Устройство управления

 

Союз Советския

Социалистических

Республик о и и с д Ы-тт -

ИЗОБРЕТЕНИЯ у А (щ78ООО7

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04,1278 (21) 2691574/18-24

{511 М. Кл.

G 06 1 9/06 с присоединением заявки H>Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 151189 Бюллетень Мо 42

Дата опубликования описания 25. 11. 80

{53) УДК 681.

° 325(088,8) (72) Авторы изобретения

Е.T.Ìàêoíåíêo и Ю.С.Яковлев

Ордена Ленина институт кибернетики AH Украинской CCP (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к устройствам управления цифровых вы- числительных машин, и может найти применение при создании малогабарит- 5 ных специализированных ЭВМ.

Известно устройство управления для цифровой вычислительной машины (1), содержащее счетчик команд, в когором формирование кода опера- 10 ций осуществляется не посредством обращения за командой, а посредством специальных логических блоков формирования операций и формирования адреса, 15

Указанное устройство обладает низкими функциональными воэможностями и может быть использовано в .цифровых вычислительных машинах с небольшой программой, ограниченным набором 2О команд и ограниченной разрядностью адреса запоминающего устройства, таК как увеличение длины программы, набора команд и разрядности регистра адреса запоминающего устройства свя- 25 зано с резким увеличением количества оборудования и уменьшением.надежности устройства..

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности gp

2 является устройство управления, содер- жащее счетчик команд, регистр команд, шифратор, счетчик тактов, дешифраторы счетчика тактов, схему объединения, схему длинных операций, схему пуска-останова, тактовый генератор (21.

Это устройство имеет значительные габариты из-за наличия шифра.тора, схем объединения и схемы длинных операций; ограниченные функци- . ональные возможности, поскольку набор реализуемых команд сильно Ограничен, а введение новых команд (или изменение состава уже имеющихся) требует существенной переделки шифратора, схем объединения, схем длин ных операций и связано со значитель» ным увеличением оборудования; невы-: сокое быстродействие, поскольку сов мещение во времени выполнения соседних .операций нецелесообразно, так как связано со значительным увелячв+ нием оборудования и, в частности хем объединения.

Целью изобретения является упрощение устройства.

Поставленная цель -достигается

1тем,. что в устройство управления, содержащее тактовый генератор, вы780007 ход которого подключен к входу узла пуска-останова, выход сброса кото-. рого подключен к первому управляющему входу счетчика команд, выход которого является первым выходом устройства, второй управляющий вход. счетчика команд подключен к первому выходу дешифратора тактов, вход котарсго соединен с выходом счетчика тактон, ин орыацмоивый вход счетчика команд подключен к первому разрядному выходу регистра команд, второй разрядный выход которого является вторым выходом устройства,. информационный вход регистра команд подключен к входу. Устройства, управляющий вход регистра команд соединен с вторьм выходом дешифратора

-тактов, третий разрядный выход регистра команд соединен с входом дешифратора кодов операций, введены группы элементов И и ИЛИ,.элементы

НЕ и блок установки исходных состояний, триггер, элемент задержки и коммутатор, причем первая группа выходов операций длительностью и тактов дешифратора кодов операций соединена с входами первого элемента ИЛИ группы, вторая группа выходов операций длительностью n+k тактов дешифратора кодов операций соединена с входами второго элемента

ИЛИ группы, третья группа выходов операций длительностью n+k+1 тактов дешифратора кодов операций соединена с входами третьего элемента

