Микропрограммное устройство управления

 

О П И С А Н И Е ||ц65 ОО77

ИЗОБРЕТЕНИЯ

СОВ8 СВВВтских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свпд-пу (22) Заявлено 01.08.76 (21) 2388900/18-24 (51) М. Кл.

С 06F 9/16 с присоединением заявки №

Государстеенный комитет (23) Приоритет (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень ¹ 8 (53) Д 1.326.3

У К 68 по делам изобретений и открытий (088.8) (45) Дата опубликования описания 28.02.79 (72) Авторы изобретения

В. П. Деркач, Л. Я. Згуровец, В. Р. Ракитский и

В. A. Климентович

Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области вычислительной техники и может применяться в цифровых, вычислительных машинах с микропрограммным управлением.

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее запоминающее устройство, регистр и дешифраторы адреса, информационный регистр и дешифраторы полей микрокоманды, генераторы тактовых импульсов (1). Данное устройство имеет малое быстродействие и ограниченную гибкость структуры.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является микропрограммное устройство управления, содержащее генератор тактовых импульсов, регистр адреса, дешифратор адреса, адресный элемент И, блок памяти микропрограмм, информационный регистр, разделенный на и полей, каждое из котоpb1x содержит управляющий разряд, и управляющих элементов И, и дешифраторов кода операции, и выходных элементов И, причем выходы разрядов ка:кдого поля информационного регистра подключены к соответствующим входам одноименного дешифратора кода операции, выход каждого дешифратора кода операции подключен к первому входу одноименного выходного элемента И, второй вход каждого нечетного выходного элеме.-.а И соединен с первым выходом генератора тактовых импульсов, второй выход которого соединен со вторым входом каждого четного выходного

5 элемента И, выходы выходны.. элементов

И соединены с группой выходов устройства, выход управляющего разряда каждого поля информационного регистра соединен с первым входом одноименного управля1» юп;его элемента И, третий выход генератора тактовых импульсов соединен с первым входом адресного элемента И, второй вход которого соединен с адресным выходом информационного регистра, выход адресного

15 элемента И соединен со входом регистра адреса, выход которого подключсн к входу дешифратора адреса, управляющий вход которого соединен с четвертым Bblxoдом Генератора TBKTQBblx импу льсов, Выход

2р дешифратора адреса соединен со входом блока памяти микропрограмм, выход которого подключен к входу информационного регистра (2).

Недостатками известного устройства яв23 ляется его сложность и большой объем оборудования.

Б данном устройстве при составлении микропрограмм можно с помощью дополнительных разрядов обеспечить выполнение

30 од| их и тех же мнкроопераций либо в пер"

650077 вом, либо во втором такте машины, чем обеспечивается гибкость микропрограмм. вместе с тем существуют алгоритмы, микроопсрации в которых, в силу осевои симметрии самих задач, обладают симме1рией в ro» смысле, что в одних и тех жс тактах машины выполняются при работе по одному алгоритму четные, а по другому — нечетные микрооперации, и наоборот.

11 качестве примера можно привести алгоритмы геометрической интерпретации прп управлении двухкоординатнымп обьектами, например, графопостроительными устройствами типа координатограф, электроннолучевыми установками и трубками, фотонаборными установками; задачи топологического проектирования фотошаблонов

ЬИС, операции над матрицами, тригонометрическими функциями и т. п.

В этих случаях для каждого алгоритма и iH его фрагмента необходимо отводить свои массив памяти, в то время как один алгоритм может быть достаточно просто преобразован в другой путем замены в нем четных микроопераций на нечетные или наоборот. Отсутствие возможности выполнять такие преобразования в ходе выполнения микропрограммы приводит к увеличепшо оборудования и усложнению микропрограммного устройства управления.

