Микропрограммное устройство управления /его варианты/

Микропрограммное устройство управления /его варианты/

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к микропрограммным устройствам управления и может быть использовано при построении управляющих систем и микропрограммных автоматов. Целью изобретения является сокращение объема оборудования . С этой целью первый вариант выполнения устройства содержит, кроме блока постоянной памяти, счетчика адреса, регистра микрокоманд и мультиплексора условий, также два элемента И, элемент ИЛИ и элемент НЕ. Второй вариант устройства содержит, кроме блока постоянной памяти, регистра адреса, регистра микрокоманд и мультиплексора условий, также коммутатор, триггер, элемент ИЛИ, три элемента И, три элемента НЕ и сумматор.. 2 с.п. ф-лы, 4 ил. i (Л 4 1C СО 4 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (511 4 G 06 F 9/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3722095/24-24 (22) 03.04.84 (46) 07.07.86. Бюл. Ф 25 (72) Ю.Д.Веленько, А.В,Каташев, И.Н.Коляко, А.Т.Михацкий и В.Н.Петраков (53) 681.325(088 ° 8) (56) Майоров С,А., Новиков Г.И. Принципы организации цифровых машин. —

М.: Машиностроение, 1974, с.215-216, рис. 6.8.

Майоров С.А,, Новщсов Г.И. Принципы органиэации цифровых машин. — М.:

- Машиностроение, 1974, с. 216-218, рис. 6.9. (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТН)

„„SU„„1242943 А 1

i.57) Изобретение относится к микропрограммным устройствам управления и может быть использовано при построении управляющих систем и микропрограммных автоматов. Целью изобретения является сокращение объема оборудования. С этой целью первый вариант выполнения устройства содержит, кроме блока постоянной памяти, счетчика адреса, регистра микрокоманд и мультиплексора условий, также два элемента И, элемент ИЛИ и элемент НЕ, Второй вариант устройства содержит, кроме блока постоянной памяти, регистра адреса, регистра микрокоманд и мультиплексора условий, также коммутатор, триггер, элемент ИЛИ, три элемента

И, три элемента HE и сумматор.. 2 с.п. ф-лы, 4 ил.

1 1242943 2

4О

5О

Изобретение относится к микропрограммным устройствам управления и наиболее эффективно может быть использовано в вычислительной технике, например в 3ВМ, при построении управляющих систем, а также микропрограммных автоматов и особенно эффективно при использовании микрокоманд с соизмеримыми адресными и операционными частями.

Целью изобретения является сокращение объема оборудования за счет такого аппаратного построения каждого варианта устройства, которое позволяет в каждом из них использовать единый способ адресации как условных, так и неусловных мтткрокоманд.

На фиг.1 приведена функциональная схема первого варианта выполнения устройства; на фиг,2 — функциональная схема второго варианта выполнения устройства; на фиг.3 — временная диаграмма работы первого варианта выполнения устройства; на фиг,,4 — временная диаграмма работы второго варианта выполнения устройства.

Микропрограммное устройство управления по первому варианту (фиг.1) содержит блок 1 постоянной памяти микрокоманд, вход которого соединен с выходом счетчика 2 адреса, а выход— с информационными входами регистра

3 микрокоманд и счетчика 2 адреса, мультиплексор 4 условий, выход которого соединен с одним из входов эле— мента И 5, элемент . И 6, один из входов которого соединен с выходом элемента НЕ 1, вход которого соединен с выходом мультиплексора 4 условий, и элемент ИЛИ 8, один из входов которого соединен с выходом элемента И 5, а выход — с входом "+1" счетЧика 2 адреса, вход установки в 0 которого является входом 9 запуска. устрой— ства. Устройство имеет также синхровход 10 первого тактового сигнала, соединенный с входом записи (синхровходом) регистра 3 микрокоматтд, синхровход 11 второго тактового сигнала, соединенный с вторым входом элемента

8, синхровход 12 третьего тактового сигнала, соединенный с вторыми входами элементов И 5 и 6, группу входов

13 условий, соединенную с входами условий (информационными входами) мультиплексора 4, и информационный выход 14, соединенный с второй группой выходов регистра 3, 5 l0

2S

Микропрограммное устройство управления по второму варианту содержит (фиг.2) блок 1 постоянной памяти, информационный выход которого соединен с информационным входом регистра

3 микрокоманд, мультиплексор 4 условий, адресный вход которого соединен с группой выходов регистра 3 микрокоманд, а выход — с одним из входов элемента И 5 непосредственно, а с одним из входов элемента

И 6 — через элемент НЕ 7.

