Микропрограммное устройство управления

 

О П И С А Н И Е ()934472

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсимк

Соцмапмстмчесиии

Республик (61 ) Дополнительное к а вт. с вид-ау (22) Заявлено 28. 10. 80 (21) 2998696/18-24 с присоелннением заявки М (28) Приоритет (5I)M. Кл.

G 06 F 9/22

3Ъоудерствиивй комитет

СССР оо делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 07.06 ° 82 ° Бюллетень М 21 (53) УДК681. 32S (088.8) Дата опубликования описания 07.06.82. (72) Авторы изобретения

В. С. Харченко, А. П. Плахтеев, Г.Н. Тимонькин и

V (71) Заявитель (54) ИИКРОПРОГРАИИНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при построении микропрограммных устройств и систем с самовосстановлением.

Известен микропрограммный процессор с восстановлением при сбоях1 содержащий запоминающий блок, регистр адреса, регистр микрокоманд, регистр адреса повтора, блок контроля, счетчик, элементы И (1).

Недостатком указанного устройства является низкая функциональная ,надежность, которая также обусловлена возможностью ложной идентификации сбоя как устойчивого отказа.

Из известных устройств наиболее близким к предлагаемому является микропрограммное устройство управле- ния, содержащее последовательно соединенные регистр адреса, запоминающий блок, регистр микрокоманд, первый выход которого является выходом

2 микроопераций устройства, а второйсоединен с первыми. входами первого и второго блоков элементов И, вторые входы которых соединены с первым выходом блока контроля, а выходы -, соединены соответственно с первыми входами буферного регистра и регистра адреса, вторые входы которых яв ляются входом начального адреса устройства и вторым входом буферного регистра, выход которого соединен с первым входом третьего блока элементов И, выход которого соединен с третьим входом регистра адреса, второй вход — соединен со вторым выходом блока контроля, третий вход — соединен с первым выходом счетчика, информационный вход которого соединен с выходом четвертого блока элементов И, второй выход счетчика соединен с первым входом блока контроля, второй втсод последнего - с единичным выходом триггера, единичный и нулевой входы которого соединены с

3 93447 выходами первого и второго элементов

И соответственно $2 j.

Недостатком известного устройства является низкая экономичность, обусловленная большой избыточностью средств контроля и исправления ошибок, а также низкая экономичность устройства, которая обусловлена большой разрядностью счетчика, в который записывается суммарное допустимое щ время выполнения участка.

Цель изобретения — повышение экономичности средств контроля и восстановления.

Поставленная цель достигается тем,что микропрограммное устройство дополнительно содержит элемент НЕ, два формирователя импульсов, элемент задержки и третий элемент И, выход о которого соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого соединен с выходом второго элемента

И, первый выход блока контроля соединен с первым входом второго элемента;.И, третий вход блока контроля соединен с выходом первого формирователя импульсов, вход которого через элемент НЕ соединен с четвертым входом блока контроля, выходом метки регистра микрокоманд и входом

30 второго формирователя импульсов, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, первым входом третьего элемента И, первым входом четвертого блока элементов

И, а через элемент задержки — с пятым входом блока контроля, с третьим входом первого блока элементов И и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен со вторыми входами третьего элемента И„ . ао третьего и четвертого блоков элементов И и вторым выходом блока контроля, третий вход которого соединен с выходом логических. Условий регистра микрокоманд, четвертый вход четвертого блока элементов И соединен с нулевым выходом триггера, единичный выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, шестой, седьмой входы и третий выход блока контроля являются соответственно первым и вторым информационными входами и выходом отказа устройства.

Кроме того, блок контроля содержит узел контроля на четность, два триггера, три элемента И, причем первый и второй входы блока контроля

2 4 соединены соответственно с первым и: вторым входами первого элемента И, выход которого является третьим выходом блока контроля, третий вход первого элемента И соединен с единичным выходом первого триггера и вторым выходом блока контроля, первый выход которого соединен с нулевым выходом пЕрвого триггера, нулевой вход последнего — с третьим входом блока контроля, четвертый вход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход последнего— с единичным входом первого. триггера, пятый вход блока контроля соединен с нулевым входом второго триггера, шестой вход блока контроля через узел контроля на четность соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого является седьмым входом блока контроля, выход — соединен с единичным входом второго триггера, а единичный выход последнего— со вторым входом второго элемента И.

