Устройство программного управления

Устройство программного управления

Реферат

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении систем управления технологическими процессами. Технический результат заключается в расширении области применения устройства за счет минимизации числа внешних входов и выходов, требуемых для организации взаимодействия с другими аналогичными устройствами в составе системы управления. Технический результат достигается за счет использования двунаправленных линий (входов/выходов) передачи управления, а также за счет того, что устройство содержит блок памяти микрокоманд, счетчик адреса, регистр микроопераций, коммутатор направления приема адреса, триггер режима, шифратор направления приема управления, дешифратор направления передачи управления, счетчик времени задержки, шину микроопераций, четыре элемента ИЛИ, два элемента И, блок тристабильных элементов, группу элементов И-НЕ, блок элементов запрета и триггер запуска. Для взаимодействия каждой пары устройств в составе системы управления требуется одна физическая линия связи. 6 ил., 1 табл.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может найти применение при построении систем управления технологическими процессами.

Известно модульное устройство для программного управления и контроля, содержащее блок памяти, счетчик адреса, регистр микроопераций, мультиплексоры адреса и логических условий, демультиплексор, два регистра логических условий, регистр номера, два коммутатора, два дешифратора, шифратор, генератор тактовых импульсов, триггеры пуска и управления, блок элементов ИЛИ, группу элементов ИЛИ, два элемента И и два элемента ИЛИ (а.с.1647519 СССР, G 05 B 19/18, опубл. 07.05.91, БИ N17).

Недостатком известного устройства является значительное число внешних входов и выходов, требуемых для организации взаимодействия с другими аналогичными устройствами при построении управляющих систем, вследствие необходимости обмена многоразрядными адресами передачи управления, представленными в параллельном коде.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является устройство для программного управления, содержащее блок памяти микрокоманд, счетчики адреса и времени задержки, регистр микроопераций, коммутатор направления приема адреса, триггер режима, шифратор направления приема управления, дешифратор направления передачи управления, шину микроопераций, элемент запрета, четыре элемента ИЛИ и два элемента И (а.с. 1800445 СССР, G 05 B 19/18, опубл. 07.03.93, БИ N9).

Недостатком данного устройства является узкая область применения, обусловленная избыточным числом внешних входов и выходов, используемых для реализации взаимодействия (передачи управления) с другими аналогичными устройствами при функционировании устройства в составе системы управления.

Технической задачей изобретения является расширение области применения устройства за счет минимизации числа внешних входов и выходов, требуемых для организации взаимодействия с другими аналогичными устройствами в составе системы управления.

Техническая задача решается тем, что в устройство программного управления, содержащее блок памяти микрокоманд, счетчик адреса, регистр микроопераций, коммутатор направления приема адреса, триггер режима, шифратор направления приема управления, дешифратор направления передачи управления, счетчик времени задержки, шину микроопераций, с первого по четвертый элементы ИЛИ, первый и второй элементы И, причем выход первого элемента ИЛИ соединен с управляющим входом счетчика адреса, выход которого подключен к адресному входу блока памяти микрокоманд, выход признака формата которого подключен к K-входу триггера режима и к первому входу второго элемента ИЛИ, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов И, прямой выход триггера режима подключен ко второму входу второго элемента ИЛИ, выход микроопераций блока памяти микрокоманд подключен к информационному входу регистра микроопераций, выход кода времени задержки блока памяти микрокоманд соединен с информационным входом счетчика времени задержки, информационный выход которого соединен с входами третьего элемента ИЛИ, выход которого подключен к управляющему входу счетчика времени задержки, выход переноса которого соединен с входом синхронизации и счетным входом счетчика адреса, информационный вход которого подключен к выходу коммутатора направления приема адреса, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с J-входом триггера режима, а также с прямым и первым инверсным управляющими входами коммутатора направления приема адреса, первый вход синхронизации устройства соединен с входом синхронизации триггера режима и со вторым входом первого элемента И, выход которого подключен к входу синхронизации и счетному входу счетчика времени задержки, второй вход синхронизации устройства соединен со вторым входом второго элемента И, выход которого подключен к входу синхронизации регистра микроопераций, выход адреса/кода передачи управления блока памяти микрокоманд соединен с входами первого элемента ИЛИ, с входом дешифратора направления передачи управления, а также с первым информационным входом коммутатора направления приема адреса, входы/выходы инициализации устройства с первого по (n-1)-й (где n - количество идентичных устройств в составе системы управления) подключены к входам шифратора направления приема управления с первого по (n-1)-й соответственно, дополнительно введены блок тристабильных элементов, группа элементов И-НЕ, блок элементов запрета и триггер запуска, причем выход признака формата блока памяти микрокоманд соединен со вторым инверсным управляющим входом коммутатора направления приема адреса, с инверсным входом блока элементов запрета и с первыми входами элементов И-НЕ группы с первого по (n- 1)-й, вторые входы которых подключены к выходам дешифратора направления передачи управления с первого по (n-1)-й соответственно, а выходы соединены с входами/выходами инициализации устройства с первого по (n-1)-й соответственно, прямой выход триггера режима соединен с управляющим входом блока тристабильных элементов, информационный вход которого подключен к выходу регистра микроопераций, а выход соединен с шиной микроопераций, выход переноса счетчика времени задержки подключен к входу синхронизации триггера запуска, D-вход которого соединен с шиной логического нуля, вход запуска устройства подключен к входу установки триггера запуска, инверсный выход которого соединен с n-м входом шифратора направления приема управления, выход которого соединен с прямым входом блока элементов запрета, выход которого подключен к входам четвертого элемента ИЛИ и ко второму информационному входу коммутатора направления приема адреса.