1 елью предлагаемого микропрограммного устройства управления является упрощение устройства. Для этого в предлагаемое устройство введены триггер признака симметрии, элемент И, и элементов неравнозначности, информационный регистр дополнительно содержит разряд признака симметрии, причем выход разряда признака симметрии информационного регистра соединен с первым входом элемента И, второй вход которого подключен к третьему выходу генератора тактовых импульсов, выход элемента И подключен к счетному входу триггера признака симметрии, входы установки в «1» и «О» которого соединены соответственно с первым и вторым входами устройства, выход триггера признака симметрии подключен к второму входу каждого управляющего элемента Й, выход каждого управляющего элемента И подключен к первому входу одноименного элемента неравнозначности, второй вход каждого элемента неравнозначностп соединен с выходом младшего разряда соответствующего поля информационного регистра, выход каждого элемента неравнозначности соединен с соответствующим входом одноименного дешифратора кода операции.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит генератор 1 тактовых импульсов, адресный элемент И 2, регистр адреса 3, дешифратор адреса 4, блок

5 памяти микропрограммы, информационный регистр 6, разделенный на и полей 7 с управляющим разрядо 8, разряд 9 признака симметрии, дешифраторы 10 кода

Ф операции, выходные элементы 1 элемент И 12, триггер 13 признака симметрии, управляющие элементы И 14, элементы неравнозначности 15, первый вход 16 устройства, второй вход 17 устройства, группа выходов 18 устройства.

11ри составлении микропрограмм симметричные мпlсрооперацпп кодируются таким

10 образом, что коды их отличаются лишь в одном, например, младшем разряде. Так, четные микрооперации кодируются «нулем» в младшем разряде, а нечетные—

«единицей». В у.правляющие разряды и полей информационного регистра для симметричных микроопераций записывается код «1», для несимметричных — «О». Наконец, в разряд признака симметрии 9 информационного регистра записывается код

«1», когда в .процессе выполнения микропрограммы требуется осуществить переход от нечетных микроопераций к четным (или наоборот) .

Таким образом, каждая микропрограмма составляется и реализуется в блоке 5 памяти микропрограмм для одного из двух симметричных алгоритмов или их фрагментов. 11редлагаемое устройство работает следующим образом.

30 Генератор 1 вырабатывает четыре правильные (непересекающиеся во времени) последовательности сигнала, так что четыре следующих друг за другом сигнала

Т1 — Т4 из каждой серии составляют один

35 такт устройства. Во время микротакта Т1 код адреса из информационного регистра 6 через адресные элементы И 2 переписывается в регистр адреса 3. Во время микротакта 2 происходят опрос дешифратора

40 адреса 4 и чтение из блока 5 памяти микропрограмм соответствующего слова, которое заносится в информационный регистр

6. Коды с выхода информационного регистра поступают на соответствующие дешиф45 раторы кода операции 10, сигналы с выхода которых передаются на один из входов выходных элементов 11. На другие входы выходных элементов И поступают тактирующие сигналы Тз и Т4, причем каждым из

50 этих сигналов объединяются группы вентилей тех полей, микрооперации которых совместимы и могут выполняться в одном микротакте.

Младший разряд кода каждого информационного поля 7 поступает на дешифратор 10 через элемент неравнозначности 15, на другой вход которого подается сигнал с выхода управляющего элемента И 14, реализующего совпадение «единичных» уровней на выходах триггера 13 и соответству60 ющего упр авляющего р азряда 8.

Допустим, что триггер 13 сигналом на шине 17 был установлен в «нулевое» состояние, тогда на выходе управляющего эле5

650077 мента И 14 вырабатывается «нулевой» потенциал. Г1ри этом сигнал на выходе элемента неравнозначности 15 повторяет значение младшего разряда информационного поля 7, т. е. все микрооперации выполняются так, как они записаны в блоке 5 памяти микропрограмм. Аналогично происходит, когда триггер 13 находится в «единичном» состоянии, а в управляющем разряде

8 записан код «О». 11ри действии «единичных» уровней на обоих входах управляющих элементов И 14 на их выходах также вырабатываются «единичные» потенциалы. В этом случае коды младших разрядов информационных полей 7 передаются на дешифраторы кода операции инверсным значением, т. е. выполняются микрооперации, симметричные исходным.

