Микропрограммное устройство управления

 

Союз Советских

Социалистических

Респубпми

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕИ ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (п 732871 (6! ) 3,ополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено26. 12.77 (2 ) 2559524/18-24 с присоединением заявки Ж (51) iYL. Кл.

С Об $ 9/16

Государстееиимк комитет (23) Приоритет

Опубликовано 05 0 .80. Бюллетень №17

3,ата опубликования описания 07.05.80 во делам иэооретений и открытий (53) УДК681.326. .3{088.8) F.. П. Балашов, В. B. Барашенков, E. Х, Георгиев, А. Ф. Казак и О. Г. Кокаев (72) Авторы изобретения

Ленинградский, ордена Ленина электротехнический институт имени В. И. Ульянова {Ленина) (7!) Заявитель (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕ Н ИЯ

Изобретение относится к цифровой вычислительной технике и автоматике и м жет быть использовано в микропрограммных устройствах управления вычислительных машин.

Известно микропрограммное устройство управления для процессора обработки данных, содержашее регистр команд, регистр описателя, блок подачи начальных адресов, блок установки порядка подстановки, микропрограммное запоминаюшее устройство, регистр адреса микропрограммного запоминаюшего устройства и блок исполнения flj .

Начальные адреса микропрограммных модулей хранятся в индексном запоминаюшем устройстве и извлекаются оттуда путем подачи содержимого регистра команд и регистра описателя на дешифраторы, выходы которых подсоединены к индексному запоминающему устройству. Считанные с индексного запоминаюшего устройства начальные адреса модулей подаются в микропрограммное заломинаюшее устройство, где происходит считывание микрокоманд данного модуля.

К недостаткам устройства можно отнести то, что модули не анализируют логических условий при работе процессора,что сказывается на времени выполнения таких операций как умножение и деление.

Кроме того, большой объем и нерегулярность связей оборудования в блоке по-! о дачи начальных адресов (пять дешифраторов и множество групп элементов И,ИЛИ) понижают надежность устройства.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является микропрограммное устройство управления f2), содержащее блок памяти микрокоманд, блок памяти начальных адресов, блок синхронизации, регистр микрокоманд, выход которого является выходом устройства, а вход соединен с выходом блока памяти микрокоманд.

Устройство определяет разность адресов текущей и последуюшей микрокоманд и прибавляет. эту разность к текущему 32871

10 з адресу микрокоманцы. Алгебраическое суммирование осуществляется в сумматоре, который является и адресным регистром для блока памяти микрокоманд.

Описанное устройство имеет невысокое

5 быстродействие вследствие невозможности совмещения выборки микрокоманды с вычилением адреса следующей микрокоманды.

Бель изобретения - повышение быстродействияя, Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены счетчик, адреса микрокоманд, группа элементов И, счет чик длины цепочки микрокоманд и регистр чтения. Вход регистра чтения соединен с выходом блока памяти начальных адресов, первый выход - с первым входом. счетчика адреса микрокоманд и вторым входом блока памяти начальных адресов, второй выход - со вторым входом группы g0 элементов И, а третий выход - с первым входом блока синхронизации. Второй вход и первый выход блока синхронизации соединены с выходом и входом счетчика длины цепочки микрокоманд, первый вход группы элементов И является Входом уст» ройства. Выход группы элементов И соединен с первым входом блока памяти начальных адресов, выход счетчика адреса микрокоманд соединен со входом блока па-З0 мяти микрокоманд, второй выход блока синхронизации подключен к второму входу счетчика адреса микрокоманд.

Структурная схема устройства представ-З5 лена на чертеже.

Устройство содержит блок 1 памяти микрокоманд, регистр 2 микрокоманд, блок

3 памяти начальных адресов, счегчик 4 адреса микрокоманд, группу 5 элементов

И, регистр 6 чтения, счетчик 7 длины цепочки микрокоманд и блок 8 синхронизации. Регистр 2 микрокоманд содержит только управляющие поля. Выход регистра 2 является выходом устройства. Ре- 45 гистр 6 чтения состоит из трех частей: части Х, хранящей начальный адрес цепочки MHKpoEOMGHn, части Я, хранящей код, маски, и части Щ, хранящей код длины цепочки микрокоманд.

Ha axon, устройства, связяйный с первым Входом группы 5 элементов И, подаются сигналы логических условий из бло1 ков вычислительной машины, а на второй вход группы 5 элементов И подается со второго выходя регистра 6 чтения код маски. Код мяски содержит единицьt только в тех разрядах, которые опрашивают значения логических условий, влияющих на выбор пути выполнения мпкропрогряммь, Блок 1 памяти мпкрокоманд представляет собой обы гное двоичное постоянное запоминающее устройство.

Блок 3 памяти начальных адресов представляет собой двоичное ассоциативное запоминающее устройство, ячейки которого могут находиться в одном из двух состояний: "0" или "1 ". Он состоит из двух частей: ассоциативной и информационной.

Объединение выхода группы 5 элементов И и первого выхода регистра 6 чтения представляет собой полный поисковый вход ассоциативного запоминающего устройства, которое работает в двух тактах.

