Микропрограммное устройство управления

 

МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ, .содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд , генератор тактовых импульсов , блок контроля условий, первый и второй счетчики и шифратор, содержащий входной дешифратор, п элементов ИЛИ (и 1,2,...) и (vi-1)/2 л дешифраторов, причем первая группа входов блока контроля условий соединена с группой выходов кода адреса регистра микрокоманд, группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой информационных выходов регистра адреса, группа информационных входов которого соединена с группой выходов блока контроля условий, вторая группа входов которого является группой входов кода логических условий устройства, группа выходов кода операции регистра микрокоманд является группой выходов кода операций устройства, вход разрешения записи регистра микрокоманд соеда1нен с входами разрешения записи первого и второго счетчиков и выходом заема второго счетчика счетный вход которого соединен со, счетным входом первого сметчика, входом синхронизации регистра микрокоманд, входом синхронизации регистра адреса и выходом генератора тактовых импульсов, вход установки в О р.егистра адреса является входом начальной установки устройства и соединен с входом установки в О второго счетчика, групг па информационных входов которого соединена с второй группой информационных выходов блока памяти микрокоманд , третья группа информационных выходов которого соединена с групV ) пой информационных входов первого счетчика, группа информационных выходов которого соединена с входами (и -1) /2 дешифраторов, группа выходов кода управления регистра микрокоманд соединена с.группой входов входного дешифратора, выходы i-го дешифратора (,2,..., (и-1)/2) соединены соответственно с i -ми входами п элементов ИЛИ, выходы которых являются управляющими выходами устOi ройства, стробирующий вход г-го дешифратора соединен с г-м выходом ;входного дешифратора, о т л и ч а ющ е ее я тем, что, с целью упрощения устройства, выход бита управления формированием управляющих сигналов регистра микрокоманд соединен j с входом управления направлением сче;та первого счетчика.

11161 А

69) (И) союз советских

, сОцИАлистических

РЕСПУБЛИК у G 06 F 9/22 (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

° ГОСУДМ СтвЕНКЫЙ HOMHTET СОСР

00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21,) 3603454/24-24 (22) 10.06.83 (46) 30.08.84. Бюл.У 32 (72) Ю.Я.Пушкарев и Д.В.Полонский (53) 681..325(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 949657, кл. G 06 Р 9/22, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Н 3502484/18-24, кл. G 06 Р 9/22 (прототип). (54)(57) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕНИЯ,;содержащее блок памяти микрокоманд, .регистр адреса, регистр микрокоманд, генератор тактовых импульсов, блок контроля условий, первый и второй счетчики и шифратор, содержащий входной дешифратор, и элементов ИЛИ (n=1,2,...) и (1-1)1 /2 дешифраторов, причем первая группа входов блока контроля условий соединена с группой выходов кода адреса регистра микрокоманд, группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой информационных выходов регистра адреса, группа информацион" ных входов которого соединена с группой выходов блока контроля условий, вторая группа входов которого является группой входов кода логических условий устройства, группа выходов кода операции регистра микрокоманд является группой выходов кода операций устройства, вход разрешения запи-. си регистра микрокоманд соединен с входами разрешения записи первого и второго счетчиков и выходом заема второго счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом первого счетчика, входом синхронизации регистра микрокоманд, входом синхронизации регистра адреса и выходом генератора тактовых импульсов, вход установки в "0" регистра адреса является входом начальной установки устройства и соединен с входом установки в "0" второго счетчика, груп-. па информационных входов которого соединена с второй группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, третья группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого счетчика, группа информационных вы1 ходов которого соединена с входами (и-1)! /2 дешифраторов, группа выхоЪ дов кода управления регистра микрокоманд соединена с, группой входов входного дешифратора, выходы i -го дешифратора (i 1,2,..., (e -1)! /2) соединены соответственно с ь -ми входами ti элементов ИЛИ, выходы которых являются управляющими выходами устройства, стробирующий вход i-ro дешифратора соединен с i-м выходом ,входного дешифратора, о т л и ч а ю-. щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, выход бита управления формированием управляющих сигналов регистра микрокоманд соединен с входом управления направлением счета первого счетчика.

