Микропрограммное устройство управления

Союз СоветснииСоциалистическиеРеспублии ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ щ 928355(088.8) ио делам изобретений и открытийИзобретение относится к вычислительной технике, в частности, к устройствам микропрограммного управления и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин5 и контроллеров с микропрограммным управлением.Известно микропрограммное устройство управления, содернацее память микрокоманд, регистр микрокоманд, регистр1 О адреса, оперативную память, регистрвозврата 11.Недостатком этого устройства является большой формат микрокомайды, необходимый для управления микропрог 15 раммным устройством.Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержацее блок памяти микрокоманд, регистр микро" команд, блок управления, регистр адреса, регистр кода операции, первый, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, причем выход блока памяти микрокоманд соединен с входом регист.ра микрокоманд, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента И, а второй выход -. с первым управляющим входом блока управления выход блока управления соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ, первый вход третьего элемента И соединен с выходом регистра кода операции, выход третьего элемента И соединен с третьим входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом регистра адреса, выход регистра адреса соединен с. входом блока памяти микрокоманд 21,Недостатком такого устройства яв.- ляется большое количество оборудования.Цель изобретения - сокращение оборудования устройстваПоставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд,3 92 ВЗ регистр адреса, регистр кода операции, первый, второй и третий элемен" ты И и элемент ИЛИ, причем выход блока памяти микрокоманд соединен с входом регистра микрокоманд, выход пер" ваго элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй и третий входы и выход которого соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И и первым вхо О дом регистра адреса, выход которого соединен с входом блока памяти микрбкоманд, первый вход второго элемента И соединен с первым выходом регистра микрокоманд, первый вход )5 третьего элемента И соединен с выхо- . дом регистра кода операции, вход которого является кодовым входом уст" ройства, введены блок логического управления, блок блокировки кода 20 операциирегистр возврата и четвертый элемент И, .причем первый выход регистра микрокоманд соединен с кодовым входом блока блокировки кода операции, вход кода "Пустая команда" 25 которого соединен с первым выходом блока логического управления, третий вход блока блокировки кода операции является установочным, входом, а выход - выходом устройства, второй зо выход регистра кода операции соединен с первым управляющим входом блока логического управления, второй управляющий вход которого является входом логических условий устройства, З 5 второй, третий, четвертый, пятый и щестои выходы блока логического управления соединены соответственно с первыми входами первого и четвертого элементов И, с вторыми вхо- ц дами второго и третьего элементов И и вторым входом регистра адреса, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом регистра возврата, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, при этом блок логического управления содержит .первый, второй, и третий элементы НЕ, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И и первый, второй и третий элементы ИЛИ, причем входы первого, второго и третьего элементов НЕ являются первым управляющим входом блока, первый, второй и третий входы первого элемента И соединены соответственно с входом второго и с выходами перц 4 во го и третЬего элементов НЕ, первый и второй входы второго элементаИ соединены соответственно с входом первого и с выходом третьего элементов НЕ, первый, второй и тре"тий входы третьего элемента И соединены соответственно с входами первого и второго и выходом третьего элементов НЕ, первый, второй.итретий входы четвертого элементаИ соединены сортветственно с выходами первого и второго и входом тре"тьего элементов НЕ, первый, второйи третий входы пятого элемента И соединены соответственно с входом первого, выходом второго и входом третьего элементов НЕ, четвертый входпятого элемента И является вторымуправляющим входом .