Микропрограммное устройство управления

 

Союз Советснии

Социалистические республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

««928355

* ъ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22)Заявлено 26.02.80 (21) 2927235/18-24 с присоединением заявки .% (23) Приоритет (53)М. Кл.

С 06 F 9/22

9кударстокниый комитет

СССР (53) УДК681.3 (088.8) ао делам изобретений и открытий

Опубликовано 15. 05.82. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 15.05,82 (72) Авторы изобретения

С.И.Емец, П.П.Куликов, И.Д.Петренко, В.А.Родионов и E.Ë.Áêèëü. (71) Заявитель (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО

УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности, к устройствам микропрограммного управления и может быть использовано при построении цифровых вычислительных машин

5 и контроллеров с микропрограммным управлением.

Известно микропрограммное устройство управления, содернацее память микрокоманд, регистр микрокоманд, регистр о адреса, оперативную память, регистр возврата (11.

Недостатком этого устройства является большой формат микрокомайды, необходимый для управления микропрог15 раммным устройством.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержацее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, блок управления, регистр адреса, регистр кода операции, первый, второй и третий элементы И, элемент ИЛИ, причем выход блока памяти микрокоманд соединен с входом регист.ра микрокоманд, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента И, а второй выход -. с первым управляющим входом блока управления,, выход блока управления соединен с вторым входом второго элемента И, выход которого соединен с вторым sxoдом элемента ИЛИ, первый вход третьего элемента И соединен с выходом регистра кода операции, выход третьего элемента И соединен с третьим входом элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом регистра адреса, выход регистра адреса соединен с. входом блока памяти микрокоманд (2) .

Недостатком такого устройства яв.ляется большое количество оборудования.

Цель изобретения — сокращение оборудования устройства, Поставленная цель достигается тем, что в микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микрокоманд, регистр микрокоманд, 3 9283 регистр адреса, регистр кода операции, первый, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем выход блока памяти микрокоманд соединен с входам регистра микрокоманд, выход первого элемента И соединен с первым входом элемента ИЛИ, второй и третий входы и выход которого соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И и первым вхо- 1О дом регистра адреса, выход которого соединен с входом блока памяти микрокоманд, первый вход второго элемента И соединен с первым выходом регистра микрокоманд, первый вход 15 третьего элемента И соединен с выхо- . дом регистра кода операции, вход которого является кодовым входом устройства, введены блок логического управления, блок блокировки кода 2о операции,,регистр возврата и четвертый элемент И, причем первый выход регистра микрокома ц соединен с кодовым входом блока блокировки кода операции, вход кода "Пустая команда" 25 которого соединен с первым выходом блока логического управления, третий вход блока блокировки кода операции является установочным .входом, а выход - выходом устройства, второй зо выход регистра кода операции соединен с первым управляющим входом блока логического управления, второй управляющий вход которого является входом логических условий устройства, З5 второй, третий, четвертый, пятый и щестои выходы блока логического управления соединены соответственно с первыми входами первого и четвертого элементов И, с вторыми вхо- gg дами второго и третьего элементов И

d и вторым входом регистра адреса, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом регистра возврата, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, при этом блок логического управления содержит .первый, второй, и третий элементы НЕ, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы

И и первый, второй я третий элементы

ИЛИ, причем входы первого, второго и третьего элементов НЕ являются первым управляющим входом блока, первый, второй и третий входы первого элемента И соединены соответственно с входом второго и с выходами пер-

55 ф вого и третЬего элементов НЕ, первый и второй входы второго элемента..И соединены соответственно с входом первого и с выходом третьего элементов НЕ, первый, второй и третий входы третьего элемента И соединены соответственно с входами первого и второго и выходом третьего элементов НЕ, первый, второй.и третий входы четвертого элемента

И соединены сортветственно с выходами первого и второго и входом третьего элементов НЕ, первый, второй и третий входы пятого элемента И соединены соответственно с входом первого, выходом второго и входом третьего элементов НЕ, четвертый вход пятого элемента И является вторым управляющим входом .блока, первый, второй и третий входы шестого элемента И соединены соответственно с выходом первого и с входами второго и третьего элементов НЕ, первый и второй входы первого элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первый и. второй входы второго элемен та ИЛИ соединены соответственно с выходами четвертого и пятого элементов И, первый и второй входы третье" го элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами второго и пятого элементов И, выходы первого элемента ИЛИ, первого и третьего элементов И, второго элемента ИЛИ, шестоО го элемента И и третьего элемента