111 1161

Изобретение относится к области автоматики и вычислительной техники, в частности к микропрограммным устройствам управления, и может быть использовано в цифровых вычислительных системах, а также терминальной аппаратуре.

Известно микропрограммное управляющее устройство, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, регистр адреса, блок проверки условий, группу элементов И, регистр блокировки, генератор импульсов, элемент И 1,13 .

Недостатком данного устройства является ограниченный набор комбинаций микроприказов, выдаваемых в каждой отдельной микрокоманде.

Наиболее близким по технйческой сущности к предлагаемому является микропрограммное управляющее устройство, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд,генератор тактовых импульсов, блок контроля условий, первый и второй 25 счетчики и шифратор, причем первая группа входов блока контроля условий соединена с группой выходов кода адреса регистра микрокоманд, группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой информационных выходов регистра адреса группа информационР

35 ных входов которого соединена с груп-. пой выходов блока контроля условий, вторая группа входов которого соеди нена с группой входов кода логических условий устройства, группа выхо- 4О дов кода операций регистра микрокоманд соединена с группой выходов кода операций устройства, а группа выходов шифратора соединена с группой управляющих выходов устройства, пер- . .вая группа входов шифратора соединена с группой выходов кода управления регистра микрокоманд, вход разреше-. ния записи которого соединен с входами разрешения записи первого и второ«50 го счетчиков и с выходом заема второго счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом первого счетчика, с входом синхронизации регистра микрокоманд, с выходом генератора тактовых импульсов и входом

55 синхронизации регистра адреса, вход установки в ноль которого соединен с входом начальной установки устройства и с входом установки в ноль второго счетчика, группа информационных входов которого соединена с второй группбй информационных выходов блока памяти микрокоманд, третья группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого счетчика, группа . информационных выходов которого соединена с второй группой входов шифратора. Шифратор содержит входной дешифратор и элементов ИЛИ (@=1

2,...) и (n-1) дешифраторов, причем выходы j-го дешифратора (j=l, 2,, (п-1)! ) соединены соответственно с 1-ми входами и элементов

ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с выходами группы выходов шифратора, группа входов (a -1), ! дешифраторов соединена с второй группой входов шифратора, управляющий вход j-ro дешифратора соединен с

j-м выходом входного дешифратора, группа входов которого соединена с первой группой входов шифратора 21.

Недостатком данного устройства является его сложность, обусловленная.большим оборудованием шифратора.

Цель изобретения — упрощение устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммном устройстве управления, содержащем блок памяти микрокоманд, регистр адреса, регистр микрокоманд, генератор тактовых импульсов, блок контроля условий, первый и второй счетчики и шифратор, содержащий входной дешифратор, й-элементов ИЛИ (=1,2,...) и (И -1)1/2 дешифраторов, причем первая группа входов блока контроля условий соединена с группой выходов кода адреса регистра микрокоманд, группа информационных входов которого соединена с первой группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, группа адресных входов которого соединена с группой информационных выходов регистра адреса, группа инфор мационных входов которого соединена с. группой выходов блока контроля условий, вторая группа входов которого является группой входов кода логических условий устройства, группа выходов кода операции регистра микрокоманд является группой выходов кода операций устройства, вход разрешения записи регистра микрокоманд соединен с входами разрешения

1 111 записи первого и второго счетчиков и выходом заема второго счетчика, счетный вход которого соединен со счетным входом первого счетчика, входом синхронизации регистра микрокоманд, входом синхронизации регистра адреса и с выходом генератора. тактовых импульсов, вход установки в "0" регистра адреса является входом начальной установки устройства и соединен с входом установки в "О" второго счетчика, группа информационных входов которого соединена с второй группой информационных выходов блока памяти микрокоманд, третья группа информационных выходов которого соединена с группой информационных входов первого счетчика, группа информационных выходов котороro соединена с входами (n -1) ./2 дешифраторов, группа выходов кода управления регистра микрокоманд соединена с группой входов входного дешифратора, выходы i-ro дешифратора (i=1 2,..., (и-1),/2) соединены соответственно с -ми входами элементов ИЛИ, выходы которых являются управляющими выходами устройства, стробирующий вход

i-го дешифратора соединен с i-м выходом входного дешифратора выход бита управления формированием управляющих сигналов регистра микрокоманд соединен с входом управления направлением счета первого счетчика.