Повышение экономичности устройства обеспечивается путем снижения избыточности средств контроля и восстановления за счет использования свободных полей микрокоианд для задания полезной информации и исключения ассоциативной памяти.

Устройство работает следующим образом.

Реализуемые микропрограммы разбиваются на отдельные участки — микроподпрограммы. Восстановление информации осуществляется путем повторения микропрограмм при обнаружении ошибок в ходе их выполнения. В свободном поле логических условий последней микрокоманды каждой микропрограммы задается допустимое число повторений данной микроподпрограм— мы. Это число выбирается для каждЬro участка, исходя из общего запаса времени работы предлагаемого устройства и управляемого им объекта. Если после указанного числа повторений микроподпрограммы ошибка не самоустраняется, то фиксируется отказ устройства.

На чертеже приведена функциональная схема предлагаемого микропрограммного устройства управления.

Устройство содержит первый блок элементов И, буферный регистр 2 со входом 3 начального адреса, второй 4 и третий 5 блоки элементов И, регистр 6 адреса, запоминающий блок

934472 6

S

5

7, регистр 8 микрокоманд с полями: адресным 8„, микроопераций 8 логических условий (числа повторений)

8, метки 84 и выходом 9 микроопераций, второй формирователь 10 импульсов, первый элемент 11 задержки, первый элемент И 12, четвертый блок 13 элементов И, триггер 14, счетчик 15 с первым 15 4 и вторым

15< выходами, блок 16 контроля, в состав которого входят узел 17 контроля на четность с шестым входом

18 блока, третий элемент И 19 с седьмым входом 20 блока, второй триггер 21 второй элемент И 22, первый триггер 23 и первый элемент

И 24 с третьим выходом 25 блока.

Кроме того, устройство содержит также второй 26 и третий 27 элементыИ, элемент HE 28 и первый формирователь 29 импульсов, В запоминающем блоке 7 хранятся микропрограммы, выполняемые предлагаемым устройством. Каждая микрокоманда имеет четыре поля: адресное 8, микроопераций 8, логичес» ких условий 8 и поле метки- 8 .

В поле метки 8 записывается

"единица" для микрокоманд, которые являются последними в участках.

При этом в поле 8 указывается код возможного числа повторений соответствующего участка. Во всех других микрокомандах в поле 8 записывается "нуль", и в поле 8> — либо код проверяемых логических условий, либо нулевой код.

Счетчик 15 служит для подсчета числа повторений участков в случае их искажений.

Устройство работает в двух режимах: режиме нормального функционирования и режиме восстановления информации. .В исходном состоянии все элемен" ты памяти находятся в нулевом состоянии, а регистры 2 и 6 записывают начальный адрес, поступающий на вход 3.

В первом режиме по адресу, хранимому. в регистре 6, из блока 7 считываются микрокоманды. Сигналы микроопераций с поля 8 регистра 8 поступают на выход 9, а очередной адрес с поля 8 передается в регистр

6 через блок 4 элементов И. Затем из блока 7 считывается очередная микрокоманда и работа устройства продолжается аналогично описанному

s0

SS выше. Одновременно осуществляется контроль его функционирования. В каждом микротакте по сигналам на входе 20 опрашивается состояние выхода узла 17, на вход 18 которого поступают считываемые микрокоманды.

Если искажения отсутствуют, то триггер 21 сохраняет нулевое состояние.

При этом после считывания последней микрокоманды участка и появления сигнала на выходе поля 84 триггер

23 остается в нулевом состоянии, запрещая запись информации в счетчик

15 через блок 13 элементов И и триггер 14 через элемент И 12. Одновременно разрешается запись начального адреса следующего участка в регистр

2 через блок 1 элементов И.

