Микропрограммное устройство управления

СВМДЕТЕЛЬСТВУ реса, мули второй блок памямикроком ехода, поле кода вления, поле призн ограммы", регистр крементатор, блок новлением, содержсповияака "конте куще го адреса пеполе упраца микропрадреса, и пр авлеш с я восст становления5 ил ствычислиь исполь управления посл сбоя,ости восстановл овыш ние надежн ьного фун много устр достигае ство обесзовано при раз рВании Высокон отке и конструироежных микропроцесния нормал ропро гр ам кциониойств явле ния орных систем. Целью изобр ение отказоуссле с тся за счет печивает во ения являе йчивости р реализации ойных микр ся ловыботы устповторнокоманд ифункциочто устроность авт торных пр ройства за счетго выполнения свосстановления матичес цедур в реализ ацтановлениглубины ослетанов оев с мальног ичение ГОСУДАРСТЕ 1 ЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЙНИЯМ И ОТНРЬПИйцПРИ ГКНТ ССФР(71) Научно-исследовательский институт многопроцессорных вычислительных систем при Таганрогском радиотехническом институе им. В.Д,Капмыкова (72) А,А,Акульшин, О.В,Катаев и С.А,Сивцов(56) Авторское свидетельство СССР ф 1018118 э кл.06 Е 9/22 в 1983Булгаков С,С, и др. Проектирование цифровых схем на комплектах микро- программируемых БИС. -М.: Радио и связь, 1984, с. 130, рис. 4.12. (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к вычислительной технике. Цель изобретения - повышение отказоустойчивости работы устройства эа счет реализации повторного выполнения сбойных микрокоманд и восстановления после сбоя. Микропрограммное устройство управления содержит преобразователь начального адИзобретение относитсятельной технике и может ЯО 163684 типлексор условий, первый мультиплексоры адреса, ти микропрограмм, регист нд, в котором выделены и четвертого по пятыи элементы И, второй счегчик, дешифратор, мультиплексор, В 5- иК-триггеры, блок формирования точек возврата, содержащий с первого по третий элементы И, . элемент ИЛИ, первый и второй буферные регистры, первый счетчик и схему управлейия, блок памяти точек возврата. ф В регистре микрокоманд дополнительно введены поле кода восстановления и поле формирования точки возврата, С: что позволяет повысить надежность восстановления после сбоя за счет спечения возможности выполнения повторных процедур возврата к точкам восстановления с увеличением глубины нирования микропрограммного ус:ления в случае, если после выполнения однократной процедуры возврата к кон- трольной точке восстановление не было осуществлено. Кроме того, автомат, управляющий выполнением восстановления, не включает в себя ассоциативную память, что повышает достоверность его работы. Возможность повышения надежности восстановления за счет увеличе О ния количества точек возврата следует из теоремы о повторении опытов.На фиг. 1 приведена структурная схема микропрограммного устройства управления; на Фиг. 2 - то же, структурная схема блока формирования точек возврата; на Фиг. 3 - то же, блок управления восстановлением;, нафиг. 4 - пример граф-схемы алгоритма микропрограммы; на Фиг. 5 - времен О ная диаграмма работы устройства при восстановлении после сбоев, соответствующая алгоритму, представленному на Фиг. 4.Устройство микропрограммного управления (фиг1) содержит преобразователь 1 начального адреса, мультиплексор 2 условий, первый мультиплексор 3 адреса, в котором выделены поле 6 адреса перехода, поле 7 кода условия, 3 О блок 4 памяти микропрограмм, регистр 5 микрокоманд, поле 8 микроопераций, выход 9 признака "Конец микропрограммы", регистр 10 текущего адреса, инкрементатор 1, вход 12 условий уст 35 ройства, вход 13 начального адреса устройства, первый синхронизирующий вход 14 устройства, установочный вход 15 устройства, выход 16 микроопераций устройства, блок 17 управления восстановпением, блок 18 формирования точек возврата, блок 19 памяти точек возврата, второй мультиплексор 20 адреса, поле 21 кода восстановления и поле 22 формирования точек возврата регистра 45 5, вход 23 ошибки устройства, второй синхронизирующий вход 24 устройства, выход 25 идентификации отказа устройства.Блок 18 формирования точек возврата (Фиг. 2) содержит первый счетчик 26, схему 17 сравнения, первый 28 и второй 29 буФерные регистры 29, элемент ИЛИ 30, первый 31, второй 32 итретий 33 элементы И.