1 постоянный временной интервал и исключитьсбои в работе устройства, вызванныезадержкой коммутационных цепей. Этойже цели сЛужит пропуск одного тактаработы устройства который обеспечиФвается включением триггера 4,По завершении -м объектом микропрограммы управления на выходе 55.дконца команды регистра З,д появляется единичный сигнал, который поступает на вход формирователя 39.1, Попереднему фронту этого сигнала формируется единичный импульс, которыйобнуляет регистр 2,д, Далее, если навходе 43,д присутствует очереднойкод операции, работа устройства повторяется,Если за промежуток времени, соответствующий одному такту работы устройства Дй, поступает только одинсигнал готовности от объектов, выполняющих микропрограммы управления,то обслуживание объекта происходитна следующем такте работы, после поступления от него сигнала готовностинезависимо от его приоритета, т.е,реализуется принцип от какого объекта первым поступил сигнал готовности,тот первым и обслужится,Если к началу очередного тактаработы устройства ни от одного из объектов, выполняющих микропрограммыуправления, не поступает сигналовготовности, триггеры 15,1.15.Янаходятся в нулевом состоянии, на выходе ИЛИ-НЕ 35 появляется единичныйсигнал, который переводит тригггер 13в нулевое состояние, Нулевой сигнална его выходе блокирует прохождениесигналов через элементы И 22,1. ,22,Ни разрешает прохождение сигналов через элементы И 23, 1, .,23,М. Такимобразом, устройство переходит в режимдиагностирования,Технические средства приоритетного обслуживания диагностируеьых объектов (триггеры 16.116,И и18, 1 18,И, элементы И 2 1,21.0 и 2 3.123.Н, ИЛИ 38 и формирователи 41,141,Н )работают аналогично техническим средствам приоритетного обслуживания работающихобъектов (триггеры 15,115,Я и17,17,Н, элементы И 20,120,И, и 22.12.14, ИЛИ 37 и формирователи 40, 1, , 40 .14), Различиезаключается в том, что прохождениечерез элементы И 21.12,К сигна"лов готовности объектов, поступающихна входы 44,144,И устройства,разрешают нулевые сигналы с выходовэлементов ИЛИ 30,1., ЗО,Н соответ 5ственно,Если на выходе 55,1 конца командь 1регистра 3,1 присутствует единичныйсигнал, в регистре 2,1 хранится нуле -ной код, т,е, на выходе элемента 10ИЗЫДИ 30.1 - нулевой сигнал, то на выход коммутатора 8,1 проходит начальный адрес микропрограммы диагностирования, хранимый в тумблерном регистре 42.1. Поэтому, если устройство наданном такте работы обслуживает 1-йобъектпо окончании этого такта в регистр 2,1 будет записана первая микрокоманда микропрограммы диагностирования 1-го объекта, 20На вьжодах"Диагностика" 54,1 иначала диагностики 53,1 регистра З,появляются единичные сигналы, а навьжоде 55,1 - нулевой сигнал. Элемент И 25,1 оказывается открытым, 25и при следующем обслуживании -гообъекта в регистр 4.1 возврата записывается адрес диагностической команды, а в регистр 3.1 - очередная диагностическая микрокоманда, При этомединичный сигнал на выходе,53,1 начала диагностики пропадает и поэтому ининформация в регистре 4,1 возвратабудет храниться до начала очереднойдиагностической команды, В остальном35устройство функционирует аналогичноего работе в режиме управления,Если в адрес 1-го объекта до завершения его диагностирования поступает код операции, то устройство работает с 1-м объектом в режиме управления, а по завершении микропрограммы на выходе 55,д имеется, единичныйсигнал), если не поступает очереднойкод операции, на выход коммутатора 8.1 передается адрес, хранящийсяв регистре 4,д (возврата), В режиме1диагностирования при обслуживании1-го объекта его диагностирование будет продолжено с начала той диагнос 50тической команды, во время выполнения которой оно было прервано,По завершении микропрограммы диагностирования 1-го объекта на выходе55,1 конца команды и 54, "Диагности 55ка присутствуют единичные сигналы,поэтому на выходе элемента И 26,1 появляется единичный сигнал, а на выходе 52.д - код отказа (результат диагностирования объекта), Единичный сигнал с выхода элемента И 26,1 запрещает прохождение сигнала готовности от 1-го объекта через элемент И 21.1 и поэтому диагностироваться 1.