Микропрограммное устройство управления

(504 0067922 1100 ОПИСАКИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ММЪ (Мъ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 9550 ЬО, кл. О ОЬ У 9/22, 1980,Авторское свидетельство СССРМ 142833, кл. О ОЬ Г 9/22,С 06 У 11/00, 1983.54) МИКРОПРОГРА 1 Ф 1 НОЕ УСТРОИСТВО УПРАВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке микропрограммных устройств управления и средств диагностирования отказоустойчивых вычислительных систем.Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечениявозможности управления группой объектов при наличии в них отказов. Устройство содержит блок памяти микрокоманд, регистры кода команды, адреса, микроопераций, первый и второйтриггеры управления, триггер пуска,блок памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования, генератортактовых импульсов, дешифратор, счетчик, мультиплексор логических условий, мультиплексор адреса, группукоммутаторов данных, первую и вторуюгруппы шинных формирователей, четыре элемента И, элемент ИЛИ. 5 ил.Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при разработке микропрограммных устройств управления и средств диагностирования отказоустойчивых вычислительных систем.Целью изобретения является расширение области применения эа счет обеспечения воэможности управления группой объектов при наличии в,них отказов.На Фиг. показана функциональная схема предлагаемого уСтройства; на фиг.2 - функциональная схема мульти плексора; на Фиг. 3 - Функциональная схема коммутатора данных; на Фиг.4 Функциональная схема блока начальных адресов микропрограмм диагностирования на основе программируемой логи ческой матрицы;.на фиг. 5 - временная диаграмма работы устройства в различных режимах функционирования.Микропрограммное устройство управ. ления (фиг.1) содержит блок 1 памяти 25 микрокоманд, регистр 2 адреса, регистр 3 кода команды, регистр 4 микроопераций, второй регистр 5 управления, первый триггер 6 управления, триггер 7 пуска, блок 8 памяти на чальных адресов микропрограмм диагностирования, генератор 9 тактовых импульсов, дешифратор 10, счетчик 11, мультиплексор 12 логических условий, мультиплексор 13 адреса, группу 35 объектов управления (ОУ) 14.1 - 14.Б, группу коммутаторов 15,1 - 15.И данных, первую 16. - 16.Б и вторую 17.1-17,Х группы шинныхформирователей, первый 8, второй 19, четвертый 20, третий 21 элементы И, элемент И 1 И 22, шину 23 микрооперации, шину 24 логических условий, шин 25 данных, вход 26 кода операций устройства, вход 27 остано ва устройства, вход 28 пуска устройства, единичный выход 29 триггера 6 управления, единичный выход 30 триггера 5 управления, выходы конца восстановления 31, конца работы 32,кон 50 ца команды 33 регистра 4 микроопераций, выход 34 мультиплексора 12, выход 35 модифицируемого разряда адреса выхода постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 1, выходы 36.1-36.Б дешифратора 10, выход 37 регистра 4 микроопераций, выход 38 разряда управления шины 23 микроопераций,выход 39 конца микроопераций ПЗУ 1, второй 40,1 и первый 40,2 выходы генератора 9, выхоДы 4 и 42 соответственновторого 19 и первого 8 элементовИ, входы-выходы 43.1-43.1 устройства, информационные выходы 44.1-44,Бустройства, выход 45 блока 8 памятиначальных адресов микропрограмм диагностирования, выход 46 разряда признака ошибки шины 24 логических усло -вий, информационные входы 47.1-47,Бустройства, выход 48 кода логическихусловий ПЗУ 1, выход 49 признакаошибки диагностирования и восстановления ПЗУ .Мультиплексор 12 (фиг. 2) содержит коммутатор 50, элемент ИЛИ 51,дешифратор 52, группу 52. - 52.пвыходов дешифратора 52, группу 53,153.г+1 выходов шины 24 логическихусловий,Коммутатор 15. данных (фиг.