блока, первый,второй и третий входы шестого элемента И соединены соответственно с выходом первого и с входами второго и третьего элементов НЕ, первый и второй входы первого элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первый и. второй входы второго элемен та ИЛИ соединены соответственно с выходами четвертого и пятого элементов )1, первый и второй входы третье" го элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами второго и пятого элементов И, выходы первого элемента ИЛИ, первого и третьего элементов И, второго элемента ИЛИ, шестоФ го элементаИ и третьего элемента ИЛИ являются, соответственно первым вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока, при этом блокблокировки кода операции содержити элементов 2 ИИЛИ-НЕ и (и+1) эле"ментов НЕ, причем первые входы эле" ментов 2 ИИЛИ-НЕ являются кодовымвходом блока, а выходы соединены соответственно с входами и элементовНЕ, выходы которых являются выходом блока, вторые входы элементов 2 И" 2 ИЛИ-НЕ соединены с входом (и+1)-го элемента НЕ, а третьи входы являются установочным входом блока, выход (и+1)-го элемента НЕ соединен с четвертыми входами элементов 2 ИИЛИ-НЕ, вход (п+1)-го элемента НЕ является входом кода нИустая команда" блока,На фиг. представлена структурная схема микропрограммного устройства, управления; на фиг,2 - структурная схема блока блокировки кода операции;5 9283 на фиг.3 - структурная схема блока логического управления.Микропрограммное устройство управления содержит блок 1 памяти микрокоманд, блок 2 логического управления, регистр 3 микрокоманд, содержащий поле 4 кода операции, совмещенное с полем адреса перехода и управляющее поле 5, регистр 6 адреса, регистр 7 кода операции, первый элемент И 8, второй элемент И 9, третий элемент И 1 О, элемент ИЛИ .11, четвертый элемент И 12, регистр 13 возврата, блок 14 блокировки кода операции, вход 15 устройства, выход 16 устройства.Работа микропрограммного устрой- . ства управления осуществляется путем выборки микрокоманд из блока 1 памяти микрокоманд в регистр 3 микроко манд. Регистр 3 микрокоманд содержит поле 4 коаа операции микрокоманды, совмещенное с полем адреса перехода и управляющее поле 5, предназначенное для организации работы бло ка 2 управления. Код управляющего поля 5 из регистра 3 микрокоманд пос тупает на первый управляющий вход блока 2 логического управления и совместно с сигналом условия, поступаю- Зо щим на второй управляющий вход блока 2 логического управления, вырабаты" вает сигнал на соответствующем выходе этого блока.Адрес текущей микрокоманды Формируется в регистре 6 адреса, который может работать как сцетчик микрокоманд.Передача на выход устройства кода операции управляется блоком 14 бло кировки кода операции, Схема блока 14 блокировки кода операции функционально реализуется на базе Н-го количества мультиплексоров "Два в один" Пример конкретной реализации данного блока изображен на фиг,2. Этот блок может быть выполнен на базе элементов К 155 ЛР 1, реализующих логическую функцию 2 ИИЛИ-НЕ 17, и элементов К 155 ЛН 1, реализующих логическую" Функ цию НЕ 18. Взаимосвязи между указанными элементами в статике следующие.В этом блоке вход А соответствует55 первому входу блока 14 блокировки кода операции 14 (Фиг.1), вход В соответствует второму входу блока.14 блокировки кода операции (фиг,1), Код управляю- Код Состояние щего поля сиг-дов блоканалаления выхоуправА В С О О., О.,ОЯ 05 Ъ 0 0 1 х 0 0 0 1 0 0 0 1 О х 1.1.0 0 0 0 55 6а выход С соответствует выходу 16блока 14 блокировки кода операции(Фиг; 1),Логические сигналы кода операциипоступают на первые входы логическихэлементов 2 ИИЛИ-НЕ 17, На вторыевходы этих логических элементов поступает сигнал со входа В. Этот сигнал после инверсии элементом НЕ поступает на четвертые входы логических элемен"тов 2 ИИЛИ-НЕ 17. На третьи входылогических элементов 2 И-ИЛИ-НЕ 17постоянно подан код, соответствующийкоду операции "Пустая команда", который Формируется подачей определенной комбинации сигналов логическогонуля или логической единицы по входамД 1 ДИ для каждой конкретной реализации, С выходов логических элементов 2 ИИЛИ-НЕ 17 сигналы через инверторы, реализующие Функцию НЕ, поступают на вход 16 блока 14 блокировкикода операции.При поступлении логицеских сигналов кода операции по входу А и приналичии на входе В сигнала, имеющего уровень логической единицы, навыход С передается код операции.При подаче на вход В сигнала,имеющего уровень логического нуля, навыход С блока блокировки кода операциипередается кодоперации "Пустая команда".