-й объект повторно не будет до тех пор, пока он не выполнит очередную микропрограмму управления, Единичный сигнал с выхода элемента И 26,1 такжезапрещает выдачу кода отказа с выхода 52.1 микроопераций регистра 3,1 через блок элементов И 29,1 на выход 49,д микроопераций и,открывает дешифратор 1 О, на выходе 49,1 которого появляется сигнал, соответствующий номеру отказавшего блока 1-го объекта,Если на начало такта работы ни от одного из 1+И-го объектов не поступило сигнала готовности, то на выходах элементов ИЛИ-НЕ 35 и 36 появятсяединичные сигналы, а на выходе элемента И-НЕ 27 - нулевой сигнал, который выключит триггер 14. Если впоследствии сигналы готовности поступят, то устройство будет работатьаналогично тому, как оно работалопри включении,Останов.,устройства происходит поединичному сигналу, поступившему навход 47 устройства,Воэможность снятия" кодов операций, поступающих на входы 42.142.Я устройства,или их замены наочередные определяется устройствомвысшего уровня по сигналам, поступающим на вьжоды 50 и 51 устройства,Формула изобретенияУстройство для микропрограммного управления и контроля, содержащее узел памяти, первую и вторую группы по Я регистров, М коммутаторов адреса, триггер запуска, генератор импульсов, элемент И-НЕ, элемент И, два триггера управления, формирователь импульса, выход узла памяти подключен к информационным входам М регистров второй группы, а выход каждого коммутатора адреса - к соответствующему адресному входу узла памяти, прямой выход триггера запуска соединен с входом генератора импульсов, выход которого подключен к первому входу элемента И, соединенного вторым входом с прямым выходом первого триггера управления, а Я- и97621триггера управления и информационнымвходам И переключающих элементовгруппы, выход каждого элемента 11 ЛИ5первой группы связан с третьим пря 35 40 45 50 55 9 14К-входы триггера запуска подключенык входам пуска и останова устройства соответственно, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повыше ния быстродействия устройства и расширения области его примецения пу -тем диагностирования объектов управления в режиме ожидания, в устройство введены восемь групп из Н элементов И, три группы из Н формирователей импульса, два элемента ИЛИ-НЕ,два элемента ИЛИ, группа Ы блоковэлементов И, И дешифраторов отказов,четыре группы по Н элементов ИЛИ,третья группа из Б регистров,группа из Ы блоков задания начального адреса микрокоманды, четыре группы И 1 К-триггеров и группа изпереключающих элементов, первый ивторой триггеры управления выполненыв виде 1 К-триггеров, выход узла памяти подключен к 0-входам регистроввторой группы, выходы разрядов микроопераций каждого из которых соединены с инйормациоцными входамиодноименного дешифратора отказов ипрямыми входами одноименного блокаэлементов И, выход разряда цНачалодиагностики - с первым прямым входом одноименного элемента И третьейгруппы, выход разряда "Диагностикас первым входом одноименного элемента И второй группы и первым входомодноименного элемента ИЛ 11 третьейгруппы, выход разряда "Конец команды" - с первым и вторым прямыми и спервым инверсным управляющими входами одноименного коммутатора адреса ис вторым входом одноименного элемента ИЛИ третьей группы, а выходы разрядов "Адрес и код логических условий - с первым информационным входомодноименного коммутатора адреса иинформационным входом одноименногорегистра третьей группы, выход генератора импульсов подключен к С-входупервого триггера управления и соединен с прямыми входами Б элементов Ипервой группы, выход каждого из которых подключен к С-входу одноименного регистра первой группы, соединенного выходами с входами одноименногоэлемента ИЛИ первой группы и вторыминформационным входом одноименногокоммутатора адреса, выход элементаИ-НЕ подключен к 1 в и К-входам первого триггера управления, выход элемента И - к 1- и Г-входам второго мым управляющим и вторым и третьиминверсными управляющими входами одноимецного коммутатора адреса, с вторым входом одноименного элемента Ивторой группы, с инверсным входомодноименного элемента И третьей группы, с инверсным входом одноименногоэлемента И первой группы, с первымвходом одноименного элемента И чет вертой группы и с первым инверснымвходом одноименного элемента И шестой группы, выход каждого элемента Ичетвертой группы подключен через одноименный Формирователь