Устройство микропрограммного управления

Устройство микропрограммного управления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз .Советскик

Соцналистическик . Республик

<> аОЗ086 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 280881 (21) 3354595/18-24

1И}М Кл з с присоединением заявки ¹G 06 F 9/22

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет{53) УДК 681.325

- (088.8) Опубликовано 070383. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 070383 (72) Автор изобретения

В.Г. Сергеев

Институт электронных управляющих машин

{71) 3 а яв итель (54) УСТРОЙСТВО ИИКРОПРОГРАИМНОГО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к средствам автоматического койтроля цифровых объектов. Оно может быть использовано в программируемых генераторах тестов и в различных устройствах высокочастотной функциональной проверки узлов и блоков ЭВИ и других средств цифровой техники при их производстве и техническом . обслуживании.

Известно устройство, в котором каждая ячейка буферного ЗУ служит для хранения не только соответствующего тестового набора, но и микрокоманды, с помощью которой программируется работа устройства в текущем такте проверки и может задаваться адрес следующего набора, число циклов его.повторения и т.п. Таким образом, устройство управления распо« лагает блоком памяти микропрограммы, имеющим общие цепи адресации с буферным ЗУ тестов. Помимо этого блока в устройство управления входит блок выборки, связанный с буферным

Эу и блоком памяти микропрограмм, регистр и дешифратор команды, выходы которого связаны с входами всех блоков устройства, и счетчик циклов, который связан с блоком выборки 1 .l

Недостаток этого устройства сос- тоит в том, что в нем не предусмотрена возможность управления микропрограммой со стороны объекта .контроля. Многие сложные объекты, содер:жащие микропроцессоры и другие типы

ВИС, имеют встроенные автогенераторы синхронизации и допускают лишь асинхронный обмен данными с генера" тором тестовых последовательностей.

При таком способе обмена подача

/ очередного тестового набора на объект или считывание его выходных данных возможно только после полу- . чения от объекта соответствующих сигналов об окончании предыдущей операции или запросов на обмен данными. Поскольку момент готовности объекта к обмену, а также направление Обмена (прием или выдача данных) могут быть заранее не известны, генератор тестовых последовательнос- . тей должен иметь возможность переходить в.режим ожидания.

Наиболее близким к изобретению является устройство, которое содержит блок памяти микропрограмм, связанный с ним блок выборки, регистр

1003086 мационному входу устройства, первый

З% выход блока синхронизации соединен с информационными входами блока приоритета и мультиплексора, выход блока приоритета соединен с вторым информационным входом блока выборки

4О микрокоманд, второй выход блока синхронизации подключен к информационному входу блока контроля, выход которого соединен с первым установочным входом регистра состояний, 4 второй установочный вход которого подключен к второму управляющему входу устройства, выход переполнения счетчика циклов соединен с четвертым управляющим входом блока выборки микрокоманд, второй стробирующий

z вход которого соединен с вторым управляющим входам устройства, выход регистра микрокоманд соединен с информационным входом регистра управления, управляющий вход которого подключен к выходу дешифратора мик рокоманд, а выход - к второму инФормационному выходу устройства.

Блок синхронизации запросов содержит группу триггеров, группу элементов И-НЕ, группу элементов ИЛИ причем выход элемента И-НЕ группы ,подключен к второму входу блока и к единичному входу триггера. группы, к нулевому входу которого подключен

65 второй выход блока и выход элемента и дешифратор команды, тактовый генератор, выход которого подключен к входам дешифратора и блока выбор-, ки, вязанные с блоком выборки регистр состояния и счетчик циклов, мультиплексор, один из входов которого вместе с входом счетчика циклов соединен с выходом дешифратора, блок приоритета, выходы которого связаны с выходами мультиплексора и регистра состояний, а входы, че-. рез буферные схемы — с выходами проверяемого объекта. Входы и выходы блока памяти и регистра состояний связаны с шиной данных устройства, другие входы регистра состояний, выходы дешифратора и блока выборки— с шиной управления устройства.

Преимуществом известного устройства является возможность управления микропрограммой, а следовательно, и процессом контроля со стороны проверяемого объекта, что обеспечивает изменение последовательности действий устройства с помощью условных переходов и обращений к подпрограммам в зависимости от состояний управляющих выходов объекта, воздействующих на блок выборки через блок приоритета и мультиплексор.