Блок 2 логического управленияФункционально является преобразователем кода и монет быть выполнен яаоснове программируемого постоянногозапоминающего устройства (ППЗУ),в частности на микросхеме К 155 РЕЗ,либо в виде комбинационной логической схемы (элементы НЕ 19, И 20 иИЛИ 21), (фиг. 3)Логика работы данного блока представлена в таблице истинности, где0 - уровень логического "0", 1 - уровень логической "1", х - неопределенное Сост.Продолжение табли цы М 5 О 1 О 15 1 25Код управляющего поля од игала усл,1 О О 11 о О 1 О О х О О О 1 О О О О О 9 О х указанныдуюцие.ответст заим связи между статике сл и зле ментамиПри и кодов по ляющим в на его в согласноРабот ройство ступлении сопервому иодам блокаходах появлтаблице исти ующиправнияналы торому управл ются си нности. раммное едующим ет микропроправления сл образом В начальный момент работы в регистре 3 микрокоманд находится микзо рокоманда, в управляющем поле 5 ко-, торой содержится код, который поступает на первый управляющий вход бло" ка 2 и вырабатывает на первом выходе блока 2 сигнал, позволяющий прохождение кода операции "Пустая команда" на выход блока 14 блокировки кода операции. По окончании выполнения этой микрокоманды на пятом выходе блока управления вырабатывается сиг о нал, поступающий на второй входтретьего элемента И 10 и позволяющий передацу начального адреса микропрограммы с регистра 7 кода опера; ции через третий вход /элемента ИЛИ ф 5 11 на регистр 6 адреса. С регистра адреса начальный адрес микропрограммы поступает в блок 1 памяти лликрокоманд, из которого выбирается микрокоманда начала микропрограммы.Эта микрокоманда записывается в регистр 3 микрокоманд, с управляющего поля 5 которого код поступает на первый вход блока 2 управления и при этом на первом выходе блока 2 появляется сигнал, поступающий на второй вход блока 14 блокировки кода операции, что позволяет прохож При наличии в микропрогр рокоманд с условием, в поле операции записываетСя адрес да по условию, а управляюще 5 содержит код, который пос первый вход блока 2 логичес управления, на первом выход го появляется сигнал, посту на второй вход блока 14 бло кода операции, что позволяе дение .кода операции "Пустая да" на выход устройства бло По окончании выполнения это рокоманды код адреса перехо ступает с первого выхода ре ме миккодаерехополе ае ког котор пающии кировк прохо коман- кировки микгист дение кода операции микрокоманды через блок 14 блокировки кода операции на вход 16 устройства. По окончании выполнения этой микрокоманды на ыестом выходе блока управления появляется сигнал, разрешающий работу регистра 6 адреса в режиме работы счетчика микрокоманд, Далее следует выполнение последовательности микрокоманд по программе,При построении микропрограмм часто- возникает ситуация, когда микропрограмма содержит. в себе микроподпрограммы. Для организации входа в в микроподпрограмму в поле 4 кода операции регистра 3 микрокоманд записывается начальный адрес микропод. программы, а в управляющем поле 5 содержится код, который поступает на первый управляющий вход блока 2, на первом выходе которого появляется сигнал, поступающий на второй вход блока 14 блокировки кода операции, что позволяет прохождение кода операции "Пустая команда" на выход .устройства. По окончании выполнения этой микрокоманды адрес перехода поступает со второго выхода регистра 3 микрокоманд через второй элемент И 9 и элемент ИЛИ 11 на регистр 6 адреса. Адрес текущей микрокоманды, увеличенный на два, запоминается в регистре 13 возврата.В конце выполнения. микроподпрограммы последняя микрокоманда содержит в управляющем поле 5 код, который поступает на первый вход блока 2 и вырабатывает на втором выходе блока 2 сигнал, обеспечивающий прохождение текущего адреса микропрограммы с регистра 13 возврата через первый вход элемента ИЛИ 11 на вход регистра 6 адреса.5015 3 микрокоманд через первый вход элемента ИЛИ 11 на Регистр 6 адреса.В случае отсутствия сигнала. условия формируется код операции "Пустая команда", поступающий на выход блока 16 блокировки кода операции и далее следует выполнение следующей микрокоманды.