ИЛИ группы, выход пуска узла пускаостанова соединен с входом Пуск блока установки исходных состояний и через элемент HE с первым входом первого элемента И, к второму входу которого подключен единичный выход триггера, вход установки в нуль которого соединен с выходом сброса узла пуска-останова, инФормационный вход триггера подключен к третьему выходу дешифратора тактов, а синхро низирующий вход триггера — к выходу тактового генератора и через элемент задержки — к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с нулевым выходом триггера, а выход второго элемента И подключен к первому управляющему входу счетчика тактов, второй управляющий вход которого соединен с выходом сброса узла пуска-останова, информационный вход счетчика тактов подключен к выходу блока установки исходных состояний, группа входов которого соединена с выходами соответстсвующих элементов И групйы, первые входы которых подключены к выходам соответствующих элементон ИЛИ группы, а вторые входы элементов И группы подключены к выходу первого элемента И, при этом первая группа выходов дешифратора тактов соединена с первой группой выходов устройства, а вто3 и

3S

60 рая группа выходов дешифратора тактов соединена с группой информацион ных входов коммутатора, группа выходов которого является второй группой ныходов устройства, группа управляющих входов коммутатора соединена с соответствующими выходами дешифратора кодов операций.

На фиг. 1 дана блок-схема устройства; на фиг. 2 - временные. диаграммы работы.

Устройство содержит счетчик 1 команд, регистр 2 команд, дешифратор

3 кодов операций, группа элементов

ИЛИ 4, элемент НЕ 5, первый элемент

И 6, блок 7 установки исходных состояний, счетчик 8 тактов, дешифратор 9 тактов, коммутатор 10, тактовый генератор 11> узел 12 пуска-останова, триггер 13, элемент 14 задержки, второй элемент И 15, вход 1б Устройства, первый выход 17 устройства, второй выход 18 устройства, первая группа выходов 1.9 устройства, вторая группа выходов 20 устройства, выход 21 дешифратора счетчика тактов, выход 22 дешифратора счетчика тактов, выход 23 дешифратора счетчика тактов, группа элементов И 24.

В устройстве группа элементов ИЛИ

4 предназначена для объединения по

ИЛИ выходов дешифратора 3 кодов операций, соответствующих операциям одинаковой длительности" n, n+k, n+k+

+1 тактов. При этом поскольку коли11 честно групп операций различной длительности, как правило, невелико, количество элементов ИЛИ 4 группы очень небольшое (3"5 элементов).

Группа элементов И 24 предназначена для блокировки подачи ложных сигналов на блок 7 устанонки исходных состояний при запуске устройства. Количество элементов И 24 в группе равно количестну элементов ИЛИ

4 группы. Блок 7 установки исходных состояний предназначен для фор« мирования кодов исходных состояний счетчика 8 тактов н соответствии с номером такта, с которого начинается лйбая операция, а также для формирования кода исходного состояния счетчика 8 тактов при запуске устройства. Он может быть построен на комбинационных схемах.

Счетчик 8 тактов предназначен для счета импульсон и может быть построен, например, на счетньи триггерах.

При этом, в рассматриваемом устройстве S-входы триггеров непосредственно связаны с соответствующими выходами блока 7, а й-входы — с выходом "Сброс" узла 12 пуска-останова.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал "Сброс" с выхода сброса узла 12 пуска-останова, например, через й-входы триггеров, устанавлива.ет счетчик 1 команд, счетчик 8 так780007 тов и триггер 13 в "нулевое" состоя-. ние (см. фиг. 2). Информация с выхода счетчика 8 тактов поступает иа вход 9 дешифратора тактов. На выходе 23 дешифратора 9 тактов, соответствующем нулевому состоянию счетчика 8 тактов, появляется сигнал, который поступает на информационный вход триггера 13. При этом, сигнал ° на вторых входах элемен тов И 24 группы отсутствует, поскольку отсутствует сигнал с единичного выхода триггера 13. Следовательно, информация с выходов элементов ИЛЙ 4 группы через элементы И 24 группы на входы блока 7 не проходит. Сигнал на первом управляющем входе счетчика 8 тактов также отсутствует.