Недостаток известного устройства состоит в том, что для реализации такого управления со стороны объекта в микропрограмме должны присутствовать дополнительные команды опроса управляющих выходов объекта, а также управления мультиплексором для выбора условий перехода, которые. чередуются с командами подачи тестовых наборов на объект и проверки его реакции и, следовательно, снижают рабочую частоту генератора тестовых последовательностей. Данный недостаток еще больше усиливается, если генератор предназначается для проверки объектов методом сравнения с эталонным объектом. Поскольку в . этом случае проверяемый и эталонный объекты работают асинхронно по отношению друг к другу, то возникает необходимость ожидания и фиксации моментов совпадения определенных управляющих сигналов на выходах обои .объектов, в результате чего число дополнительных микропрограмм возрастает и частота проверки снижается еще в 1,5-2 раза.

Целью изобретения является повышение быстродействия устройства уп" равления.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство микропрограммного управления, содержащее блок памяти микрокоманд, блок выборки микрокоманд, регистр микрокоманд, дешифратор макрокоманд, тактовый генератор, регистр состояния, счетчик циклов, блок приоритета и мультиплексор, причем управляющий вход блока памяти микрокоманд соединен с выходом блока выборки микрокоманд, информационный вход -. с первым инФормационным входом устройства, а

5 выход - c первым информационным выходом устройства и входом регистра микрокоманд, выход которого соединен с информационными входами дешифратора микрокоманд и счетчика циклов, 10 с первым информационным входом блока выборки микрокоманд и с управляющим входом мультиплексора, выход которого подключен к первому управляющему входу -выборки микрокоманд, выход тактового генератора подключен к первому стробирующему входу блока выборки микрокоманд и к стробирующему входу дешифратора микрокоманд, а вход — к первому выходу регистра состояния, второй выход которого соединен с вторым управляющим входом блока выборки микрокоманд, выход дешифратора микрокоманд соединен с управляющим входом блока приоритета, с третьим управляющим входом блока выборки микрокоманд, со счетным входом счетчика циклов и с управляющим выходом устройства, введены блок син. хронизации запросов, блок контроля запросов и регистр управления, причем управляющий вход блока синхронизации запросов подключен к первому управляющему входу устройства, ии формационный вход — к второму инфор1003086

ИЛИ группы, первый вход которого соединен с первым входом элемента

И-НЕ группы с информационным входом блока, второй вход - с вторым входом элемента И-НЕ группы с управляющйм> входом блока, прямой и инверсный выходы триггера группы подключены к первому выходу блока.

Блок контроля запросов содержит счетчик, старший разряд которого подключен к выходу блока, выход 30 старт-стопного генератора импульсов соединен с входом синхронизации счетчика, вход сбрЬса которого соединен с входом старт-стопного генератора импульсов и с выходом .эле- 15 мента И-НЕ, входы которого соединены с выходами элементов И-HE группы соответственно, входы которых соединены с информационным входом блока. . На фиг.l представлена структурная 20 схема устройства микропрограммного управления) на фиг.2 представлена принципиальная схема: а — блока контроля запросов, б — блока синхронизации запросов; на фиг.3 — функ 25 циональная схема блока выборки; на фиг.4 - вариант схемы блока приоритета на четыре запроса; на фиг.5 схема генератора.

Устройство содержит блок памяти

1 микрокоманд, блок 2. выборки микрокоманд, регистр 3 микрокоманд, дешифратор 4 микрокоманд, тактовый генератор 5, регистр 6 состояния, счетчик 7 циклов, регистр 8 управления, информационный выход 9 устройства, управляющий выход 10 устрой. ства, управляющий вход ll устройства, информационный вход 12 устройства, блок 13 синхронизации запросов, блок 14 контроля запросов,муль- 40 типлексор 15, блок 16 приоритета, управляющую шину 17 устройства, информационный вход 18 устройства.

Блок 13 синхронизации запросоы (фиг. 2б)..содержит гРУппУ тРиггеРов 45

19, группу элементов И-HE 20, группу элементов ИЛИ 21 ° Блок 14 контроля (Фиг.2а) содержит группу элементов

И-НЕ 22, элемент И-HE 23, стартстопный генератор 24 импульсов, счетчик 25. Блок 2 выборки (фиг.3) содержит счетчик 26 адресов, предназначенный для адресации блока 1 памяти микропрограмм, формирователи 27. .сигналов чтения-записи для блока 1 и узел 28 определения следующего адреса команды. В состав схемы 28 входит дешифратор 29 условий перехода и формирователи 30 сигналов управления счетчиком 26.