Устройство содержит также элемент

ИЛИ 8 и имеет вход 9 начального запуска, синхровходы 10, 11 и 12 соответственно первого, второго и третьего тактовых сигналов, группу входов

13 условий, соединенных с информационными входами мультиплексора 4, информационный выход 14, соединенный с группой .выходов регистра 3 микрокоманд, регистр 15 адреса, информационный вход которого соединен с информационным выходом коммутатора 16, а вход параллельной записи (синхровход) — с выходом элемента 8, сумматор 17,:выход которого соединен с первым информационным входом коммутатора 16, триггер 18, единичный выход которого соединен с управляющим входом коммутатора 16, второй информационный вход которого соединен с выходом блока 1 памяти; Устройство имеет, кроме того„ элементы НЕ 19 и 20, управляющий выход 21 соединенный с выходом элемента И 6 и информационным входом триггера 18, и элемент И 22.

Микропрограммное устройство управления по первому варианту работает следующим образом.

При поступлении сигнала запуска по входу 9 устройства счетчик 2 адреса устанавливается в нулевое состояние. По нулевому выходному состоянию счетчика 2 в блоке 1 памяти выбирается нулевая линейка (ячейка), содержимое которой с выхода блока 1 поступает на информационные входы регистра 3 и счетчика 2. При этом по входу 10 устройства на вход параллельной записи (синхровход) регистра

3 постуттает тактовый сигнал Си! (фиг.3), по которому содержимое нулевой линейки блока 1 переписывается в регистр 3 ° Причем, пока на входе 9 устройства присутствует сигнал запуска, никакие тактовые сигналы, кроме

Си1, в устройство не поступают.

1242943

Рассмотрим работу устройства (вариант 1) при выполнении неусловной микрокоманды. При снятии сигнала запуска с входа 9 устройство синхронизации (не показано) начинает вырабатывать последующие тактовые сигналы.

При поступлении на вход 11 второго тактового сигнала Си2 (из устройства синхронизации) содержимое счетчика 2 увеличивается на единицу. Сформированный таким образом в счетчике 2 адрес представляет собой адрес следующей микрокоманды текущей микропрограммы, по которому в блоке 1 выбирается следующая линейка (микрокоманда). Содержимое этой линейки поступает на информационный вход регистра

3 и по Си! (вход 10 устройства) переписывается в регистр 3. Следовательно, смена микрокоманд в микропрограммном .устройстве управления происходит по тактовому сигналу Си!, поступающему по входу 10 устройства, а цикл микрокоманды в этом случае включает два тактовых сигнала: Си! и Си2.

Рассмотрим процесс формирования адреса следующей микрокоманды для случая, когда выполняемая микрокоманда условная. При этом код условия выполняемой микрокоманды с выхода регистра 3 поступает на адресный вход (вход А) мультиплексора 4. Одновре— менно код условия с выхода 14 посту— пает в устройство синхронизации, в результате чего на выходе устройства синхронизации за вторым тактовым сигналом Си2 формируется третий тактовый сигнал Си3, который поступает на один из входов элементов 5 и 6 и имеет длительность, меньшую, чем время выборки очередной линейки в блоке 1.

При выполнении условной микрокоманды в устройстве возможны две ситуации: условие выполняется или не выполняется, Условие выполняется, если коду, поступающему с выхода регистра 3 на адресный вход мультиплексора 4, соответствует сигнал логической "1" на соответствующем входе из группы входов 13 условий устройства. В этом случае при поступлении тактового сигнала Си2 по входу 11 устройства на один из входов элемента 8 на выходе последнего появляется сигнал логической "1" с длительностью, равной длительности второго тактового сигнала

Си2. Значение счетчика 2 увеличивается на единицу. Так как условие выполняется, то на выходе мультиплексора 4 присутствует сигнал логической 1 . С поступлением следующего (третьего) тактового сигнала Си3 по выходу 12 устройства значение счетчика 2 увеличивается (во второй раз на данной микрокоманде) на единицу.