Первый синхроимпульс с выхода тактового генератора 11 после сигнала

"сброс" переводит триггер 13 в еди.ничное состояние (см. фиг. 2). Этот же синхроимпульс, задержанный элементом 14 задержки, поступает на первый вход второго элемента И 15. При этом на выходе второго элемента И 15 разрешающий сигнал уже отсутствует, и счетчик .8 тактов остается в нулевом состоянии

Сигнал с единичного выхода триггера 13 поступает на второй вход первого элемента И б. Одновременно с первым синхроимпульсом после сигнала

"Сброс" узел 12 пуска-останова формирует сигнал на выходе "Пуск", длительность которого должна быть равна периоду следования синхроимпульсов. Этот сигнал через элемент НЕ

5 поступает на первый вход первого элемента И б. Так как сигнал "Пуск" поступает на первый вход первого элемента И б через элемент НЕ 5, а триггер 13 устанавливается в единичное состояние одновременно с появлением сигнала "Пуск", то сигнал на выходе элемента И 6, и следовательно, на вторых входах элементов

И группы 24 отсутствует. Тем самым запрещается прохождение сигналов с выходов дешифратора кодов операций

3 на соответствующие входы блока 7 на время действия сигнала "Пуск".

Вместе с тем, сигнал "Пуск" через соответствующий вход поступает на вход блока 7. Блок 7 формирует код, соответствующий сигналу "Пуск", и этот код заносится (например, по входам триггеров) на счетчик

8 тактов. При этом на обоих управляющих входах счетчика 8 тактов сигналы отсутствуют (см. фиг. 2). С выхода счетчика 8 тактов код исходного состояния поступает иа вход дешифратора 9 тактов и на одном иэ выходов (кроме выхода 23) дешифратора

9 тактов появляется сигнал. Так как на выходе 23 дешифратора 9 тактов сигнал отсутствует, то по приходу б©

65 соответствукщий элемент ИЛИ 4 группы на первый вход соответствующего элемента И 24 группы. Однако этот сигнал на вход блока 7 не проходит до тех пор, пока на выходе первого элемента И б не появится управляющий следующего синхроимпульса на вход синхронизации триггера 13, последний устанавливается в "нулевое" состояние. Этот же синхроимпульс, проходя через элемент 14 задержки, поступает на первый вход второго элемента И

15, в это время,на втором входе этого элемента присутствует разрешающий потенциал. В результате на первом управляющем входе счетчика 8 тактов появляется управляющий сигнал,. который изменяет установленное ранее исходное состояние счетчика 8 тактов, например, на единицу. Синхроимпульсы с выхода тактового генератора 11 приходят на первый управля1$ ющий вход счетчика 8 тактов, изменяя его состояние до тех пор, пока счетчик 8 тактов не установится в нулевое состояние и следовательно, на выходе 23 дешифратора 9 тактов

Яф не появится сигнал, который установит триггер 13 по п1 нходу следующего синхроимпучьса в единичное состояние.

По мере изменения кода состояния счетчика 8 тактов на выходе дешифратора 9 тактов формируются управляющие сигналы, которые поступают на соответствующие шины устройства.

Таким образом, устройство после сигнала "Пуск" вьщает на выходные шины устройства последовательность управляющих сигналов, необходимых для режима "Пуск". В этой последовательности также формйруются сигналы, например, на выходах 21 и 22 дешифратора 9 тактов, которые поступают соответственно на второй управляющий вход счетчика 1 команд и на управляющий вход регистра 2 команд.

40 Сигнал на втором управляющем входе счетчика 1 команд устанавливает счетчмк 1 команд в состояние, соответствующее адресу очередной команды, а сигнал на управляющем входе реги4 стра 2 команд является сигналом разрешения приема информации на регистр

2 команд с входа 16 устройства. Эта информация может быть передана на вход 16 устройства, например, из за4® поминающего устройства команд.