Сущность изобретения заключается в следующем.

При функционировании устройства - прототипа в составе системы управления для обмена управляющими сигналами (сигналами передачи управления) с другим аналогичным устройством (модулем системы) используются две физические линии связи. Первая из указанных линий служит для выдачи сигнала передачи управления, вторая предназначается для приема сигнала передачи управления от другого устройства. Общее предельное число межмодульных линий связи в системе управления (сложность межмодульного интерфейса), таким образом, составляет (n-1)n.

Поскольку в системе управления, построенной на основе прототипа, возможно только последовательное функционирование различных устройств (параллельная работа устройств имеет место лишь в течение времени межмодульной передачи управления, когда функционирует устройство, передающее управление, и устройство, принимающее управление), одно и то же устройство m_i не может одновременно принимать и вырабатывать сигналы межмодульной передачи управления. Таким образом, передача управляющих сигналов между любой парой устройств m_i и m_j в заданный момент времени может происходить либо в направлении от i-го устройства к j-му, либо от j-го устройства к i-му. Отсюда следует, что при реализации каждого акта передачи управления между устройствами m_i и m_j используется только одна из двух линий, связывающих эти устройства, т.е. имеет место избыточность в числе межмодульных линий связи.

При построении системы управления на основе предлагаемого устройства для обмена сигналами передачи управления между i-м и j-м устройствами (i, j=1, 2,...,n, i j) необходима единственная линия связи. При передаче управления от i-го устройства к j-му линия используется как выходная для i-го устройства и как входная для j-го. При передаче управления в обратном направлении линия является входной для i-го и выходной для j-го устройства. Таким образом, общее предельное число межмодульных линий связи в системе управления снижается в 2 раза и составляет Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена функциональная схема устройства программного управления; на фиг.2 представлены форматы микрокоманд, реализуемые устройством; на фиг.3 показана структурная схема системы управления, построенной на основе шести идентичных устройств; на фиг. 4 даны временные диаграммы работы устройства в режиме запуска, выполнения участка программы и завершения исполнения программы; на фиг.5 изображены временные диаграммы работы устройства в режиме межмодульной передачи/приема управления; на фиг.6 представлен пример, поясняющий процесс функционирования системы управления, изображенной на фиг.3, при реализации гипотетического алгоритма (программы) управления.