ИЛИ являются, соответственно первым вторым, третьим, четвертым, пятым и шестым входами блока, при этом блок блокировки кода операции содержит и элементов 2И-2ИЛИ-НЕ и (и+1) эле" ментов НЕ, причем первые входы элементов 2И-2ИЛИ-НЕ являются кодовым входом блока, а выходы соединены соответственно с входами-и элементов

НЕ, выходы которых являются выходом блока, вторые входы элементов 2И"

2ИЛИ-НЕ соединены с входом (и+1)-го элемента НЕ., а третьи входы являются установочным входом блока, выход (и+1)-rо элемента НЕ соединен с четвертыми входами элементов 2И-2ИЛИ-НЕ, вход (и+1)-ro элемента НЕ является входом кода "Пустая команда" блока.

На фиг.1 представлена структурная схема микропрограммного устройства . управления; на фиг.2 - структурная схема блока блокировки кода операции;

5 g283 на фиг.3 - структурная схема блока логического управления.

Микропрограммное устройство управления содержит блок 1 памяти микрокоманд, блок 2 логического управления, регистр 3 микрокоманд, содержащий поле 4 кода операции, совмещенное с полем адреса перехода и управляющее поле 5, регистр 6 адреса, регистр 7 кода операции, первый элемент И 8, второй элемент И 9, третий элемент И 10, элемент ИЛИ

11, четвертый элемент И 12, регистр

13 возврата, блок 14 блокировки кода операции, вход 15 устройства, выход

16 устройства.

Работа микропрограммного устрой- . ства управления осуцествляется путем выборки микрокоманд из блока 1 памяти микрокоманд в регистр 3 микроко- 20 манд. Регистр 3 микрокоманд содержит поле 4 коаа операции микрокоманды, совмеценное с полем адреса перехода и управляюцее поле, предназначенное для организации работы бло- 25 ка 2 управления. Код управляющего поля 5 из регистра 3 микрокоманд поступает на первый управляющий вход блока 2 логического управления и совместно с сигналом условия, поступаю- 30 щим на второй управляющий вход блока

2 логического управления, вырабаты" вает сигнал на соответствующем выходе этого блока.

Адрес текущей микрокоманды формируется в регистре 6 адреса, который может работать как счетчик микрокоманд.

Передача на выход устройства кода операции управляется блоком 14 бло- gp кировки кода операции. Схема блока

14 блокировки кода операции функционально реализуется на базе N-го количества мультиплексоров "Два в один"

Пример конкретной реализации данного блока изображен на фиг.2. Этот блок может быть выполнен на базе элементов К155ЛР1, реализующих логическую функцию 2И-2ИЛИ-НЕ 17, и элементов

К1ЯЛН1, реализующих логическую" функ- о цию НЕ 18.

Взаимосвязи между указанными элементами в статике следуюцие.

В этом блоке вход А соответствует

55 первому входу блока 14 блокировки кода операции 14 (фиг.1), вход В соответствует второму входу блока.

14 блокировки кода операции (фиг.1), Код управляю- Код Состояние щего поля сиг- дов блока нала ления выхоуправА В С О О. О.,О.ьag а,ь

0 0 1 х 0 0 0 1 0 0

0 1 0 х 1 1 0 0 0 0

55 6 а выход C соответствует выходу 16 блока 14 блокировки кода операции (фиг; 1) .

Логические сигналы кода операции поступают на первые входы логических элементов 2И-2ИЛИ-НЕ 17. На вторые входы этих логических элементов поступает сигнал со входа В. Этот сигнал после инверсии элементом HE поступает на четвертые входы логических элементов 2И-2ИЛИ-НЕ 17. На третьи входы логических элементов 2И-ИЛИ-НЕ 1 постоянно подан код, соответствующий коду операции "Пустая команда", который формируется подачей определенной комбинации сигналов логического нуля или логической единицы по входам

Д1...ДИ для каждой конкретной реализации. С выходов логических элементов 2И-2ИЛИ-НЕ 17 сигналы через инверторы, реализующие функцию НЕ, поступают на вход 16 блока 14 блокировки кода операции.

При поступлении логических сигналов кода операции по входу А и при наличии на входе В сигнала, имеющего уровень логической единицы, на выход С передается код операции.

При подаче на вход В сигнала, имеющего уровень логического нуля, на выход С блока блокировки кода операции передается код операции "Пустая команда".