Блок 17 управления восстановлением (Фиг. 3) содержит второй счетчик 34, дешифратор 35, мультиплексор 36, К" триггер 37, 16-триггер,38, четвертый 39, пятый 40 и шестой 41 элементы И.Организация точек возврата для реализации процедуры восстановления после сбоя осуществляется под управлением блока 17 Формирования точек воэврата. Для хранения точек возврата предназначен блок 19 памяти точек возврата. Непосредственно процедура восстановления после сбоя в соответствии с избранным методом восстановления осуществляется под управлением блока 17 управления восстановления.Устройство микропрограммного управления Функционирует следукщим образом.Импульсом начальной установки, поступающим с установочного входа устройства 15 на установочный вход регистра 5 микрокоманд и на вход 7,5 блока управления восстановлением, с которого поступает на установочные входы триггеров 37 и 38, регистр 5 микрокоманд, триггеры 37 и 38 приводятся в,исходные состояния, В исходном состоянии разряд признака конца микропрограммы в регистре 5 микрокоманд устанавливается в состояние логической единицы, что вызывает установку в исходные состояния регистров 28 и 29, счетчика 26 в блоке 18 формирования точек возврата и счетчика 34 в блоке управления восстановлением. В исходном состоянии в регистре 5 микрокоманд размещается микрокоманда, соответствукщая микроинструкции перехода по начальному адресу, поле 9 признака конца микропрограммы устанавливается в состояние логической "1", что обеспечивает наличие сигнала разрешения на входе управления третьим состоянием преобразователя 1 начального адреса и сигнала запрета на входе управления третьим состоянием регистра 5 микрокомаид, переводящего в третье состояние разряды регистра 5 микрокоманд, соответствукщие полю 6 адреса перехода. Кроме того, в поле 7 кода условия регистра 5 микрокоманд помещен код, соответствукщий внешнему условию перехода, На вход преобразователяначального адреса с входа устройства 13 поступает код выполняемой операции, что вызывает появление на выходе преобразователя 1 начапьного адреса выполняемой микрокоманды, которая, проходя через первый мультиппексор 3 адреса посту5 б 5 163684 пает на вход второго мультиплексора 20 адреса. Наличие уровня логичес-. кого нуля на выходе первого триггера 37блока 17 управления восстановлением обеспечивает появление на выходе муль 5типлексора 36 .блока 17 управления восстановлением уровней логического нуля с вторых его информационных входов, а следовательно, и наличие уровней логического нуля, поступающих с первого выхода блока 17 управления восстановлением, на управляющем входе второго мультиплексора 20 адреса. При этом начальный адрес микракоманды по является на выходе второго мультиппек. сора 20 адреса и поступает на вход блока 4 памяти микропрограмм для выбора соответствующей микрокоманды и на информационный вход регистра 10 20 текущего адреса. С выхода блока 4 памяти микропрограмм выбранная микро- команда поступает на информационный вход регистра 5 микрокоманд., Запись микрокоманды в регистр 5 микрокаманд 25 и запись соответствующего ей адреса в регистр 10 текущего адреса осуществляется импульсом второй синхронизирующей серии, поступающей с первого входа устройства 14 на синхронизирующие входы регистра 5 микракоманд и регистра 10 текущего адреса, с выхода которого адрес поступает на вход инкрементатора 11, где осуществляется формирование адреса следующей мик 35 рокоманды путем подсуммиравания единицы. адрес следующей микракоманды с выхода инкрементатора 11 паступаетна первый информационный вход первого мультиплексора 3 адреса. Если текущей микрокоманде соответствует микро- команда "Продолжить" ", то в поле 7 кода условия регистра 5 микрокоманд задается код, соответствуннций анализу внешнего условия э таи микраынст рукции, что обеспечивает появление на выходе мультиплексора 2 условий логического сигнала, разрешающего появление на выходе первого мультиплексора 3 адреса, саответствуяцего адресу следующей микрокоманды, с выхода инкрементатора 11. При выполнении микрокомаццы условного перехода в поле 7 кода условия регистра 5 микрокаманд помещается код, соответствующий анализу внешнего условия перехода, что обеспечивает появление на выходе мультиплексора 2 условий логического сигнала, разрешающего появление на выходе первого мультиплексора 3 адреса кода, поступающего из поля адреса перехода регистра 5 мпкракаманд и соответствующего адресу