Устройство программного управления (фиг. 1) содержит блок памяти микрокоманд 1 с выходами 1.1 микроопераций, 1.2 признака формата, 1.3 адреса/кода передачи управления, 1.4 кода времени задержки, счетчик 2 адреса, регистр 3 микроопераций, коммутатор 4 направления приема адреса, триггер 5 режима, шифратор 6 направления приема управления, дешифратор 7 направления передачи управления, счетчик 8 времени задержки, шину 9 микроопераций, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 элементы ИЛИ, первый 17 и второй 18 элементы И, причем выход элемента ИЛИ 13 соединен с управляющим входом счетчика 2 адреса, выход которого подключен к адресному входу блока 1 памяти микрокоманд, выход 1.2 признака формата которого подключен к K-входу триггера 5 режима и к первому входу элемента ИЛИ 14, выход которого соединен с первыми входами элементов И 17 и 18, прямой выход триггера 5 режима подключен ко второму входу элемента ИЛИ 14, выход 1.1 микроопераций блока 1 памяти микрокоманд подключен к информационному входу регистра 3 микроопераций, выход 1.4 кода времени задержки блока 1 памяти микрокоманд соединен с информационным входом счетчика 8 времени задержки, информационный выход которого соединен с входами элемента ИЛИ 15, выход которого подключен к управляющему входу счетчика 8 времени задержки, выход переноса которого соединен с входом синхронизации и счетным входом счетчика 2 адреса, информационный вход которого подключен к выходу коммутатора 4 направления приема адреса, выход элемента ИЛИ 16 соединен с J-входом триггера 5 режима, а также с прямым и первым инверсным управляющими входами коммутатора 4 направления приема адреса, первый вход 22.1 синхронизации устройства соединен с входом синхронизации триггера 5 режима и со вторым входом элемента И 17, выход которого подключен к входу синхронизации и счетному входу счетчика 8 времени задержки, второй вход 22.2 синхронизации устройства соединен со вторым входом элемента И 18, выход которого подключен к входу синхронизации регистра 3 микроопераций, выход 1.3 адреса/кода передачи управления блока 1 памяти микрокоманд соединен с входами элемента ИЛИ 13, с входом дешифратора 7 направления передачи управления, а также с первым информационным входом коммутатора 4 направления приема адреса, входы/выходы 20.1-20.n-1 инициализации устройства подключены к входам шифратора 6 направления приема управления с первого по (n-1)-й соответственно, а также дополнительно введенные блок 10 тристабильных элементов, группу 11 элементов И-НЕ (11.1-11/n-1), блок 12 элементов запрета и триггер 19 запуска, причем выход 1.2 признака формата блока 1 памяти микрокоманд соединен со вторым инверсным управляющим входом коммутатора 4 направления приема адреса, с инверсным входом блока 12 элементов запрета и с первыми входами элементов И-НЕ 11.1-11.n -1, вторые входы которых подключены к выходам дешифратора 7 направления передачи управления с первого по (n-1)-й соответственно, а выходы соединены с входами/выходами 20.1-20.n- 1 инициализации устройства соответственно, прямой выход триггера 5 режима соединен с управляющим входом блока 10 тристабильных элементов, информационный вход которого подключен к выходу регистра 3 микроопераций, а выход соединен с шиной 9 микроопераций, выход переноса счетчика 8 времени задержки подключен к входу синхронизации триггера 19 запуска, D-вход которого соединен с шиной логического нуля, вход 21 запуска устройства подключен к входу установки (S) триггера 19 запуска, инверсный выход которого соединен с n-м входом шифратора 6 направления приема управления, выход которого соединен с прямым входом блока 12 элементов запрета, выход которого подключен к входам элемента ИЛИ 16 и ко второму информационному входу коммутатора 4 направления приема адреса.

Назначение элементов устройства программного управления (фиг. 1) состоит в следующем.

Блок 1 памяти микрокоманд служит для постоянного хранения и выдачи микрокоманд, входящих в участки программ, закрепленные за текущим устройством. Очередная микрокоманда появляется на выходах блока 1 непосредственно после подачи на его адресный вход соответствующего адреса. В ячейке блока 1, имеющей адрес "00...0", размещена начальная микрокоманда формата Ф_н (фиг.2), соответствующая исходному состоянию устройства (указанная микрокоманда размещается в блоках 1 всех устройств системы управления). Если некоторое устройство реализует конечный участок программы управления, то в ячейке блока 1 этого устройства, имеющей адрес "11...1" (в последней ячейке блока 1), фиксируется конечная микрокоманда формата Ф_к (фиг.2), обеспечивающая приведение устройства в исходное состояние.