Таким образом, за один машинный цикл

10 содержимое счетчика 2 увеличивается на два. И это увеличенное на два содержимое счетчика 2 является адресом следующей микрокоманды для случая, когда выполняемая микрокоманда условная и данное условие выполняется.

Если условие не выполняется, т.е. код условия с выхода регистра 3 на адресный вход мультиплексора 4 и вход устройства синхронизации поступает, а на соответствующем входе из группы входов 13 сигнал логической ю

1 отсутствует, при поступлении тактового сигнала Си2 на вход элемента

8 сигнал логической "1" с выхода элер мента 8 поступает на вход "+1" счетчика 2 и увеличивает его содержимое на единицу, По данному выходному состоянию счетчика 2 в блоке 1 выбирает. ся соответствующая линейка, содержиЗ0 мое которой поступает на информационные входы регистра 3 и счетчика 2.

При поступлении третьего тактового сигнала Си3 по входу 12 устройства на выходе элемента И 5 сохраняется

35 сигнал логического "0", а на выходе элемента И 6 устанавливается сигнал логической "1", который поступает на вход параллельной записи счетчика 2, по которому содержимое выхода блока

40 1 переписывается в счетчик 2 по его информационному входу..Сформированный таким образом в счетчике 2 адрес представляет собой адрес следующей за выполняемой микрокоманды для случая, когда выполняемая микрокоманда условная, но условие не выполняется.

По этому адресу в блоке 1 выбирается соответствующая линейка, которая может располагаться фактически в любом

50 месте блока 1.

Устройство обеспечивает также возможность организации безусловных переходов. В этом случае используется

Один из ВхОдОВ Группы ВхОдОВ 13 и>

M следовательно, код, соответствующий этому входу.

Устройство по второму варианту работает следующим образом.

124?943

Сигнал запуска по входу 9 устройства устанавливает регистр 15 в исходное состояние, а триггер 18 — в нулевое состояние. По исходному выходному состоянию регистра 15 в бло» ке 1 выбирается соответствующая линейка (микрокоманда), содержимое которой поступает на информационный вход регистра 3 и на один из информационных входов коммутатора 16. В момент запуска устройства в него поступают только тактовые сигналы Си1 (фиг ° 4). По переднему фронту тактового сигнала Си1 по входу 10 содержимое выхода блока 1 переписывается в регистр 3 и поступает на выход 14 устройства. Код исходного состояния на выходе регистра 15, устанавливающийся в нем в момент запуска устройства, поступает, кроме того> на груп.пу входов А сумматора 17. При этом

/ выходное состояние сумматора представляет собой арифметическую сумму сигналов, поступающих на его информационные входы А и В и вход переноса

P т.е, А + В +

Микрокоманды, закодированные в блоке 1 и поступающие в регистр 3, делятся на условные и неусловные.

При выполнении неусловной микрокоманды на выходах 2-3 регистра 3 присутствует сигнал логического "0", а при выполнении условной микрокоманды— сигнал логической "1", при этом код условия на входе 13 может присутствовать или отсутствовать ("!" или

"0").

Рассмотрим работу устройства для случая, когда выбранная и переписанная по Си1 в регистр 3 микрокоманда неусловная, т.е. признак условия на выходах 2-3 равен логическому "0".

Следовательно, на группе входов В сумматора 17 и на информационном входе триггера 18 присутствуют сигналы логического "0 1, Нулевое выход. ное состояние триггера 18 переключает выход коммутатора 16 на еro вход

16-2, следовательно, на информационном входе регистра 15 присутствует выходное состояние сумматора 17, которое равно в этом случае А + Р, т.е. А .+ 1, и представляет собой увеличенный на единицу адрес выполняемой микрокоманды, -Сформированный таким образом адрес следующей микрокочанды с поступлением переднего фрон5 0 !