На фиг. 1 изображена схема устрой.ства; на фиг. 2 — схема блока контроля условий; на фиг. 3 — схема шифратора; на фиг. 4 — временная диаграмма работы устройства °

Микропрограммное управляющее устройство содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 микрокоманд, регистр 3 адреса, блок 4 контроля условий, генератор 5 импульсов, первый

6 и второй 7 счетчики, шифратор 8, группу выходов 9 и группу входов 10 устройства, вход 11 начальной установки, группу выходов 12 устройства.

Блок 4 контроля условий (фиг. 2) содержит группы элементов 13 И и

14 ИЛИ.

Шифратор 8 (фиг. 3) содержит

1входной дешифратор 15, группу дешифраторов 16 и группу элементов 17 ИЛИ.

На фиг. 4 обозначено: 18 — сигнал начальной установки на входе 11 уст.ройства; 19 — импульсы на выходе генератора 5 импульсов; 20 — сигнал заема на управляющем выходе счетчи161 ка 7; 21, 22, 23, 24 — сигналы на четвертом, третьем, первом и втором выходах шифратора 8 соответственно.

Микропрограммное управляющее уст5 ройство работает следующим образом.

Для приведения устройства в исходное состояние на его вход 11 подается сигнал 18, по которому регистр

3 адреса и счетчик 7 устанавливают10 ся в "0". По нулевому адресу из блока 1 памяти микрокоманд выбирается начальная микрокоманда и поступает на информационные входы регистра 2 микрокоманд. На выходе заема счетчи15 ка 7 вырабатывается сигнал 20 заема и поступает на входы разрешения записи регистра 2 микрокоманд и счетчиков 6 и 7. По импульсу 19 соответствующие части микрокоманды заносятся

20 в регистр 2 микрокоманд и счетчики 6 и 7.

Каждая микрокоманда состоит из трех частей — адресной, операционной и управляющей.

25 В адресной части микрокоманды кроме кода, по которому определяется адрес следующей микрокоманды, содержится один разряд, значение которого определяет тип перехода (условный

30 или безусловный) к следующей микрокоманде. Адресная часть микрокоманды поступает с группы выходов кода адреса регистра 2 микрокоманды на первую группу входов блока 4 контро35 ля условии

Операционная часть микрокоманды содержит код операции, которую выполняют операционные схемы, управляемые данным микропрограммным управляющим

40 устройством. Операционная часть микрокоманды поступает с группы выходов кода операции регистра 2 микрокоманд на группу выходов 9 устройства.

В управляющей части микрокоманды

45 задается информация о комбинации и числе микроприказов, которые выдаются при выполнении данной микрокоманды.

Для более четкого понимания рас- .

50 смотрим дальнейшую работу устройст. ва для случая, когда максимальное число микроприказов, выдаваемых в одной микрокоманде, равно, например, четырем.

Полный набор комбинации из четырех микроприказов представлен в табл. 1. Микроприказы обозначены порядковыми номерами — 1 — 4. Из

1табл. 1 видно, что общее число комПродолжение табл. го

2431

134

21

3! 24

142

22 143

23 213

3142, 55

3214

Таблица 1

3241

15 25

3412

231

26 234

3421

27

2О

41.23

241

4132

4213

341

29 312

30 314

31 32!

4231

412

63

4312

413. 36

32 324

4321

421

423

Та блиц а2

431

14

Строка

Колонка

21

1234

23

1 2 3

1243

10!