Счетчик 2 адреса предназначен для приема, хранения, модификации и выдачи адреса следующей микрокоманды. Счетчик 2 функционирует в одном из двух режимов в зависимости от сигнала на его управляющем входе (V). Если этот сигнал нулевой, то счетчик 2 работает в режиме счета и поступление заднего фронта очередного импульса на его счетный вход и вход синхронизации вызывает увеличение его содержимого на единицу. Если данный сигнал единичный, то счетчик 2 работает в режиме приема информации и появление заднего фронта импульса на его счетном входе и входе синхронизации обусловливает запись в него кода с информационного входа (D). (Вход синхронизации и счетный вход счетчика 2 соединены.) Регистр 3 микроопераций используется для приема, временного хранения и выдачи кодов микроопераций.

Коммутатор 4 направления приема адреса обеспечивает подключение информационного входа счетчика 2 адреса либо к выходу 1.3 блока 1 памяти микрокоманд (если устройство выполняет участок программы), либо к выходу блока 12 элементов запрета (если устройство функционирует в режиме приема управления или запуска).

Триггер 5 режима служит для индикации текущего режима работы устройства. Единичное состояние триггера 5 соответствует рабочему режиму устройства, нулевое состояние определяет нахождение устройства в режиме ожидания запуска или передачи управления.

Шифратор 6 направления приема управления предназначен для формирования адреса приема управления при поступлении сигналов передачи управления от других устройств или сигнала запуска от устройства управления верхнего уровня (УУВУ).

Настройка шифратора 6 и, соответственно, формирование адресов приема управления осуществляется в соответствии с таблицей (которая представлена в конце описания). Активным для шифратора 6 является нулевой (низкий) уровень сигнала. При отсутствии нулевых сигналов на входах шифратора 6 на его выходе присутствует нулевой код, соответствующий отсутствию передач управления. При наличии нулевого сигнала на одном из входов шифратора 6 на его выходе образуется ненулевой адрес приема управления, однозначно соответствующий устройству - инициатору передачи управления. (Указанный адрес аналогично прототипу однозначно определяется номером входа, или направлением, с которого поступает сигнал передачи управления.) Дешифратор 7 направления передачи управления служит для выбора одного из n-1 возможных направлений передачи управления в соответствии с кодом на его входе и формирования единичного сигнала передачи управления на выходе, соответствующем выбранному направлению. Появление единичного сигнала на одном из выходов дешифратора 7 происходит непосредственно после подачи на его вход соответствующего кода передачи управления. При нулевом коде на входе дешифратора 7 на всех его выходах находятся сигналы логического нуля.

Счетчик 8 времени задержки предназначен для отсчета времени обработки (выдачи) микрокоманд. Указанное время (выраженное числом периодов следования импульсов синхронизации, формируемых внешним генератором тактовых импульсов (ГТИ, см. фиг. 3)) определяется разностью 2^r+1- , где - код времени задержки, размещаемый в счетчике 8 (0< < 2^r+1); r - разрядность счетчика 8. Максимальное время обработки микрокоманды задается кодом =00...01; обработка микрокоманды без задержки осуществляется при =11...11.

Счетчик 8 аналогично счетчику 2 адреса работает либо в режиме счета импульсов, либо в режиме приема информации. Переход в первый из указанных режимов происходит при единичном сигнале на управляющем входе (V) счетчика 8; во втором режиме счетчик 8 работает при нулевом сигнале на управляющем входе. (Вход синхронизации и счетный вход счетчика 8 соединены.) Шина 9 микроопераций предназначена для передачи сигналов микроопераций с выходов блоков 10 различных устройств системы управления на входы объекта управления.

Блок 10 тристабильных элементов используется для отключения выхода регистра 3 от шины 9 микроопераций при переходе устройства в режим ожидания.

Группа 11 элементов И-НЕ (11.1-11.n-1) введена для формирования сигналов передачи управления другим устройствам системы управления. Элементы группы 11 имеют выходные каскады с "открытым" коллектором и поэтому выходы этих элементов подключаются к внешним сопротивлениям нагрузки R. Сопротивления R и соответствующие им связи показаны на фиг.1 пунктиром; через U_пит на фиг.1 обозначено напряжение источника питания устройства.