Блок 16 (фиг. 4 ) содержит регистр 60

31 запросов, узел 32 приоритета и дешифратор 33 адреса. Регистр 31 образован триггерами 34 и элементами

ИЛИ 35. В состав схемы приоритета

: 32 входят триггеры 36 и элементы

И-НЕ 37. Шифратор 33 содержит элементы И-НЕ 38 и элемент ИЛИ 39. Генератор 24 (фиг.5) содержит элементы ИЛИ-НЕ 40 и элемент 41 задержки.

Предлагаемое устройство микропрограммного управления работает следующим образом.

От входящей в состав генератора тестовых последовательностей ЭВМ или .просто от устройства ввода в блок 1 памяти через вход 18 загружается микропрограмма, определяющая все действия генератора, непосредственно связанные с проверкой конкретного объекта. В простейшем случае в каждом такте проверки исполь",уется одна и та же циклически повторяемая микропрограмма, которая выполняет функции подготовки (генерирование или выборка нз буферного ЗУ) тестового набора для текущего такта проверки, переключения (если необходимо) каналов генератора, связанных с двунаправленными выводами проверяемого и эталонного объектов, на прием или передачу данных, подачи тестового набора на входы обоих объектов, сравнения в текущем такте реакции обоих объектов.

Эти функции выполняются специальными блоками генера.-ора тестовых последовательностей (блок хранения и генерирования тестов, блок сравнения). Устройство микропрограммного управления задает лишь соответствующие операции в указанных блоках с помощью сигналов, передаваемых по шине 17.

Если проверяемый объект.синхрон.ный, то дополнительной Функцией микропрограммы является задание на управляющие входы проверяемого н эталонного объектов синхросигналов в соответствии с заданной временной диаграммой, если объект асинхронный, то — реализация алгоритма асинхронного обмена данными с объектами .. согласно требованиям их интерфейса.

Эти дополнительные функции выполняются непосредственно устройством .управления по соответствующим командам, выбираемым из блока 1 памяти.

Выборка команд микропрограммы в каждом такте проверки объекта организуется следующим образом.

Под действием синхроимпульсов, поступающих от тактового генератора

5, блок 2 выборки задает адрес команды и управляющие сигналы блоку 1.

Блок 1 произвОдит чтение команды и ° передает ее в регистр 3. Дешифратор

4 расшиФровывает разряды кода операции команды и по синхроимпульсам генератора 5 выдает во все блоки устройства и на шину 17 управляющие си гн алы.

1003086

По этим сигналам блок 2 выборки обеспечивает подготовку адреса следующей команды, а регистр 6 состояния фиксирует особые ситуации при выполнении текущей команды (например, неравенство реакции проверяемо5 го и эталонного объектов), требующие изменения или прерывания процесса проверки.

В командах организации циклов используется также счетчик 7. При выборке любой такой команды содержимое счетчика уменьшается на единицу.

При переходе счетчика в нулевое состояние в блок 2 выборки выдается сигнал, который изменяет логику под- 15 готовки следующего адреса в этом блоке. Запись числа циклов в счетчик

7 производится путем передачи в него соответствующего поля команды из регистра 3. Аналогичным образом за- Я) дается адрес условного или безуслов" ного перехода блоку 2 выборки. .Подача синхронизирующих и других сигналов на выходы 9 осуществляется с помощью регистра 8 управления. 25

Это делается соответствующей последовательностью команд, каждая из которых содержит специальное поле данных, передаваемых в регистр 8.

При организации асинхронного 30 обмена данными с проверяемым и эталонным блоком устройство работает следующим образом.

Сигналы окончания операций и запросы на обмен данными поступают с выходов 11 и 12 в блок 13 синхронизации запросов. Сигналы с любой пары одноименных выходов объектов подаются на соответствующий канал блока 13 и через элементы И-HE 20 и ИЛИ 21 воздействуют на триггер 19.

Состояние этого триггера изменяется только если оба сигнала перешли в новое и притом одинаковое состояние.