Таким образом, совмещение поля кода операции микрокоманды с полем адреса перехода при условной передаче управления обеспечивает сокращение емкости блока памяти микро- команд и разрядности регистра микрокоманд, что ведет к уменьшению оборудования по сравнению с известными устройствами. формула изобретения 1 Микропрограммное устройство управления, содеряащее блок памяти3 микрокоманд, регистр микрокоманд, регистр адреса, регистр кода операции, первый, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем выход блока памяти микрокоманд соединен с входом регистра микрокоманд, выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй и третий входы и выход которого соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И и первымОвходом регистра адреса, выход которого соединен с входом блока памяти микрокоманд, первый вход второго элемента И соединен с первым выходом регистра микрокоманд, первый вход третьего элемента И соединен с выходом регистра кода операции, вход которого является кодовым входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения оборудования устройства, в него введены блок логического управления, блок блокировки кода операции, регистр возврата и четвертый элемент И, причем первый выход, регистра микро- команд соединен с кодовым входой: блока блокировки кода операции-, вход кода "Пустая команда" которого соединен с первым выходом блока логического управления, третий вход блока блокировки кода операцииявляется установочным входом, а выход - выходом устройства, второй выход регистра кода операции соединен с первым управляющим входом блока логичес 20 25 30 35 40 45 50 55 кого управления, второй управляющий вход которого является входомлогинеских условий устройства, вторий,третий, четвертый пятый и шестой выходы блока логического управления соединены соответственно с первыми входами первого и четвертого элементовИ, с вторыми входами второго и третьего элементов И и вторым входом регистра адреса, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен свходом регистра возврата, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И. 2. Устройство по и.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок логического управления содержит первый, второй и третий элементы НЕ, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И и первый, второй и третий элементы ИЛИ, причем входы первого, второго и третьего элементов НЕ являются первым управляющим входом блока, первый, второй и третий входы первого элемента И соединеныа соответственно с входом второго и с выходами первого и третьего элементов НЕ, первый и второй входы второго элемента И соединены соответственно с входом первого и с выходом третьего элементов НЕ, первый, второй и третий входы третьего элемента И соединены соответственно с входами первого и второго и выходом третьего элементов НЕ, первый, второй и третий входы четвертого элемента И соединены соответственно с выходами первого и второго и входом третьего элементов НЕ, первый, второй и третий входы пятого элемента И соединены соответственно с входом первого, выходом второго и входом третьего элементов НЕ, четвертый вход пятого элемента И является вторым управляющим входом блока, первый, второй и третий входы шестого элемента И соединены соответственно с выходом первого и с входами второго и третьего элементов НЕ, первый и второй входы первого элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первый и второй входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами четвертого и пятого элементов И, первый и второй входы третьего элемента ИЛИ соединены соответственно с выхода"ми второго и пятого элементов И,выходы первого элемента ИЛИ, первого и третьего элементов И, второго элемента ИЛИ, шестого элементаИ и третьего элемента ИЛИ являютсясоответственно первым, вторым,третьим, четвертым и шестымвыходамиблока. 3, Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок блокировки кода операции содериит и элементов 2 И"2 ИЛИ-НЕ и (и+1) элементов НЕ, причем первые входы элементов 2 ИИЛИ-НЕ являются кодовым входом блока, а, выходы соединены соответственно с входами и элементов 928355 12НЕ, выходы которых являются выходомблока, вторые входи элементов 2 И 2 ИЛИ-НЕ соединены с входом (и+1)-гоэлемента НЕ, а третьи входы являютз ся установочным входом блока, выход(и+1)-го элемента НЕ соединен счетвертыми входами элементов 2 И 2 ИЛИ-НЕ, вход (и+1)-го элементаНЕ является входом кода "Пустая ко 10 манда" блока.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 519711, кл. С 06 Г 9122, 197315 2. Авторское свидетельство СССРСоставитель В.Латышев.Техред Т. Иаточка Корректор С.йекм Редактор И,Касард д.4/ илиал ПОП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная в е 241/61 Тира ВНИИПИ Государственно по делам иэобретени 113035, Иосква, Ж, 732о комите и открыРаушская чПодписноеа СССРий