Введение элементов И-НЕ 11.1-11.n-1 с открытым коллектором позволяет использовать входы/выходы 20.1-20. n-1 устройства как для выдачи, так и для приема сигналов передачи управления. Если хотя бы на одном из входов элемента 11.f (f {1,2,..., n-1}) находится нулевой сигнал, то уровень сигнала на входе/выходе 20.f устройства определяется уровнем сигнала, поступающего на данный вход/выход от другого устройства. Таким образом обеспечивается возможность приема сигнала передачи управления по входу/выходу 20.f устройства. Если на входах элемента 11.f происходит совпадение единиц, то на выходе этого элемента устанавливается нулевой сигнал, который определяет уровень сигнала на входе/ выходе 20.f данного устройства и, следовательно, на входе/ выходе 20.g другого устройства, подключенном к входу/выходу 20.f данного устройства.

Блок 12 элементов запрета предназначен для запрещения прохождения информации с выхода шифратора 6 на входы элемента ИЛИ 16 и на второй информационный вход коммутатора 4 при функционировании текущего устройства в режиме передачи управления другому аналогичному устройству.

Элемент ИЛИ 13 предназначен для формирования сигнала - признака режима адресации следующей микрокоманды. При единичном сигнале на выходе элемента 13 реализуется режим принудительной адресации (счетчик 2 настроен на прием информации), при нулевом - режим естественной адресации (счетчик 2 работает в режиме счета).

Элемент ИЛИ 14 служит для объединения сигналов с выхода 1.2 блока 1 и прямого выхода триггера 5 режима.

Элемент ИЛИ 15 служит для формирования сигнала управления счетчиком 8 времени задержки.

Элемент ИЛИ 16 используется для формирования сигнала- признака приема управления.

Элементы И 17, 18 служат для запрещения передачи импульсов синхронизации с входов 22.1 и 22.2 устройства на счетный вход и вход синхронизации счетчика 8 времени задержки, а также на вход синхронизации регистра 3 микроопераций соответственно.

Триггер 19 запуска служит для фиксации сигнала (импульса) запуска системы управления от УУВУ на время инициализации устройства. Введение триггера 19 позволяет исключить требования к наименьшей длительности сигнала запуска системы (длительность данного сигнала должна быть достаточной для надежного переключения триггера 19; максимально допустимая длительность составляет два периода следования импульсов синхронизации).

Входы/выходы 20.1-20. n-1 инициализации устройства используются для выдачи сигналов передачи управления другим аналогичным устройствам и приема сигналов передачи управления от других устройств.

Вход 21 запуска устройства служит для приема сигнала (импульса) запуска системы управления от УУВУ.

Входы 22.1 и 22.2 синхронизации устройства используются для приема серий импульсов синхронизации ₁ и ₂ от внешнего генератора тактовых импульсов ГТИ (фиг.3).

Рассмотрим процесс работы предлагаемого устройства. Учитывая, что устройство предназначено для включения в состав системы управления, его работу будем рассматривать во взаимосвязи с другими аналогичными устройствами (модулями системы).

Первоначально счетчики 2 и 8, регистр 3, триггер 5 и триггер 19 устройства находятся в состоянии логического нуля (фиг. 1). (Цепи при ведения элементов устройства в исходное состояние на фиг. 1 не показаны.) Так как на выходе счетчика 2 присутствует нулевой код, на выходах блока 1 находится начальная микрокоманда формата Ф_н (фиг.2). Поскольку триггер 5 находится в нулевом состоянии, нулевой сигнал с его прямого выхода закрывает блок 10 тристабильных элементов и обеспечивает отключение выхода регистра 3 от шины 9 микроопераций. Этот же сигнал совместно с нулевым сигналом с выхода 1.2 блока 1 формирует нулевой сигнал на выходе элемента ИЛИ 14, закрывая тем самым элементы И 17, 18 и запрещая передачу импульсов синхронизации на их выходы. Так как счетчик 8 установлен в нулевое состояние, на выходе элемента ИЛИ 15 присутствует сигнал логического нуля. Этот сигнал, в свою очередь, воздействует на управляющий вход (V) счетчика 8 и обусловливает работу данного счетчика в режиме приема информации. Учитывая, что на выходе 1.3 блока 1 установлен единичный код (см. фиг.2), на выходе элемента ИЛИ 13 находится сигнал логической единицы. Данный сигнал воздействует на управляющий вход (V) счетчика 2 и настраивает этот счетчик на прием информации. Описанное исходное состояние характерно для каждого из устройств, образующих систему управления.