Г1ри наличии кода.«1» в разряде 9 признака симметрии во время микротакта Т1 сигналом с выхода элемента И 12, поступающим на счетный вход триггера 13, последний переключается в противо»олож»ое первоначальному состояние, и, следовательно, изменяется характер выполняемых операций.

Введение в структуру микропрограммного устройства новых элементов позволяет улучшить одну из основных его характеристик — упростить устройство, а именно уменьшить объем памяти, требуюгдсйся для хранения заданного количества микропрограмм. В предельном случае, когда все исполняемые алгоритмы симметричны, коэффициент уменьшения объема памяти близок 2; реальные же значения этого коэффициента находятся в интервале между 1и2.

Формула изобретения

Микропрограммное устройство управления, содержащее генератор тактовых импульсов, регистр адреса, дешифратор адреса, адресный элемент И, блок памяти микропрограмм, информационный регистр, разделенный на и полей, каждое из которых содержит управляющий разряд, и управляющих элементов И, п дешифраторов кода операции, и выходных элементов И, причем выходы разрядов каждого поля информационного регистра, кроме младшего разряда, подключены к соответствующим входам одноименного дешифратора кода операции, выход каждого дешифратора кода операции подключен к первому входу одноименного выходного элемента И, вто5

20 5 )

55 рой вход каждого нечетного выходного элемента И соединен с первым выходом генераiîðà тактовых импульсов, второй выход которого соединен со вторым входом каждого четного выходного элемента И, выходы выходных элементов И соединены с группой выходов устройства, выход управляющего разряда каждого поля информационного регистра соединен с первым входом одноименного управляющего элемента

И, третий выход генератора тактовых им»у льсов соединен с первым входом адресного элемента И, второй вход которого соединен с адресным выходом информационного регистра, выход адресного элемента

И соединен со входом регистра адреса, выход которого подключен к входу дешифратора адреса, управляющий вход которого соединен с четвертым выходом генератора тактовых импульсов, выход дешифратора адреса соединен со входом олока памяти микропрограмм, выход которого поди. 11Оче11 к входу »11форыационного регистра, отличающееся тем, что, с целью упрощения устропства, в устройство введены триггер признака симметрии, элемент И, и элементов неравнозначности, ин1рормационный регистр дополнительно содержит разряд признака симметрии, причем выход разряда признака симметрии инфорь1ацпо».1о1о рег:1стра соединен с первым входом элемента И, второй вход когорого подключен к третьему выходу генератора тактовых импульсов, выход элемента

И подключен к счетному в оду триггера

ПРИЗНака СИММЕТРИИ, В ОДЫ )(. i ài ОВКИ В

«1» и «О» которого со динены соогвстствен1io с первым и вторым входамв устро"сгва, выход триггера признака симметрии подключен к второму входу каждого управляющего элемента И, выход каждого хправляющего элемента И подключен к первому входу одноименного элемента нераВнозначности, второй вход каждого элемс»та неравнозна lliocTII соединен с выходом младшего разряда соответствующего поля информационного регистра, вы од к11)кдо1.о элемента неравнозначности соединен с соответствующим входом одноименного дсшифратора кода операции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 217724, кл. G 06 F 9/16, 1967.

2. Авторское свидетельство СССР № 331387, кл. G 06 F 9/16, 1970.

650077

f !

И !

1

Г 1

Составитель T. Бондаренко

Редактор Н. Веселкина Техред А. Камышникова

Корректоры: И. Позняковская и 3. Тарасова

Заказ 2710/10 Изд. ¹ 171 Тираж 779 Подписное

1!ПО Государственного комитета CCCP по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Я(-35, Раушская наб., д. 1/5

Типографии, пр. Сапунова, 2