324

2 3 4

2 4 3

1342

3 2 4

1432

2134

2143

2314

123

2341

124

2413

132

S,1111 бинаций микроприкаэов равно 64. Вь. деленная зона (начиная с порядковоi го номера 41 и кончая порядковым номером 64) содержит набор комбинаций нз максимального числа микроприкаэов и разбита на восемь участков по три комбинации микроприказов в каждбй. Сведем комбинации, например,:" первого участка (см. порядковые номера 41 — 43 табл. 1) в табл. 2...12 32

13 34

14 41

15 42

16 43

Нетрудно заметить (см. табл. 2), что при проведении циклического перебора микроприкаэов в каждой стро ке в прямом и обратном направлениях, начиная с произвольно выбранной ко. лонки и с заданным числом перебора, .можно осуществить перебор всех комбинаций мнкроприкаэов, представленных в табл. 1. Данная закономерность

7 111116 характера для комбинаций микроприказов любого из восьми участков выделенной зоны табл.1. Таким образом, набор комбинаций микроприказов, представленный в табл. 2, является функционально полным для работы уст. ройства в данном случае. В соответ, ствии с табл. 2 производится распределение полей в управляющей части

:микрокоманды и построение шифрато- ig ра S; Управляющая часть микрокоманды включает в себя три поля и бит управления направлением счета. В первом поле задается номер строки в соответствии с табл. 2; Номер строки оказывается занесенным в регистр 2 микрокоманд и поступает с его управляющих выходов на входы шифратора 8.

Во втором поле управляющей части микрокоманды задается номер колонки согласно табл. 2. Номер колонки оказывается занесенным в счетчик 6 и поступает с его выходов на входы шифратора 8. В третьем поле задается количество микроприказов, выдаваемых р в микрокоманде. Это поле оказываетсязанесенным в счетчик 7. Бит управле-! ния направлением счета поступает на соответствующий вход счетчика 6.

Входной дешифратор 15 является де-зо

l шифратором строк в соответствии с табл. 2. На его входы поступают сигналы с управляющих выходов регистра

2 микрокоманд. Каждому из группы дешифраторов 16 соответствует строка в табл. 2; первому — нулевая, второ35 му - первая и т.д.Соединение выходов каждого дешифратора .16 с входами группы элементов 17 ИЛИ соответствует расположению микроприказов в соответствующей строке. Например, первый — четвертый выходы первого дешиф(ратора соединены соответственно с входами первого — четвертого элементов 17 ИЛИ, а первый — четвертый вы- 4 ходы второго дешифратора 16 соединены соответственно с входами первого, второго, четвертого и третьего элементов 17 ИЛИ и т.д.

Например, для выполнения текущей

50 микрокоманды необходимо четыре микротакта, причем в первом — четвертом микротактах единичный сигнал должен присутствовать соответственно на четвертом, третьем, первом и вто ром выходах шифратора 8. Такую последовательность микроприказов можно получить, осуществляя циклический перебор слева направо комбина1 8 ции микроприказов в первой строке табл. 2, начиная с второй колонки.

Поэтому номер строки, поступающий с группы выходов кода управления регистра 2 микрокоманд на входы шифратора 8, равен единице, а номер колонки на выходах счетчика 6— двойке. Код в счетчике 7, определяющий количество выдаваемых микропри-, казов, равен тройке (на единицу ,.меньше числа выдаваемых микроприказов). Значение бита управления направлением счета равно нулю, что соответствует режиму счета с прибавлением счетчика 6. По номеру строки, равному единице, единичный сигнал вырабатывается на втором выходе входного дешифратора 15, в результате чего выбирается второй дешифратор 16. .По номеру колонки, равному двойке, единичный сигнал вырабатывается на третьем выходе второго дешифратора

16. Сигнал с третьего выхода второго дешифратора 16 поступает на вход четвертого элемента 17 ИЛИ, в результате чего вырабатывается сигнал 21 и присутствует в течение первого микротакта.

Во втором мнкротакте по импульсу

19 и при нулевом значении сигнала

20 к содержимому счетчика 6 прибавляется единица, а от содержимого счетчика 7 вычитается единица. Содержимое регистра 2 мнкрокоманд не изменяется. В результате номер колонки в счетчике 6 становится равным трой-. ке, а код в счетчике 7 — двум. По .номеру колонки, равному тройке, единичный сигнал вырабатывается на четвертом выходе второго дешифратора 16.