перехода. Точки возврата микропрограммы формируются под управлением блока 18 формирования точек возврата в блоке Упамяти то чек воз вр ат а, на вход которога с выхода регистра 10 текущего адреса поступает адрес выполняемой микропрограммы. При организации точки воз-,врата в поле 22 признака Формированияточки возврата регистра 5 микракомандпомещается логическая единица, которая поступает на первый вход первогоэлемента И 31 блока 18 формированияточек возврата и при появлении навтором его входе Франта первой синхросерии, осуществляет запись в блок9 памяги точек возврата па адресу,содержащемуся в счетчике 26 блока 18формирования тачек возврата, Увеличение содержимого счетчика на единицупроисходит при переходе устройства квыполнению следующей микракаманды,признак Фарьиравания точек возвратакоторый равен нулю. При возникновении сбоя с третьего входа устройства,23 сигнал "Ошибка" поступает на третью управлякщий вход блока 18 Формирования точек возврата, ва втором регистре 29 катарага фиксируется кодсоответствующего адреса, и на второйуцравляющий вход блока 17 управлениявосстановлением, где осуществляетсяперевод первого триггера 37 в состояние.логическай едищцы, что обеспечивает появление на первом выходе блока17 управления восстановлением кода,соответствующего избранному способувосстановления, Еад восстановленияпоступает с выхода поля 21 кода восстановления регистра 5 микракомандна третий управляющий вход блока 17 управления восстановлением и далее на информационный вход счетчика 34,запись в который осуществляется по появлению признака н 1 чичия ошибки с выхода схемы 27 сравнения блока 18 формирования точек возврата с выходасчетчика 34, код восстановления поступает на вход дешифратара 35, выходные сигналы которого обеспечивают управление восстановлением микропрограммыы йри повторении сбоев, Процедура восстановления микрокоманцы завершается переводам первого триггера 37блока 17 управления восстановлениемв состояние логического нуля, которое осуществляется синхронно с импульсом второй синхросерии. Если пригвосстановлении после первого сбоякодом возврата был избран метод5повтора сбойной микрокоманды, то. всчетчик блока 17 управления восстановлением будет занесен код (11),позволяющий выполнить переход по Ацресу из регистра 10 текущего адреса.При повторном сбое содержимое счетчика 34 блока 17 управления восстановлением уменьшается на единицу, чтообеспечивает переход по адресу, выбранному из блока 19 памяти точек возврата. При каждом последующем сбоесодержимое счетчика 26 блока 18 формирования точек возврата по сигналу"Ошибка", проходящему через открытыйвторой элемент И 32, уменьшается наединицу, что обеспечивает выбор предыдущей точки возврата. При восстановлении из последней точки возврата свыхода многовходового элемента ИЛИ 1530 блока 18 формирования точек возврата на первый управляющий вход блока17 управления восстановлением и далеена третий вход третьего элемента И 4поступает уровень логической единивЫ, 3 Окоторый при появлении поступающейошибки позволяет произвести установку второго триггера 38 блока 17 управления восстановлением в состояние логической единицы, которое поступаетна второй выход блока 25 устройства35и представляет собой запрос на останов по ошибке, При успешном завершении процедуры восстановления, когдатекущий адрес микрокоманды превысиладрес сбоя, хранящийся во втором регистре 29 блока 18 формирования точеквозврата на выходе схемы 27 сравненияуровень логической единицы переходитв состояние логического нуля, приэтом в счетчик 2 б заносится код номера точки возврата, хранящийся в первом регистре 28 блока8 формирования точек возврата. Эта операция завершает процедуру восстановления после сбоя, что определяет переход всехэлементов управления восстановлениемв исходное состояние и обеспечиваетвозможность формирования последующихточек возврата в соответствии с алгоритмом микропрограммы,55Формула иэ обретенияМикропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микропрограмм, преобразователь начальногоадреса, первый и второй мультиплексоры адреса, регистр микрокоманд,мультиплексор условий, регистр текущего адреса, инкрементатор,причемвход начального адреса устройства соединен с информационным входом преобразователя начального адреса, выходкоторого соединен с выходом поля адреса перехода регистра микрокоманди с