В первом такте производится поиск в ассоциативной части по содержимому поискового входа. При обнаружении совпадения со словом, записанным в ассоциативной части, соответствующий индикатор слова устанавливается в состояние "0". Во втс ром такте производится чтение слова,записанного в информационной части, индикатор которого установлен в состояние

"0", Считанное слово записывается в регистр 6 чтения.

Счетчик 7 длины цепочки микрокоманд представляет собой счетчик по модулю R где - наибольшая длина цепочки микрокоманд. Начальное состояние счетчика 7/Р1 б/

Ыепочкой называется последовательность микрокоманд, следующих одна за другой и расположенных в блоке запоминания микрокоманд в последовательных адресах. В конце работы одной цепочки анализируются логические условия и осуществляется переход к выполнению другой цепочки микрокоманд. е

Работу микропрограммного устройства управления рассмотрим на примере выполнения микропрограммы.

В ассоциативной части блока 3 памяти начальных адресов условно выделены два поля: поле I — для хранения значений логических условий поле С1 — для хранения начальных адресов цепочек микрокоманд.

Сигнал с выхода элементов И группы

5 опрашивает поле Х, а сигнал с первого выхода регистра 6 чтения — поле И»

В информационной части блока 3 памяти начальных адресов также условно выделены три поля; поле Й1 — для хранения начальных адресов новых цепочек микрокоманд, поле IV — для хранения, копов маМикропрограммное устройство управле- ° ния, содержащее блок памяти микрокоман блок памяти начально, адресов, блок синхронизации, регистр Чикрокоманд, выход которого является выходом устройства, а вход соединен с выходом блока памяти микрокоманд, о тлич ающ е ес я тем, что, с целью увеличения быстродействия устройства, оно содержит счетчик адреса микрокоманд, группу эле« ментов И, счетчик длины цепочки микрокоманд, регистр чтения, вход которого сс единен с выходом блока памяти начальных адресов, первый выход - с первым входом счетчика адреса микрокоманд и вторым входом блока памяти начальных адресов, второй выход — co вторым входом группы элементов И, а третий выход - с первым входом блока синхронизации, второй вход и первый выход которого соединены с выходом и входом счетчика длины цепоч« ки микрокоманд,. первый вход группы элементов И является входом устройства,выход группы элементов И соединен с первым входом блока памяти начальных адресов, выход счетчика адреса микрокоманд соединен со входом блока памяти микрокоманд, второй выход блока синхро низации соединен со вторым входом счет чика адреса микрокоманд.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании ¹ 144306 кл. G4 А, 21.07.76.

2. Авторское свидетельство СССР № 537346, кл. G 06 P 9/16, 1976 (прототип) .

7328 сок и поле V — для хранения кодов длины цепочек микрокоманд, начальные адреса которых указаны в поле М

Разряды поля Х ассоциативной части, которые не участвуют в сравнении, находятся в состоянии "0". В начальный момент времени регистр 6 чтения обнулен.

На поисковый вход блока 3 памяти началь ных адресов поступает код 0 во всех разрядах. Производится сравнение и вы- io бирается слово, содержащее начальный адрес первой цепочки микрокоманд, код маски 110 и длину этой цепочки — 3 (двоичный код - 011). Блок синхронизации 8 загружает начальный адрес цепочки в счет- ь чик 4 адреса микрокоманд и считывает первую микрокоманду этой цепочки, Далее счетчик 4 адреса и счетчик 7 длины получают приращение "+1"; считывается следующая микрокоманда. Блок 8 синхрони- - . 20 зации вырабатывает сигналы приращения

"+1" до тех пор, пока счетчик 7 длины не насчитает длину цепочки микрокоманд, указанную в части it! lрегистра 6 чтения.

При равенстве содержимого счетчика 7 25 и длины цепочки, что получается раньше на один цикл вследствие того, что исходное состояние счетчика 7 — "1", блок синхронизации производит поиск и чтение в блоке 3 памяти начальных адресов, Пусть 30 логические условия, влияющие на траекторию выполнения микропрограммы в данный момент времени, имеют следующие значения: Р = 1 и Р = О.

В этом случае на первый, вход блока3 35 памяти начальных адресов (в поле Х) поступает комбинация 100, а на второй вход блока 3 (в поле Ц ) — начальный адрес в текущей цепочки микрокоманд.

После поиска в полях 7 и и блока 3 па- 4о мяти начальных адресов будет выбрано и считано слово из информационной частиблока 3, в котором новый начальный адрес — в, код маски - 001 и длина це5 почки — 3 (двоичный код 01 1 ), 45

В. устройстве удается совместить по времени операции "выборка микрокоманды из блока 1 памяти микрокоманд" с вы - боркой новой цепочки микрокоманд. Условие, которое накладывается на построение

71 микропрограммы, состоит в том, что последняя микрокоманда цепочки не QQJDKHB влиять на выбор пути перехода.

Таким образом, введение в устройст во счетчика адреса микрокоманд, группы элементов И, счетчика длины цепочки микрокоманд и регистра чтения и соответствующих связей приводят к повышению быстродействия устройства.

Формула изобретения

732871

Составитель В. Евстигнеев

Редактор Т. Орловская Техред Э. Чужик Корректор Ю. М акаренко

Заказ 1739/39 Тираж 751 Подписное

LIHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35, Раушская наб., д. 4/5, Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4