После занесения информации на регистр 2 команд, информация с третьего разрядного выхода регистра 2 команд поступает на вход дешифратора

3 кодов операций, а со второГо выхода — на первый выход 18 устройства. Дешифратор 3 кодов операций

Иа одном из своих выходов выдает сигнал, который поступает на соответствующий вход коммутатора 10 и через

780007

20

45

Формула изобретения с, игнал. Сигнал на выходе первого элемента И б формируется при установке триггера 13 в состояние единица. В это состояние триггер 13 устанавливается при наличии сигнала на выходе 23 дешифратора 9 тактов, т.е. тогда, когда счетчик 8 тактов при последовательном изменении своих сос.тояний последовательностью сигналов на первом управляющем входе (см. фиг. 2) приходит в нулевое состояние. С появлением сигнала на выходе первого элемента И б сигнал с выхода дешифратора 3 кодов операций поступает на вход блока 7 через этот элемент

ИЛИ 4 группы, остальные. входы которого связаны с выходами дешифратора

3 кодов операции, соответствующими операциям одинаковой, длительности и одинаковому исходному состоянию счетчика 8 тактов. Код . исходного состояния выбранной команды с выхо- да блока 7 заносится на счетчик

8 тактов. При этом отсутствие сигна.ла на нулевом выходе триггера 13 запрещает прохождение синхроимпульса на первый управляющий вход счетчика 8 тактов. Занесенный код на счетчике 8 тактов является кодом исходного состояния, соответствующего первой выбранной команде. Этот код поступает на дешифратор тактов 9, который на соответствующем выходе вырабатывает сигнал. При этом на Выходе 23 дешифратора 9 тактов сигнал снимается, и соответствующим синхро.импульсом триггер 13 устанавливается в нулевое состояние. Сигнал с еди- Ç5 ничного выхода триггера 13 через первый элемент И б запрещает прохождение сигналов с выхода дешифратора

3 кодов операций через группу элементов И 24 на входы блока 7. Сиг- 4р нал с нулевого выхода триггера 13 разрешает прохождение серии синхроимпульсов через второй элемент И

15 на первый управляющий вход счетчика 8 тактов, изменяя его состояние каждым сиихроимпульсом, например, на единицу.

Синхроимпульсы с выхода тактового генератора 11 проходят на первый управляющий вход счетчика 8 тактов, изменяя его состояние до тех пор, пока счетчик. 8 тактов не приходит в нулевое состояние и, следовательно, на выходе 23 дешифратора 9 тактов не появляется сигнал, который. устанавливает триггер 13 в единичное состояние по приходу следующего синхроимпульса (см. фиг. 2).

Таким образом, на выходе дешифратора тактов формируется последовательность управляющих сигналов, необходимая для выполнения выбранной команды. В этой последовательности формируются сигналы, которые являются сигналами подготовки следующей команды, например с выхода 21 дешифратора 9 тактов, и ее занесения на регистр команд, например с выхода 22 дешифратора, с входных шин 16 устройства.

Так как для этих целей могут быть исполу-эованы любые сигналы из формируемой последовательности дешифратором 9 тактов, то совмещение во времени выполнения выбранной команды с подготовкой, формированием, занесением следующей команды на регистр команд, выборкой операнда следующей команды и т.п. может быть полным.

Тем самым достигается существенное увеличение быстродействия данного устройства и расширение функциональных воэможностей при незначительных аппаратурных затратах.

Формирование управляющих сигналов для последующих команд аналогично описанному. При этом если код исходного состояния выбранной команды отличается от предыдущего, то сигнал с выхода дешифратора 3 кодов операций, соответствующий коду очеред-

Ной команды, поступает на вход блока 7 через другой элемент ИЛИ 4 группы, остальные входы которого связаны с выходами дешифратора кодов операций 3, соответствующими операциями той же длительности и тому же исходному состоянию счетчика 8 тактов, что и выбранная команда.

Технико-зкономический эффект данного устройства состоит в следующем.

Устройство является простым и обладает малым количеством оборудования.

Это обеспечивает тем, что все операции, которые реализуют устройство, разбиты на группы с одинаковым количеством тактов выполнения любой операции внутри группы и одинаковым исходным состоянием счетчика 8 тактов.