55 та тактового сигнала Си2 через регистр 15 поступает на вход блока для выбора следующей микрокоманды.

Задним фронтом тактовый сигнал Си2 подтверждает нулевое выходное соСтояние триггера 18. Следовательно, при выполнении неусловной микрокоманды осуществпяется естественный (по "+1 ) способ адресации, т.е. адрес следующей микрокоманды равен увеличенному на единицу адресу выполняемой микрокоманды. Смена микрокоманд в устройстве в этом случае происходит по тактовому сигналу Си1, поступающему на вход параллельной записи регистра 3, а цикл микрокоманды включает два тактовых сигнала: Си1 и Си2.

При выполнении условной микрокоманды на выходах 2-3 регистра 3 присутствует сигнал логической "1, а код условия на входе 13 присутствует или отсутствует (условие выполняется или не выполняется). Пусть условие на входе 13, соответствующее коду условия, поступающему на адресный вход мультиплексора 4, отсутствует. На выходе мультиплексора 4 условий в этом случае присутствует сигнал логического "0". В результате на выходе элемента И 5 присутствует сигнал логического "0", который поступает на младший разряд группы входов В сумматора I77, а на выходе элемента И 6 присутствует сигнал логической "1 поступающий на информационный вход триггера 18 и на управляющий выход

21 устройства. Только при наличии сигнала логической "1" на выходе 21 устройства устройство синхронизации вырабатывает следующий (третий) тактовый сигнал, поступающий в устройст. во вслед за Си2. С поступлением Си2 по входу 11 устройства код выходного состояния сумматора 17» равный А +1, через коммутатор 16 поступает на информационный вход регистра 15 и по переднему фронту Си2 переписывается в него. Задним фронтом Си2 триггер

18 переключается в единичное состоя" ние, так как на. его информационном входе присутствует сигнал логической

"1 ". Единичное состояние триггера 18 переключает выход коммутатора 16 на его вход 16-1. Код выходного состояния блока. l представляет собой в этот момент содержимое линейки, выбранной в блоке 1 по последнему выход124?943 ному состоянию регистра 15, равному

А + I. Этот код выходного состояния блока 1 по входу 16-1 коммутатора 16 поступает на информационный вход ре5 гистра 15. С поступлением следующего тактового сигнала СиЗ по входу 12 устройства па вход параллельной записи регистра 15 код выходного состояния блока 1 переписывается в регистр

15 и поступает на вход блока 1 для выбора операционной части следующей микрокоманды. Одновременно .(по СиЗ) триггер 18 возвращается в исходное состояние. f5

Таким образом при выполнении условной микрокоманды и отсутствии условия на входе 13 адрес следующей микрокоманды выбирают в блоке памяти

1 по увеличенному на единицу адресу выполняемой микрокоманды, а затем по полученному таким образом адресу следующей микрокоманды выбирают в блоке

1 операционную часть этой микрокоманды. Смена микрокоманд в блоке 1 происходит в этом случае по тактовому сигналу Си1, поступающему по входу

I0 устройства на вход параллельной записи регистра 3, а цикл микрокоман30 ды в этом случае включает три тактовых сигнала: Си!, Си2 и СиЗ °

Рассмотрим работу устройства при выполнении условной микрокоманды для случая, когда условие, соответствующее коду условия, поступающему на ад- З5 ресный вход мультиплексора 4, выполняется, т.е. на выходе мультиплексора 4 присутствует сигнал логической

"I". Предположим, что микрокоманда, выбранная и переписанная по переднему фронту Си1 в регистр 3, условная, т.е. на выходах 2-3 регистра 3 присутствует сигнал логической "1". В результате на выходе элемента И 5 устанавливается сигнал логической "1" который поступает на младший разряд группы входов В сумматора 17, остальные разряды этой группы входов соединены постоянно с шиной нулевого потенциала устройства (т.е. равны логи-50 ческому "0"). На выходе элемента И 6 присутствует сигнал логического "0", который поступает на информационный вход триггера 18 и на управляющий выход 21 устройства. Выходное состояние сумматора 17 в этом случае равно

;А + В + P, т.е. равно А + 2. С поступлением тактбвого сигнала Си2 по входу ! устройства содержимое сумматора 17 через коммутатор 16 переписывается по переднему фронту Си2 в регистр 15 и поступает на вход блока

1 для выбора следующей микрокоманды.