З)содержит первый 54, второй 55 блокмагистральных элементов, элементыИ 56, 57,Блок 8 памяти начальных адресовмикропрограмм диагностирования(фиг.4) содержит группу элементовНЕ 58. - 58.5, две, группы резисторов, матрицу элементов И. Блок 8памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования построен напрограммируемой логической матрице,Функционирование устройства можно условно разделить на следующиережимы работы: режим реализации рабочих микропрограмм, режим диагности. рования и восстановления,Режим реализации рабочих микропрограмм,В исходном состоянии все триггеры,счетчик и регистры микропрограммного устройства управления и диагностирования находятся в нулевом состоянии. В регистре 4 микроопераций записан код, содержащий единичное значение в разряде, соответствующеммикрооперации Конец команды навыходе ЗЗ,Работа устройства начинается посигналу "Пуск, поступающему на вход28 устройства и устанавливающемутриггер 7 в единичное состояние, Поединичному сигналу с единичного выхода триггера 7 генератор 9 начинает Формировать на своих выходах40,1 и 40,2 две сдвинутые друг относительно друга последовательноститактовых импульсов Г, иПо тактовому импульсу -, код операции (начальный адрес микропрограммы) заносится в регистр 2. С выхода регистра 2 поступает исполни 5 тельный адрес первой микрокоманды на вход. ПЗУ 1, из которого считывается первая микрокоманда. С выхода 39 конца микроопераций ПЗУ 1 поступают сигнапы микроопераций на вход регист ра 4 и записываются в него по тактовому импульсу. С выхода 47.1 ОУ через блок 17.1 шинных Формирователей, шину 24 логических условий на вход мультиплексора 12 поступают сиг налы значений логических условий, так как на выходе ЗЬ. дешифратора 10,присутствует единичный сигнал. С выхода 35 ПЗУ 1 на вход мультиплексора 12 поступает модифицируемый разряд адреса кода адреса микрокоманды.Одновременно с выхода 48 кода логических условий ПЗУ на вход мультиплексора 12 поступает код логических условий, который осуществля ет выбор значения логического условия, поступающего с выхода 47,1 ОУ.Выбранное значение логического условия с выхода коммутатора 50 поступает одновременно на вход элемента ИЛИ 51 со значением сигнала модифицируемого разряда адреса на входе 53,п+1 информационного входа 24 мультиплексора 12 (см.фиг.2). Если происходит модификация модифицируемого35 разряда адреса, то последовательный ход микропрограммы нарушается и проФ исходит переход микропрограммы в соответствии со значением модифггцируемого разряда адреса. Если модификации модифицируемого адреса нет, то последовательный ход микропрограммы не нарушаетсяТаким образом, происходит формирование кода исполнительного адреса очередной микрокоманды, 45 который проходит через мультиплексор 13 под воздействием нулевых сигналов с выходов 3 и 33 регистра 4, выходов 29 и 30 соответственно триггеров Ь и 5 и записывается в регистр 2 по очеЬ50 редному тактовому импульсу г Вдальнейшем устройство работает аналогично По тактовому импульсуВ регистр 2 записывается исполнительный адрес очередной микрокоманды,по55 тактовому импульсу 2 в регистр 4 записываются сигнально микроопераиий,пос - тупаюшие через иину 25 и блок6.1 шинньсс Формирователей на вход объекта. Режим диагностирования и восстановления,В данном режиме при реализации рабочих микропрограмм с выхода 46 разряда шины 24 логических условий поступает единичный сигнал, который потактовому импульсуосуществляетустановку триггера 6 управления вединичное состояние. По единичномусигналу с единичного выхода 29 триггера Ь с мультиплексора 3 адресапоступает на вход регистра 2 начальный адрес микропрограммы диагностирования с выхода 45 блока 8, и по тактовому импульсу ь код адреса эаписывается в регистр 2. По начальномуадресу микропрограммы диагностирования с выхода регистра 2 на вход ПЗУ 1поступает исполнительный адрес микрокоманды микропрограммы диагностирования, С выхода 39 ПЗУ 1 поступаютсигналы микроопераций на вход регистра 4 и записываются в него по тактовому импульсу г . Сигналы микроопераций с выхода регистра 4 поступают через шину 23 и коммутатор 15. наобъект 14,1. От объекта с выхода47, 1 через шину 24 на вход мультиплексора 2 псступают сигналы логических условий, Б поле кода логических условий ПЗУ 1 задается код этогоусловия, а код адреса модифицируетсязначением проверяемого логическогоусловия,По последней микрокоманде микропрограммы диагностирования, если РУ 14, исправен, с выхода 3 регистра 4 формируется единичный сигналКонец восстановления и с выхода 33 - нулевой сигнал Конец команды .