Устройство имеет широкие функциональные воэможности, так как позволяет увеличивать количество команд путем незначительного добавления (доли процента) оборудования в состав устройства, и имеет более высокое быстродействие, поскольку обеспечивает глубокое совмещение реализации во времени двух соседних операций.

При этом в .отличии от прототипа, совмещение во времени соседних операций гребует незначительных аппаратурных затрат и обеспечивает по сравнению с прототипом увеличение быстродействия. на 20-30Ъ.

Устройство управления, содержащее тактовый генератор, выход которого подключен к входу узла пуска-останова, выход сброса которого подключен к первому управляющему входу счетчика команд, выход которого является первым выходом устройства, вто780007

10 рой управляющий вход счетчика команд подключен к первому выходу дешифратора тактов, вход которого соединен с выходом счетчика тактов, информационный вход счетчика команд подключен к первому разрядному выходу регистра команд, второй разрядный выход которого является вторым выходом устройства, информационный вход. регистра команд подклю ен к входу устройства управляющий вход регистра команд соединен с вторым выходом дешифратора тактов, а третий разрядный выход регистра команд соединен с входом дешифратора кодов операций, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения устройства, оно содержит группу элементов И и

ИЛИ, элемент HF. и блок установки исходных состояний, триггер, элемент задержки и коммутатор, причем первая группа выходов операций длительностью и тактов дешифратора кодов операций соединена с входами первого элемента ИЛИ группы, вторая группа выходов операций длительностью

n+k тактов дешифратора кодов операций соединена с входами второго элемента ИЛИ группы, третья группа выходов операций длительностью n+k+I тактов дешифратора кодов операций соединена с входами третьего элемента ИЛИ группы, выход пуска узла пуска-останова соединен с входом

"Пуск" блока установки исходных состояний и через элемент НЕ с первым входом первого элемента И, к второму входу которого подключен единичный выход триггера, вход установки в нуль которого соединен с выходом сброса узла пуска-останова, информационный вход триггера подключен к третьему выходу дешифратора тактов, а синхронизирующий вход триггера - к выходу тактового генератора и через элемент задержки - к первому входу второго элемента И, второй вход которого соединен с нулевым выходом триггера, а выход второго элемента

И подключен к первому управляющему входу счетчика тактов, второй управ© ляющий вход которого соединен с выходом сброса узла пуска-останова, информационный вход счетчика тактов подключен к выходу блока установки исходных состояний, группа входов которого соединена с выходами соответ-!

5 ствующих элементов И группы, первые входы которых подключены к выходам соответствующих элементов ИЛИ группы, а втбрые входы элементов И группы подключены К выходу первого эле;Я мента И, при этом первая группа выходов дешифра ора тактов соединена с первой группой выходов, устройства, а вторая группа выходов дешифратора тактов соединена с группой ин формационных входов коммутатора, группа выходов которого является вто- рой группой выходов устройства, группа управляющих входов коммутатора соединена с соответствующими выходами дешифратора кода операций.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ф 395652, кл. 6 06 F 9/06, 1972.

2. Летагуров Я.А;, Малишевский В.В.

Потураев О.С. Основы инженерного про-. ектирования УЦВМ. М., "Сов. Радио", 1972, с. 212-213, р. 6, 7 (прототип).

780007 анод г((т)

Орос

/7уск

Ютг (1з

Rrz(g ьыход и (h)0

Яьиод и (is)

1-й ьыко

Йт(о

Alod

Ogu(9

Рыкод

2(ДШ (9!

0 дылд

22дш Щ йиод

Ика(Вьиод

Си (f, йяод р>е (( (.-о Йло двкд (l)

fuz. g

Составитель .Е.Пупырев

Редактор Морозова Техред A. Ач, Корректор, М.Коста

Заказ 9327 15 Тираж 75 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

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