Таким образом при выполнении условной микрокоманды для случая, когда условие на входе 13 присутствует, адрес следующей микрокоманды формируют путем увеличения на два адреса выполняемой микрокоманды. Смена микрокоманд в блоке 1 происходит в этом случае также по Си1, а цикл микрокоманды включает два тактовых сигнала:

Си! и Си2.

Формула изобретения

I. Микропрограммное устройство управления, содержащее блок постоянной памяти, счетчик адреса, регистр микрокоманд, мультиплексор условий, информационный и адресный входы которого соединены соответственно с входом условий устройства.и информационным выходом регистра микрокоманд, синхровход, информационный вход и информа" ционный выход регистра микрокоманд подключены соответственно к первому синхровходу устройства, информационному выходу блока постоянной памяти и информационному выходу устройства, а информационный вход, выход и вход сброса счетчика адреса соединены соответственно с информационным выходом и адресным входом блока постоянной памяти и входом запуска устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокращения объема оборудования, оно содержит два элемента

И, элемент ИЛИ и элемент НЕ, причем выход мультиплексора условий подключен к входу элемента НЕ и первому входу первого элемента И, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй вход и выход которого подключены соответственно к второму синхровходу устройства и счетному входу счетчика адреса, первый вход и выход второго элемента И соединены соответственно с выходом элемента НЕ и входом параллельной записи счетчика адреса, а вторые входы первого и второго элементов И подключены к третьему синхровходу устройства.

2. Микропрограммное устройство управления, содержащее блок постоянной

1242943 памяти, регистр адреса, регистр микрокоманд, мультиплексор условий, ин— формационный и адресные входы которого соединены соответственно с входом условий устройства и первым информационным выходом регистра микрокоманд, синхровход, информационный вход и первый информационный выход регистра микрокоманд подключены соответственно lp к первому синхровходу устройства, информационному выходу блока постоянной памяти и информационному выходу устройства, а вход сброса и выход регистра адреса соединены соответствен- 1 но с входом запуска устройства и адресным входом блока постоянной памя-. ти, отличающее с я тем, что, с целью сокращения объема оборудования, оно содержит коммутатор, 20 триггер, элемент ИЛИ,. три элемента И, три элемента НЕ и сумматор, вход переноса, первый и второй информационные входы -которого подключены соответственно к шине единичного потек- 25 циала, выходу регистра адреса и выходу первого элемента И, первые входы первого и второго элемента И соедииены с вторым информационным выходом регистра микрокоманд, вторые входы первого и второго элементов И .подключены к выходу мультиплексора условий и первого элемента НЕ, вход которого соединен с выходом мультиплексора условий, первый и второй входы и выход элемента ИЛИ подключены соответственно к второму и третьему синхровходам устройства и синхровходу регистра адреса, выход, первый и второй информационные входы и управляющий вход коммутатора соединены соответственно с информационным входом регистра адреса, выходом сумматора, информационным выходом блока постоянной памяти и выходом триггера, синхровход, информационный вход и вход сброса которого подключены к выходам соответственно второго элемента НЕ, второго элемента И и третьего элемента И, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходомтретьегоэлемента НЕи входомзапуска устройства,а входывторого итретьего элементов НЕподключены соответственнок второму итретьему синхровходамустройства.

1242943

1242943

" " пллллллллпллллпллл.

СИГ 1л .лл и эллл л и г л л

ЖУ П и л л и

"" лпллшлплпшпллл. юплл плл л. лл и и алых Яюб/77. 4 дух 7i 18 ллпппп

Составитель Г.Виталиев

Техред Н.Бонкало

Редактор И.Николайчук

Корректор Е.Сирохман

Заказ 3705/47. Тираж б71 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4