Блок 2 логического управления функционально является преобразователем кода и монет быть выполнен яа основе программируемого постоянного запоминаюцего устройства (ППЗУ), в частности на микросхеме К155РЕЗ, либо в виде комбинационной логической схемы (элементы НЕ 19, И 20 и

ИЛИ 21), (фиг. 3), Логика работы данного блока представлена в таблице истинности, где

0 — уровень логического "0", 1 - уровень логической "1", х - неопределенное Сост.

1 f28355 8

Продолжение таблицы дение кода операции микрокоманды через блок 14 блокировки кода опеКод Состояние выхо- рации на вход 16 устройства. По сиг- дов блока управ окончании выполнения этой микрокон ления манды на щестом выходе блока управусл. ления появляется сигнал, разрешающий работу регистра 6 адреса в реКод управляю щего поля ала

0 1 х 0 0 0 0 1 0 х 1 0 0 0 0 1

О. 0 0 0 0 0 1 х 1 0 1 0 0 1

1 0 0 0 1 0 0 х 1 0 0 0 0 1 х 1 0 0 g 0 1

1 0 О

1 . 0 1

1 1 О

1 0 1

0 О 0

1 1 1

Взаимосвязи между укаэанными элементами в статике следуюцие.

При поступлении соответствующих кодов по первому и второму управ- ляющим входам блока 2 управления на его выходах появляются сигналы согласно таблице истинности.

Работает микропрограммное устройство управления следующим образом

В начальный момент работы в регистре 3 ми крокоманд находится микрокоманда, в управляющем поле 5 ко-. торой содержится код, который поступает на первый управляющий вход бло" ка 2 и вырабатывает на первом выходе блока 2 сигнал, позволяющий прохождение кода операции "Пустая команда" на выход блока 14 блокировки кода операции. По окончании выполнения этой микрокоманды на пятом выходе блока управления вырабатывается сигнал, поступаю>»1ий на второ>> вход третьего элемента И 10 и позволяющий передачу начального адреса микропрограммы с регистра 7 кода опера-, ции через третий вход элемента ИЛИ

11 на регистр 6 адреса. С регистра адреса начальный адрес микропрограммы поступает в блок 1 памяти лликрокоманд, из которого выбирается микрокоманда начала микропрограммы.

Эта микрокоманда записывается в регистр 3 микрокоманд, с управляющего поля 5 которого код поступает на первый вход блока 2 управления и при этом на.первом выходе блока

2 появляется сигнал, поступающий на второй вход блока 14 блокировки кода операции, что позволяет прохож1о

25 зо

4о жиме работы счетчика микрокоманд, Далее следует выполнение последовательности микрокоманд по программе, При построении микропрограмм часто- возникает ситуация, когда микропрограмма содержит. в себе микроподпрограммы. Для организации входа в в микроподпрограмму в поле 4 кода операции регистра 3 микрокоманд записывается начальный адрес микроподпрограммы, а в управляющем попе 5 содержится. код, который поступает на первый управляющий вход блока

2, на первом выходе которого появляется сигнал, поступающий на вто- . рой вход блока 14 блокировки кода операции, что позволяет прохождение кода операции "Пустая команда" на выход .устройства. По окончании выполнения этой микрокоманды адрес перехода поступает со второго выхода регистра 3 микрокоманд через второй элемент И 9 и элемент ИЛИ 11 на регистр 6 адреса. Адрес текущей микрокоманды, увеличенный на два, запоминается в регистре 13 возврата.

В конце выполнения, микроподпрограммы последняя микрокоманда содер>!щт в управляющем поле 5 код, который поступает на первый вход блока 2 и вырабатывает на втором выходе блока 2 сигнал, обеспечивающий прохождение текущего адреса микропрограммы с регистра 13 возврата через первый вход элемента ИЛИ 1l на вход регистра 6 адреса.

При наличии в микропрограмме микрокоманд с условием, в поле » кода операции записываетСя адрес перехода по условию, а управляющее поле

5 содержит код, который поступает на первый вход блока 2 логического управления, на первом выходе которо. го появляется сигнал, поступающий на второй вход блока 14 блокировки кода операции, что позволяет прохождение .кода операции "Пустая команда" на выход устройства блокировки.

По окончании выполнения этой микрокоманды код адреса перехода поступает с первого выхода регистра

928355 10

3 микрокоманд через первый вход элемента ИЛИ 11 на регистр 6 адреса.

В случае отсутствия сигнала. условия формируется код операции "Пустая команда", поступающий на выход блока 14 блокировки кода операции и далее следует выполнение следующей микрокоманды.