Единичный сигнал "Конец восстановления поступает на вход элемента И 9 и разрешает прохождение очередного тактового импульса г , по,которому триггер Ь сбрасывается в нулевое состояние, По единичному сигналу "Конец восстановления" с выхода 31, нулевому сигналу "Конец команды" с выхода 33 регистра 4, единичному сигналу с выходов 29 и 31 соответственно триггеров Ь и 5 мультиплексор 3 разрешает прохождение кода операций с выхода регистра 3 на вход регистра 2. По очередному тактовому импульсу ,. в регистр 2 записывается код начального адреса рабочей микропрограммы, который поступает на вход ПЗУ. По коду адреса считывает 5 1381506 6ся первая микрокоманда рабочей микропрограммы. Сигналы микроопераций поступают на первый объект.Формирование кода адреса микрокоманды микропрограммы диагностиро 5вания осуществляется аналогично коду адреса микропрограммы рабочеймикропрограммы.При функционировании предлагаемого устройства в режимах реализациирабочих микропрограмм диагностирования и восстановления используютсяобщие области памяти ц ПЗУ. При поступлении нулевого сигнала с выхода29 триггера Ь на вход мультиплексора 2 в устройстве осуществляетсярежим реализации рабочих микропрограмм. Б данном режиме при поступлении сигнала признак ошибки ОУ 14.1проверяется на работоспособность. Вслучае отказа объекта 14.1 при реализации микропрограмм диагностированияи восстановления с выхода 49 ПЗУ 1поступает единичный сигнал Не норнма диагностирования и восстановления на вход элемента И 20 и разрешает прохождение тактового импульсана вход счетчика 11, увеличиваясодержимое последнего на единицу,Навыходе счетчика 11 формируется код,который поступает на вход дешифратора 1 О. На выходах 36.1 и ЗЬ.2 дешифратора 1 О формируются управляющиесигналы, отключающие ОУ 14,1 и подключающие ОУ 4.2. Объект 14.2 начи 35нает функционировать с данным устройством в режиме реализации рабочихмикропрограмм,40В случае отказа ОУ 14.2 подключается следующий объект. При последующих отказах объектов происходят аналогичные подключения. Если при реализации рабочих микропрограмм происхо дит отказ объекта 14,11, то с выхода счетчика 11 по сигналу "Признак ошибки диагностирования и восстановления, поступающему с выхода 49 ПЗУ, формируется сигнал, который сбрасывает триг 50 гер 7 в нулевое состояние, и генератор 9 прекращает выдавать с выходов 40.2 и чО. 1 тактовые импульсы 1, и (Формирование тактовых импульсовОги ,1 прекращается также при пос-.,туплении единичного сигнала Конецработы" с выхода 32 регистра 4, который формируется после реализациивсех рабочих микропрограмм. Формул а и з о б р е т енияМикропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микро- команд, регистр адреса, регистр кода команды, регистр микроопераций,мультиплексор адреса, мультиплексор логических условий, первый триггер управления, триггер пуска, генератор тактовых импульсов, первый и второй Элементы И,причем вход кода команды устройства соединен с первым информационным входом мультиплексора адреса, выход немодифицируемых разрядов адреса поля адреса блока памяти микрокоманд соединен с вторым информационным входом мультиплексора адреса, выход которого соединен с информационнымвходом регистра адреса, выход которого соединен с адресным входом блока памяти микрокоманд, выход модифицируемого разряда адреса поля адреса которого соединен с информационным входом мультиплексора логических условий, выход которого соединен с вторым информационным входом мультиплексора адреса, выходы поля логических условий и поля микроопераций блока памяти микрокоманд соединены соответственно с управлявшим входом мультиплексора логических условий и с информационным входом регистра микро- операций, вход логических условий ф устройства через шину логических условий соединен с информационным входом мультиплексора логических условий, вход пуска устройства соединенс входом установки в "1" триггерапуска, выход которого соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом синхронизации регистра