Поскольку на выходах 1.2 блоков 1 всех устройств системы управления находятся сигналы логического нуля, выходные транзисторы элементов группы 11 заперты и на входах/выходах 20.1-20. n-1 устройств присутствует высокий (единичный) уровень сигнала, обусловленный подключением заказанных входов/выходов к шине питания (U_пит) через внешние сопротивления нагрузки R (см. фиг. 1). Единичные сигналы с входов/выходов 20.1-20.n-1 поступают на входы шифратора 6 с первого по (n-1)-й соответственно и совместно с единичным сигналом, поступающим на n-й вход шифратора 6 с инверсного выхода триггера 19, формируют на выходе шифратора 6 нулевой код (см. таблицу, строка 1). Нулевое состояние выхода шифратора 6 обусловливает нулевое состояние выхода блока 12 элементов запрета.

Процесс функционирования устройства (и системы управления в целом) инициируется импульсом запуска системы, вырабатываемым устройством управления верхнего уровня. Синхронизация работы узлов различных устройств является централизованной и осуществляется единым генератором тактовых импульсов (ГТИ) системы управления (фиг. 3). Генератор вырабатывает две последовательности тактовых импульсов (импульсов синхронизации) ₁ и ₂, сдвинутые друг относительно друга на половину периода. Импульсы ₁ подаются на входы 22.1 устройств, а импульсы ₂ -на входы 22.2 устройств.

Импульс запуска системы управления подается на вход 21 одного из устройств, а именно, на вход 21 устройства m_i, реализующего первую микрокоманду требуемой программы. Импульс запуска с входа 21 устройства m_i поступает на вход установки (S) триггера 19 и устанавливает его в единичное состояние; на инверсном выходе триггера 19 появляется сигнал логического нуля. Нулевой сигнал с инверсного выхода триггера 19 подается на n-й вход шифратора 6 и совместно с единичными сигналами, находящимися на его остальных входах, обусловливает появление на выходе шифратора 6 ненулевого адреса A_i⁰ приема управления от УУВУ (см. табл.), т.е. адреса первой микрокоманды реализуемой программы в блоке 1.

Адрес A_i⁰ с выхода шифратора 6 проходит через открытый блок 12 и далее поступает на второй информационный вход коммутатора 4, а также на входы элемента ИЛИ 16. Так как адрес A_i⁰ является ненулевым, на выходе элемента 16 появляется сигнал логической единицы - признак приема управления. Этот сигнал подается на J-вход триггера 5 и подготавливает данный триггер к переключению в единичное состояние. Одновременно этот же сигнал воздействует на прямой и первый инверсный управляющие входы коммутатора 4 и обеспечивает передачу адреса A_i⁰ через коммутатор 4 на информационный вход счетчика 2.

Очередной импульс синхронизации ₁ c входа 22.1 устройства поступает на вход синхронизации триггера 5 и задним фронтом устанавливает его в единичное состояние. Единичный сигнал с прямого выхода триггера 5 поступает на управляющий вход блока 10 и обеспечивает подключение выхода регистра 3 к шине 9 микроопераций. Этот же сигнал проходит через элемент ИЛИ 14 на первые входы элементов И 17 и 18, открывает указанные элементы и разрешает тем самым прохождение импульсов синхронизации ₁ и ₂ на их выходы.

Очередной импульс ₂ с входа 22.2 устройства подается на второй вход элемента И 18, проходит на его выход и, поступая далее на вход синхронизации регистра 3, задним фронтом фиксирует в этом регистре нулевой код, установленный на выходе 1.1 блока 1.

Следующий импульс ₁ с входа 22.1 устройства поступает на вход синхронизации триггера 5 и подтверждает его единичное состояние. Этот же импульс проходит через открытый элемент И 17 на счетный вход и вход синхронизации счетчика 8. Так как счетчик 8 работает в режиме приема информации (на его управляющем входе находится нулевой сигнал), задний фронт импульса ₁ обеспечивает перезапись единичного кода с выхода 1.4 блока 1 в счетчик 8. Единичный код с информационного выхода указанного счетчика подается на входы элемента 15 и формирует на его выходе единичный сигнал - счетчик 8 переходит в режим счета.