Таким образом, совмещение поля кода операции микрокоманды с полем адреса перехода при условной передаче управления обеспечивает сокращение емкости блока памяти микрокоманд и разрядности регистра микрокоманд, что ведет к уменьшению оборудования по сравнению с известными устройствами.

Формула изобретения

1.- Микропрограммное устройство управления, содерк<ащее блок памяти

3 микрокоманд, регистр микрокоманд, регистр адреса, регистр кода операции, первый, второй и третий элементы И и элемент ИЛИ, причем выход блока памяти микрокоманд соединен с входом регистра микрокоманд, выход первого элемента И соединен с ïåðвым входом элемента- ИЛИ, второй и третий входы и выход которого соединены соответственно с выходами второго и третьего элементов И и первым

О входом регистра адреса, выход которого соединен с входом блока памяти микрокоманд, первый вход второго элемента И соединен с первым выходом регистра микрокоманд, первый вход третьего элемента И соединен с выходом регистра кода операции, вход которого является кодовым входом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью сокрацения оборудования устройства, в него введены блок логического управления, блок блокировки кода операции, регистр возврата и четвертый элемент И, причем первый выход, регистра микро команд соединен с кодовым входой: блока блокировки кода операции-, вход кода "Пустая команда" которого соединен с первым выходом блока логического управления, третий вход блока блокировки кода операции является установочным входом, а выход - выходом устройства, второй выход регистра кода операции соединен с первым управляющим входом блока логичес20

35 0

55 кого управления, второй управляюций вход которого является входом . логинеских условий устройства, вторий,третий, четвертый пятый и шестой выходы блока логического управления соединены соответственно с первыми входами первого и четвертого элементов

И, с вторыми входами второго и третьего элементов И и вторым входом регистра адреса, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента И, выход которого соединен с входом регистра возврата, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

2. Устройство по и.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок логического управления содер>1ит первый, второй и третий элементы НЕ, первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой элементы И и первый, второй и третий элементы ИЛИ, причем входы первого, второго и третьего элементов

НЕ являются перъым управляющим входом блока, первый, второй и третий входы первого элемента И соединены а соответственно с входом второго и с выходами первого и третьего элементов НЕ, первый и второй входы второго элемента И соединены соответственно с входом первого и с выходом третьего элементов НЕ, первый, второй и третий входы третьего элемента

И соединены соответственно с входами первого и второго и выходом третьего элементов НЕ, первый, второй и третий входы четвертого элемента И соединены соответственно с выходами первого и второго и входом третьего элементов НЕ, первый, второй и третий входы пятого элемента И соединены соответственно с входом первого, выходом второго и входом третьего элементов НЕ, четвертый вход пятого элемента И является вторым управляющим входом блока, первый, второй и третий входы шестого элемента И соединены соответственно с выходом первого и с входами второго и третьего элементов НЕ, первый и второй входы первого элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами первого и второго элементов И, первый и второй входы второго элемента ИЛИ соединены соответственно с выходами четвертого и пятого элементов И, первый и второй входы третьего элемента ИЛИ соединены соответственно с выхода" ми второго и пятого элементов И, выходы первого элемента ИЛИ, первого и третьего элементов И, второго элемента ИЛИ, шестого элемента

И и третьего элемента ИЛИ являются соответственно первым, вторым, третьим, четвертым и шестым выходами блока.

3. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок блокировки кода операции содер><ит и элементов 2И-2ИЛИ-НЕ и (и+1). элементов. НЕ, причем первые входы элементов 2И-2ИЛИ-HE являются кодовым рходом блока, а, выходы соединены соответственно с входами и элементов

928355 12

HE выходы которых являются выходомблока, вторые входы элементов 2И2ИЛИ-HE соединены с входом (и+1)-го элемента HE а третьи входы являются установочным входом блока, выход (и+1)-го элемента HE соединен с четвертыми входами элементов 2И2ИЛИ-НЕ, вход (и+1)-го элемента

НЕ является входом кода "Пустая коI0 манда" блока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Авторское свидетельство СССР

Р1 519711, кл. G 06 F 9/22, 1973.

IS 2. Авторское свидетельство СССР 1 503240, кл. G 06 F 9/22, 1974 (прототип).

928355

Составитель В.Латышев.

Техред "Т. Иаточка Корректор С.йекмар

Редактор И.Касарда

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная,4

Закав 3241/61 Тираж 732 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, 8-35, Раушская наб., д.4/5