Этот сигнал поступает на вход третьего элемента 17 ИЛИ, в результате чего вырабатывается сигнал 22.

В третьем микротакте по импульсу

19 к счетч.- ку 6 прибавляется единица, в результате чего его содержимое переполняется. Старшая единица выходит за пределы разрядной сетки, а в счетчике 6 остается код, равный нулю. Из счетчика 7 вычитается единица, в результате чего его содержимое становится равным единице. По нулевому номеру колонки единичный сигнал вырабатывается на первом выходе второго дешифратора 16, в результате чего вырабатывается сигнал 23.

В четвертом микротакте по импуль су 19 к содержимому счетчика 6 при161

9 бавляется единица. По номеру колонки, равному единице, единичный сигнал вырабатывается на втором выходе второго дешифратора 16, в результате чего вырабатывается сигнал 24.

Из счетчика 7 вычитается единица.

Содержимое счетчика 7 становится равным нулю, в результате чего вырабатывается .сигнал 20 °

В очередном микротакте по импульсу 19 и при единичном значении сигнала 20 в регистр 2 микрокоманд, счетчик 6 и счетчик 7 заносится следующая микрокоманда.

До этого момента времени по адресной части текущей микрокоманды в блоке 4 контроля условий формиро вался адрес следующей микрокоманды.

Если разряд, указывающий на тип перехода, равен нулю (безусловный переход), то элементы 13 И оказываются закрытыми и адрес следующей микрокоманды определяется непосредственно из адресной части текущей микрокоманды. При условном переходе элементы 13 И открыты, и адрес следующей микрокоманды формируется в зависимости от значения сигналов условий, поступающих из операционных схем на вход 10 устройства. По импульсу 19 сформированный блоком 4 контроля условий адрес заносится в регистр 3 адреса, в результате чего из блока 1 памяти микрокоманд выбирается соответствующая микрокоманда.

Таким образом, заносимая в регистр 2 и счетчики 6 и 7 микрокоманда оказы вается заранее подготовленной. Например, для выполнения этой микрокоманды необходима последовательность из четырех микроприказов, при которой единичный сигнал должен присутствовать на четвертом, второй, первом и третьем выходах шифратора 8. Такую последовательность микроприказов можно получить, осуществляя циклический перебор справа налево комбинации микроприказов в первой строке табл. 2, начиная со второй колонки. В этом случае номер строки, номер колонки и число выдаваемых микроприказов имеют те же значения, что и при выполне5 нии предыдущей микрокоманды. Значение бита управления направлением счета равно единице, что соответствует режиму счета с вычитанием счетчика 6.

Выполнение этой микрокоманды (на фиг. 4 для упрощения не показано) производится аналогично предыдущей, за исключением того, что из счетчика 6 в каждом микротакте вычитается единица. Единичный сигнал последовательно вырабатывается на четвертом, втором, первом и третьем выходах шифратора 8.

Принцип работы устройства, показанный для случая с четырьмя микроприказами, закономерен для любого количества микроприказов. При этом истинно следующее соотношение:

Г 2

25 где S — количество комбинаций микроприказов функционально полного набора для работы устройства (содержимое табл. 2);

ЗО п — максимальное число микроприказов, выдаваемых в одной микрокоманде.

Например, при и равном 3,,4, 5 зна чение S равно соответственно 1,3 12.

В данном устройстве по сравнению с прототипом для построения шифратора необходимо в два раза меньше дешифпаторов. Соответственно сокращается в два раза количество входов

40 элементов ИЛИ и соответствующих связей. Введение в микрокоманду бита управления направлением счета компенсируется сокращением на один разряд поля номера строки в управляющей час4g ти микрокоманды.

Таким образом, предложенное устройство имеет более простую конструкцию по сравнению с прототипом.

Фиг. 1 иг.

Составитель 10.Ланцов

Техред Л;Коцюбняк Корректор M-Шароши

Pедактор О.Колесникова

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

Заказ 6311/39 Тираж 698 Подписное

ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб,, д. 4/5