Очередной импульс ₂ вновь вызывает перезапись нулевого кода с выхода 1.1 блока 1 в регистр 3.

Следующий импульс ₁ подтверждает единичное состояние триггера 5. Одновременно этот импульс проходит через элемент И 17 на счетный вход и вход синхронизации счетчика 8 и задним фронтом инициирует увеличение содержимого данного счетчика на единицу. Так как в счетчике 8 находится единичный код ("11. . . 1"), добавление к нему единицы приводит к переполнению счетчика 8. Счетчик 8 возвращается в нулевое состояние и вырабатывает на выходе переноса импульс переполнения p, по форме и длительности идентичный импульсам ₁ и ₂. На выходе элемента 15 снова образуется сигнал логического нуля и счетчик 8 возвращается в режим приема информации.

Импульс p с выхода переноса счетчика 8 поступает на счетный вход и вход синхронизации счетчика 2 и, так как последний функционирует в режиме приема информации, задним фронтом заносит в него адрес A_i⁰, поступающий с выхода коммутатора 4. Адрес A_i⁰ с выхода счетчика 2 подается на адресный вход блока 1 и обеспечивает считывание из блока 1 первой микрокоманды выполняемой программы. Одновременно импульс p подается на вход синхронизации триггера 19 запуска и задним фронтом возвращает его в исходное (нулевое) состояние. На инверсном выходе триггера 19 образуется сигнал логической единицы, соответственно, на выходе шифратора 6 восстанавливается нулевой код. На этом процесс запуска устройства m_i (и системы управления в целом) завершается и устройство (система) приступает к исполнению программы управления.

Дальнейший ход работы устройства полностью определяется форматом считанной микрокоманды.

Временные диаграммы работы устройства в режиме запуска (приема управления) от УУВУ представлены на фиг.4 (слева).

Случай 1. Пусть очередная считанная из блока 1 микрокоманда имеет формат Ф₁ или Ф₂ (фиг.2). В этом случае на выходе 1.1 блока 1 образуется код микроопераций (МО), на выходе 1.3 формируется адресная информация, определяющая способ получения исполнительного адреса следующей микрокоманды, на выходе 1.4 появляется ненулевой код времени задержки (ВЗ), задающий время обработки считываемой микрокоманды, а на выходе 1.2 устанавливается нулевой сигнал - признак формата микрокоманды. Нулевой сигнал с выхода 1.2 блока 1 поступает на второй инверсный управляющий вход коммутатора 4 и совместно с нулевым сигналом с выхода элемента ИЛИ 16, поступающим на первый инверсный управляющий вход данного коммутатора, настраивает его на передачу информации с выхода 1.3 блока 1 на информационный вход счетчика 2. Кроме того, нулевой сигнал с выхода 1.2 блока 1 блокирует элементы И-НЕ группы 11, обусловливая наличие на их выходах сигнала логической единицы.

Очередной импульс синхронизации ₂ через открытый элемент И 18 проходит на вход синхронизации регистра 3 и задним фронтом фиксирует в данном регистре код МО, поступающий с выхода 1.1 блока 1. Далее код МО с выхода регистра 3 через открытый блок 10 передается на шину 9 микроопераций, откуда поступает на вход объекта управления.

Следующий импульс ₁ через открытый элемент И 17 проходит на счетный вход и вход синхронизации счетчика 8 и поскольку последний работает в режиме приема информации, задним фронтом фиксирует в нем код В3 () с выхода 1.4 блока 1. Так как код является ненулевым, на выходе элемента ИЛИ 15 образуется единичный сигнал. Данный сигнал воздействует на управляющий вход счетчика 8 и переводит счетчик 8 в режим счета.

Очередной импульс ₂, проходя через элемент 18 на вход синхронизации регистра 3, вновь фиксирует в указанном регистре код МО.