первым информационным входом первого мультиплексора адреса, выход которого соединен с первым информационным входом второго мультиплексора адреса, выход которого соединен с информационным входом регистра текущего адреса и с адресным входом блокапамяти микрокоманд, выход которогосоединен с информационным входомрегистра микрокоманд, выход поля условий которого соединен с управляющимвходом мультиплексора условий, входусловий устройства соединен с информационным входом мультиплексора условий,выход которого соединен с управляющимвходом первогомультиплексора адреса,второй информационный вход которогосоединен с выходом инкрементатора, выход регистра текущего адреса соединенс входом инкрементатора и с вторыминформационным входом второго мультиплексора адреса, первый вход синхронизации устройства соединен с входомсинхронизации регистра текущего адреса и регистра микрокоманд, выход признака "Конец микропрограммы" которогосоединен с входами управления третьимсостоянием преобразователя начальногоадреса и регистра микрокоманд, выходполя микроопераций которого соединенс выходом микроопераций устройства,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения отказоустойчивости ра.боты устройства за счет реализацииповторного выполнения сбойных микрокоманд, оно дополнительно содержитблок памяти точек возврата, первый ивторой буферные регистры, схему сравнения, элемент ИЛИ, с первого по шестой элементы И, первый и второй счетчики, дешифратор, мультиплексор, Ютриггер, и 1 К-триггер, причем входустановки устройства соединен с входом установки в "О," Й 5, 1 К-триггерови регистра микрокоманд, выход признака формирования точек возврата которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, выходы5 10ферного регистра соединен с вторым входом схеж сравнения, выход которой соединен с входом записи первогосчетчика, вторым входом второго элемента И, третьим входом первого элемента И и свходом синхронизации первого буферного регистра, выход поля кода восстановления регистра микрокоманд соединен с информационным входом второго счетчика, информационный выход которого соединен с первым информационным входом мультиплексора и с входом дешифратора, первый выход .которого соединен с вторыми входами третьего и пятого элементов И, выходы которых соединены соответственно с входом вычитания единицы первого счетчика и с входом записи второго счетчика, выход элемента ИЛИ соединен с вторым входом шестого элемента И, выход которого соединен с входом установки вР 5-триггера, выход которого соединен с входом индикации отказа устройства, первый вход синхронизации устройства соединен с входом синхрониза-, ции 1 К-триггера, второй и третий.выходы дешифратора соединены соответственно с третьим входом шестого элемента И и с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом вычитания единицы второго счетчика, второй информационный вход мультиплексора подключен к потенциапу логического нуля устройства. 163684 которых соединены соответственно с входом записи-чтения блока памяти точек возврата и с входом прибавления единицы первого счетчика, информационные выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ, адресным входом блока памяти точек возврата, информационным входом первого буферного регистра, выход которого соединен с информационным входом первого счетчика, выход регистра текущего адреса соединен с первым входом схемы сравнения, информационным входом второго буферного регистра, информационным входом блока памяти точек возврата, выход которого соединен с третьим информационным входом второго мульти-, плексора адреса, вход ошибки устройства соединен с первыми входами с 2 О третьего по шестой элементов И, входом синхронизации второго буферного регистра, входом установки в "1" 1 К" триггера, выход которого соединен со своим К-входом и с управляющим 25 входом мультиплексора, выход которого соединен с управлящцим входом второго мультиппексора адреса, второй вход синхронизации устройства соединен с вторым входом первого элемента И, выход признака "Конец микропрограммы" регистра микрокоманд соединен с входами установки в "О" первого и второго буферных регистров, первого и второго счетчиков, выход второго бу 35ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагар Прои аказНИИПИ Тираж 405та по и е Е 35 ф ретениям ушская на Подписноеткрытиям при ГКНТ ССд. 45