микроопераций и первым входом первого элемента И, выход которого сое-. динен с входом установки в н 0" первого триггера управления, выход вто рого элемента И соединен с входом синхронизации первого триггера управления, о т л и чающее с я тем,что, с целью расширения области применения устройства эа счет обеспечения возможности управления группой объектов при наличии в них отказов, оно содержит второй триггер управления, счетчик, дешифратор, блок памя-ти начальных адресов микропрограмм диагностирования, группу коммутаторов данных, первую и вторую группы шинных формирователей, третий и четвертый элементы И, элемент ИЛИ,причем вход кода команды устройства сое - динен с информационным входом регистра кода команды, выход которого соединен с третьим информационным 10 входом мультиплексора адреса и адресным входом блока памяти начальных адресов микропрограмм диагностирования, выход которого соединен с четвертым информационным входом мульти 15 плексора адреса, первый выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом второго элемента И и с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, выход которого соединен с входом дешифратора, -й выход которого ( = 1, М, где Б количество управляю 1 цих выходов устройства) соединен с входом разреше ния передачи -го шинного формирователя первой группы, выход которого соединен с -м управляющим выходом устройства, второй выход генератора тактовых импульсов соединен с входами синхронизации второго триггера управления, регистра адреса и первым входом четвертого элемента И,выход которого соединен с входом синхронизации регистра кода команды, выход признака конца команды регистра микроопераций соединен с первым управляющим входом мультиплексора адреса и вторым входом четвертого элемента И, выход признака конца восстановле 40 ния регистра микроопераций соединен с вторым управляющим входом мультиплексора адреса и вторым входом первого элемента И, выход которого соединен с входом установки в 11011 вто 45 рого триггера управления, прямой выход которого соединен с третьим управляющим входом мультиплексора адреса, прямой выход первого триггера управления соединен с входом синхронизируемой установки в "1" второго триггера управления, с информационным входом мультиплексора логических условий и с четвертым управляющим входом мультиплексора адреса, вход признака ошибки устройства через шину логических условий соединен с входом синхронизируемой установки в 11 11 первого триггера упр авл ения ,инв ер сный выход которого соединен с вторым входом второго элемента И , выход йриз н ак а конца работы регистра ми кроо пер аций соединен с первым входом элемента ИЛИ , выход поля кода диагностирования и восстановления блока памяти микрокоманд соединен с вторым входом третьего элемента И, выход переполнения счетчика соединен с вторым входом элемента ИЛИ,вход останова устройства соединен с третьим входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с входом установки в 110" триггера пуска, -й выход де - шифратора соединен с входом подключения информационного входа д-го шинного формирователя второй группы к нине логических условий и с первым управляющим входом -го коммутатора данных группы, выход регистра микро- операций соединен через шину микро- операций с -ми информационными выходами устройства, -й информационный вход устройства соединен с информационным входом -го шинного формирователя второй группы, выход которог соединен через шину логических условий с информационным входом мультиплексора логических условий, -й вход-выход устройства соединен с первым входом-выходом -го коммутатора данных, второй вход-выход которого соединен с шиной данных, выход разряда управления регистра микроопераций через шину микроопераций соединен с вторым управляющим входом д-го коммутатора данных.зцзоь42ик усердииснсар фф му ЮУД МЮммух ф1381506 Составитель А.МиТехред Л. Олийнык Корректо едактор И.Рыбче ка Подписи аэ 11 В 5 45 3035 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 УуаО 4 Ф Тираж осударств делам иэо Москва, Ж 4ного кетений5, Раув мнтета СССРоткрытий кая наб., д