Следующий импульс ₁ через элемент 17 подается на счетный вход и вход синхронизации счетчика 8 и увеличивает его содержимое на единицу. Если исходный код, записанный в счетчике 8, отличен от единичного, то переполнение счетчика 8 не происходит; соответственно, на выходе элемента 15 сохраняется сигнал логической единицы и счетчик 8 продолжает функционировать в режиме счета. Следующий импульс ₂ снова фиксирует код МО в регистре 3.

Описанным выше образом устройство продолжает функционировать до тех пор, пока в счетчике 8 не будет зафиксирован единичный код. В этом случае по заднему фронту очередного импульса ₁ счетчик 8 переходит в нулевое состояние и вырабатывает на выходе переноса импульс p. Нулевой код, образующийся на информационном выходе счетчика 8, формирует нулевой сигнал на выходе элемента 15 и тем самым обусловливает возврат счетчика 8 в режим приема информации. Импульс p с выхода переноса счетчика 8 подтверждает нулевое состояние триггера 19. Одновременно импульс p поступает на счетный вход и вход синхронизации счетчика 2 и фиксирует в нем исполнительный адрес следующей микрокоманды.

Формирование адреса следующей микрокоманды происходит одновременно с обработкой текущей микрокоманды. Данный адрес может быть получен одним из двух способов в зависимости от кода на выходе 1.3 блока 1 (т.е. от содержимого поля адреса/кода передачи управления текущей микрокоманды (фиг.2)).

1. Если на выходе 1.3 блока 1 находится нулевой код (текущая микрокоманда имеет формат Ф₁), то имеет место естественная адресация следующей микрокоманды. Нулевой код с выхода 1.3 блока 1 поступает на входы элемента ИЛИ 13 и формирует на его выходе нулевой сигнал. Этот сигнал воздействует на управляющий вход (V) счетчика 2 и переводит счетчик 2 в режим счета. Импульс p с выхода переноса счетчика 8 поступает на счетный вход счетчика 2 и задним фронтом увеличивает его содержимое - адрес текущей микрокоманды - на единицу.

2. Если на выходе 1.3 блока 1 присутствует ненулевой код (текущая микрокоманда имеет формат Ф₂), то имеет место принудительная адресация следующей микрокоманды. В этом случае код с выхода 1.3 блока 1, интерпретируемый как адрес принудительного перехода (A_пп), формирует единичный сигнал на выходе элемента 13 и тем самым переводит счетчик 2 в режим приема информации. Одновременно данный код (адрес A_пп) проходит через открытый коммутатор 4 на информационный вход счетчика 2. Импульс p с выхода переноса счетчика 8 подается на вход синхронизации счетчика 2 и фиксирует в нем адрес A_пп.

Исполнительный адрес следующей микрокоманды с выхода счетчика 2 поступает на адресный вход блока 1 и обеспечивает считывание следующей микрокоманды программы. Процесс обработки считываемой микрокоманды аналогичен описанному выше.

Временные диаграммы работы устройства в рассмотренном режиме показаны на фиг.4.

Случай 2. Если очередная считанная из блока 1 микрокоманда имеет формат Ф₃ (фиг. 2), то устройство m_i переходит в режим передачи управления другому аналогичному устройству системы управления. На выходе 1.1 блока 1 образуется код МО, на выходе 1.2 появляется единичный сигнал - признак формата микрокоманды, на выходе 1.4 формируется код "11...10", а на выходе 1.3 устанавливается код передачи управления (КПУ). Код передачи управления представляет собой двоичный код номера входа/выхода инициализации i-го устройства, к которому подключено устройство, принимающее управление, и, таким образом, аналогично прототипу может рассматриваться как код направления передачи управления.

Единичный сигнал с выхода 1.2 блока 1 поступает на инверсный вход блока 12 элементов запрета и запрещает прохождение информации с выхода шифратора 6 через этот блок; на выходе блока 12 устанавливается нулевой код. Этот же сигнал открывает элементы группы 11. Одновременно единичный сигнал с выхода 1.2 блока 1 подается на K-вход триггера 5, подтверждает единичный уровень сигнала на выходе элемента ИЛИ 14 и, поступая также на второй инверсный управляющий вход коммутатора 4, блокирует передачу информации с выхода 1.3 блока 1 на информационный вход счетчика 2. Поскольку на выходе блока 12 присутствует ну