импульса 20 группы к Б-входу одноименного 1 К-триггера первой группы, прямой выход каждого из которых соединен с первым прямым входом одноименного элемента И пятой группы и соответствующим 25 входом первого элемента ИЛИ в , подсоединенного выходом к первому входуэлемента И-НЕ и через формировательимпульса к К-входу второго триггерауправления, прямой выход которого 30 связан с вторыми прямыми входами элементов И пятой группы и первыми инверсными входами элементов И седьмой группы, выход разрядов каждого регистра третьей группы подключен квходам одноименного элемента ИЛИчетвертой группы и третьему информационному входу одноименного коммутатора адреса, четвертый информационныйвход которого соединен с выходом одноименного блока задания начального адреса микрокомацды, а че.:ертые инверсный и прямой управляющие входыс выходом одноименного элемента ИЛИчетвертой группы, ныход каждого элемента пятой группы связан с Б-входомодноименного 1 К-тригера третьейгруппы, прямым выходом подключенногок первому управляющему входу одноименного переключающего элемента группы и соответствующему входу первогоэлемента ИЛИ, выход которого соединенс одним инверсным входом всех элементов И пятой группы, выхсд каждогоэлемента И шестой группы через одноименный формирователь импульса третьей группы подключен к Я-входу одноименного 1 К-триггера второй группы,связанного прямым выходом с прямымвходом одноименного цемента И седь 14976 мой группы и с соответствующим входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ, прямой выход каждого 1 К 5 триггера третьей группы подключен к первому входу одноименного элемента ИЛИ второй, группы, выход каждого элемента И седьмой группы соединен с Б-входом одноименного 1 К-триггера четвертой группы, связанного прямым выходом с вторым управляющим входом одноименного переключающего элемента группы, с вторым входом одноименного элемента ИЛИ второй группы и с соответствующим входом второго элемента ИЛИ, выходом подключенного к вторым инверсным входам всех элементов И седьмой группы, выход каждого переключающего элемента группы соединен с С- и К-входами одноименных 1 К-триггеров всех четвертых групп, с вторым прямым входом одноименного элемента И третьей группы и с С-входом одноименного регистра второй группы, выход 25 разряда "Диагностика" каждого из которых подключен к первому входу, а выход разряда "Конец команды" - к второму входу, выходом соединенного с управляющим входом одноименного де- Зо шифратора отказов, инверсным входом одноимеиного блока элементов И и вторым инверсным входом одноименного элемента И шестой группы, выход разряда "Конец команды" каждого регистра второй группы подключен через одноименный формирователь импульса пер 21 12вой группы к К-входу одноименного регистра первой группы, выход каждогоэлемента ИЛИ третьей группы соединенс пятым прямым управляющим входом одноименного коммутатора адреса, выход каждого элемента И второй группы - с пятым инверсным управляющимвходом одноименного коммутатора адреса, выход каждого элемента ИЛИ второйгруппы подключен к соответствующемууправляющему входу узла памяти, прямой выход каждого 1 К-триггера первойгруппы соединен с другими инверснымивходами всех последующих элементов Ипятой группы, прямой выход каждого1 К-триггера второй группы связан стретвими инверсными входами всех последующих элементов И седьмой группыинформационный вход каждого регистрапервой группы подключен к одноименному входу группы входов задания кода операции, второй вход каждого элемента И четвертой групп - к прямомувходу одноименного элемента И шестойгруппы и одноименному входу группывходов готовности обьектов, выходкаждого дешифратора отказов соединенс одноименным выходом группы выходовотказов, выход каждого блока элементов И - с одноименным выходом группывыходов микроопераций, а выходы "Конец команды" и "Диагностика" регистров второй группы - с группой выходовпКонец команды" и "Диагностика" устройства, 1497621497621 Составитель Н. БелинкоТехред М.Ходанич тор Н, Коро тор А, Л 1 ежннна Заказ 4445/4 Тираж бб 8 дпис оизводствецно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,01 осударственного комитета113035, Москва,о изобретениям и открытиям при ГКНТ С35, Раушская наб., д. 4/5