Таким образом, изменение состояния триггера 19 свидетельствует о том, 45 что сигнализируемое соответствующими управляющими выходами объектов событие (например, окончание предыдущей операции) произошло и в проверяемом и в эталонном объекте. 50

Любое изменение состояния триггера 19 в любом из каналов блока 13 фиксируется блоком 16 как очередной запрос со стороны проверяемого и эталонного объектов. Блок 16 выби- 55 рает запрос с наивысшим приоритетом. и формирует соответствующий ему адрес блока 1 памяти, с которого начинается часть микропрограммы, обслуживающая этот запрос. В нужных 60 точках микропрограммы (эти точки отмечаются соответствующим признаком в командах) производится опрос блока 16. Если в этот блок не поступило запросов от блока 13, то выполнение микропрограммы приостанавливается путем прерывания работы так- . тового генератора 5 и устройство переходит в режим ожидания запроса.

Если имеется какой-нибудь из запросов, то подготовленный блоком 16 адрес передается в блок 2 выборки, вызывая тем самым переход к новой последовательности команд. Одновременно производится сброс обработанного запроса в регистре блока 16, что позволяет этому блоку сформировать адрес для следующего из имеющихся запросов более низкого приоритета.

Если, например, обработанный блоком 16 запрос, является запросом на прием данных в проверяемый и эталонный объекты, то выполняемая далее последовательность команд пе-. редает на информационные входы обоих объектов очередной тестовый набор и, затем, на соответствующие их управляющие входы (через регистр 8 управления) - сигнал ответа о передаче данных.

Если запрос требует приема данных от объектов, то делается сравнение состояния информационных входов проверяемого и эталонного объектов и вырабатывается ответ о приеме данных.

Если при обработке того или иного запроса необходим анализ состояния остальных управляющих выходов проверяемого и эталонного объекта, то с помощью соответствующих команд микропрограммы производится опрос триггеров 19 блока 13 синхронизации запросов. Состояние опрашиваемого триггера передается мультиплексором

15 в блок 2 выборки и используется в качестве условия при определении адреса следующей команды.

Блок 13 синхронизации запросов вырабатывает запрос в блок 16 приоритета только при совпадении значений сигналов на одноименных управляющих выходах проверяемого и эталонного объектов. Однако из-за неисправности проверяемого объекта, такое совпадение вообще может не произойти либо оно возникает с слишком большой задержкой. Обе эти ситуации фиксируются блоком 14 контроля запросов, который обнаруживает любое несовпадение значений любой пары одноименных управляющих выходов проверяемого и эталонного объекта и, если оно существует дольше заданного промежутка времени, вырабатывает сигнал в регистр 6 состояния, свидетельствующий о неисправности проверяемого объекта.

Несовпадение значений управляющих выходов фиксируется элементами И-НЕ

И-HE 22 блока 14 ° При любом несовпадении на выходе элемента И-НЕ 23

1003086

Формула изобретения возникает сигнал 1, который включает генератор 24 импульсов. Импульсы генератора 24 подсчитываются . счетчиком 25. Если несовпадение длится достаточно долго, то происходит переполнение счетчика н сигнал йереполнения воздействует на регистр

6 состояния. В противоположном случае до переполнения счетчик сбрасывается в нуль сигналом 0 на выходе элемента И-HE 23 и генератор 24 останавливается.

Главным технико-экономическим преимуществом предлагаемого устройства, по сравнению с известным является более высокое быстродействие. 15

В наиболее простом случае, когда у объекта для организации асинхронного обмена имеются только два управляющих выхода (запросы на прием и выдачу данных) и два входа (отве- 2() ты о приеме и выдаче), в предлагаемом устройстве для одной передачи данных между генератором тестовых последовательностей к эталонным и проверяемым объектам требуется две команды в 25 микропрограмме. Одна из них обеспечивает подачу тестового набора на входы обоих объектов или прием и сравнение их реакций, а другая --выдачу ответа в объекты о выполнении обмена. В известном устройстве в том же случае необходимо четыре команды, так как кроме укаэанных двух

Iкоманд требуется еще две: одна — условный переход по состоянию управляющего выхода проверяемого объекта, другая — условный переход по состоянию управляющего выхода эталонного объекта.

При выполнении предлагаемого устройства на элементах ТТЛ Шотки, нап- 4О ример, серий К531, К589 со средней задержкой 3 нс на вентиль, время подготовки адреса команды блоком 2, считая с момента появления запросов на выходах ll 12 объектов, состав- 45 ляет около 60 нс. Применение в блоке

ЭСЛ ЗУ позволяет получить минимальную длительность цикла одной команды 10С-120 нс. Тогда продолжительность операции обмена данными с объ- 5О ектом у предлагаемого устройства равна 23100 нс+60 нс =260 нс, а у известного устройства (при той же элементной базе) — 4Х100 нс = 400 нс.

Таким образом, предлагаемое уст- у ройство обеспечивает в 1,54 раза ,большую скорость обмена, а следовательно, и во столько же раз большую частоту проверки.

1. устройство микропрограммного управления, содержащее блок памяти микрОкОманд р блОк выбОрки микрОкО- 65 манд, регистр микрокоманд, дешифратор микрокоманд, тактовый генератор, регистр состояния, счетчик циклов, блок приоритета и мультиплексор, причем управляющий вход блока памяти мнкрокоманд соединен с выходом, блока выборки микрокоманд, информационный вход — с первым информационным входом устройства, а выход — с первым информационным выходом устройства и входом регистра микрокоманд, выход которого соединен с информационными входами дешифратора микрокоманд н счетчика циклов, с первым информационным входом блока выборки микрокоманд и с управляющим входом мультиплексора, выход которого подключен к первому управляющему входу блока выборки микрокоманд, выход тактового генератора подключен к первому стробирующему входу блока выборки микрокоманд и к стробнрующему входу дешифратора микрокоманд, а вход — к первому выходу регистра состояния, второй выход которого -соединен с вторым управляющим входом блока вы борки микрокоманд, выход дешифратора

,микрокоманд соединен с управляющим входом блока приоритета, с третьим управляющим входом блока выборки микрокоманд, со счетным входом счетчика циклов и с управляющим выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены блок синхронизации запросов, блок контроля запросов и регистр управления, причем управляющий вход блока синхронИзации запросов подключен к первому управляющему входу устройства, информационный вход - к второму инФормационному входу устройства, первый выход блока синхронизации соеди1 нен с информационными входами блока приоритета и мультиплексора, выход блока приоритета соединен с вторым информационным входом блока выборки микрокоманд, второй выход блока синхронизации подключен к информационному входу блока контроля, выход которого соединен с первым установочным входом регистра состояния, второй установочный вход которого подключен к второму управляющему входу устройства, выход переполнения счетчика циклов соединен с четвертым управляющим входом блока выборки микрокоманд, второй стробирующий вход которого соединен с вторым управляющим входом устройства, выход регистра микрокоманд соединен с информационным входом регистра управления, управляющий вход которого подключен к выходу дешифратора микрокоманд, а выход - к второму информационному выходу устройства.

12

1003086

11.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок синхронизации запросов содержит группу триг еров, группу элементов И-НЕ, группу элементов ИЛИ, причем выход элемента И-НЕ группы подключен к второму выходу блока и к единичному входу триггера группы, к нулевому входу которого подключен второй выход блока и выход элемента ИЛИ группы, первый вход которого соединен с первым входом элемента И-HE группы и с информационным входом блока, второй вход - с вторым входом элемента И-НЕ группы и с управляющим входом блока, прямой и инверсный выходы 15 триггера группы подключены к первому выходу блока.

3. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок конт20 роля запросов содержит счетчик, стар: ший разряд которого подключен к вы- . ходу блока, выход старт-стопного генератора импульсов. соединен с входом синхронизации счетчика, вход сброса которого соединен с входом старт-стопного генератора импульсов и с выходом элемента И-НЕ, входы которого соединены с выходами элементов И-НЕ группы соответственно, входы которых соединены с информационным входом блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 642708, кл. G 06 F 11/00, .1976.

2. Патент ФРГ.9 2914128, кл. G 01 9.- 31/28, опублик. 1978 (прототип).

1003086

1003086

dmЛ

<РюХ

Составитель Л.,Логачева

Редактор Л. Филиппова Техред M.Tenep . Корректор О.Билак

Ю

Эакаэ 1554/32 1 ираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;,. д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4