В режиме восстановления информации устройство работает следующим образом. Если в процессе выполнения очередного участка на выходе узла

17 появляется сигнал сбоя, то этим сигналом через элемент И 19 триггер

21 устанавливается в единичное состояние. После считывания из блока 7 последней микрокоманды участка сигналом с выхода 84 через элемент

И 22 триггер 23 устанавливается в единичное состояние. Формирователь

10 формирует импульс, которым из поля 8S регистра 8 через блок 13 элементов И в счетчик 15 записывается код числа возможных повторений данного участка. Одновременно нулевым сигналом с выхода триггера 23 запрещается передача начального адреса следукицего участка в регистры 2 и 6 и разрешается передача начального адреса данного участка в регистр 6 из регистра 2 (на третьем входе блока элементов И 3 также единичный сигнал с выхода 15 < счетчика 15). Через время, определяемое элементом задержки 11.триггер 21 обнуляется, триггер 14 устанавливается в единичное состояние, а начальный адрес данного участка передается в регистр 6 через блок 5 элементов И.

После этого начинается повторное выполнение данного участка. По очередной (первой) счйтанной микрокоманде происходит обнуление триг- гера 23, поскольку на выходе элемента НЕ 28 появляется высокий потенциал (в поле 8+,считывается

"нуль") и формирователь 29 формирует сигнал обнуления. В результате триггер 23 разрешает передачу из

7 9 поля 81 через блок элементов И в регистр б. По мере считывания микрокоманд осуществляется их контроль узлом 17 и триггером 21 Если сбой вновь обнаружен, то после считывания последней микрокоманды участка происходит вычитание "единицы" из содержимого счетчика 15 через открытый элемент И 27 и участок вновь повторяется. Если после очередного повторения сбой не появляется, то триггеры 21 и 23 остаются в нулевом состоянии и по единичному сигналу в поле 84 формирователь 10 осуществит обнуление счетчика 15 и триггера 14, и устройство перейдет в первый режим работы.

Если после очередного повторения ошибка не устраняется и счетчик

15 устанавливается в нулевое состоя" ние (появляется единичный сигнал на выходе 15 ), то в этом случае формируется сигнал отказа. Этот сигнал появляется на выходе 25 элемента И 24, поскольку триггеры 23 и 14 находятся в единичном состоянии и появляется единичный сигнал на выходе 15,1 счетчика 15. После этого осущЕствляется локализация отказавшего элемента, поскольку автоматическое восстановление невозможно.

Следовательно, предлагаемое устройство превосходит по экономичности средств контроля, обладая теми же функциями восстановления.

Использование изобретения позволяет строить более простые и надежные самовосстановливаемые микропрограммные устройства управления.

Формула изобретения

l, Микропрограммное устройство управления, содержащее последова- . тельно соединенные регистр адреса, запаминающий блок, регистр микрокоманд, выход микроопераций которого является выходом микроопераций устройства, адресный выход соединен с первыми входами первого и второго блоков элементов И, вторые входы которых соединены с первым выходом блока контроля, а выходi первого и второго блоков элементов И соединены соответственно с первьи4и входами буферного регистра и регистра адреса, вторые входы которых яв34472 8

5

15 о

ЗО

Q0

50 ляются входом начального адреса устройства, выход буферного регистра соединен с первым входом третьего блока . элементов И, выход которого соединен с третьим входом регистра адреса, второй вход третьего блока элементов И соединен со вторым выходом блока контроля, а третий вход — с первым выходом счетчика, информационный вход которого соединен с выходом четвертого блока элементов И, второй выход счетчика соединен с первым входом блока контроля, второй вход последнего — с единичным выходом триггера, единичный и нулевой входы которого соединены с выходами первого и второго элементов И соответственно, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения экономичности средств контроля и восстановления, оно дополнительно содержит элемент

НЕ, два формирователя импульсов, элемент задержки и третий элемент И, выход которого соединен со счетным входом счетчика, установочный вход которого соединен с выходом второго элемента И, первый выход блока контроля соединен с первым входом второго элемента И, третий вход блока контроля соединен с выходом первого формирователя импульсов, вход кото- рого через элемент НЕ соединен с четвертым входом блока контроля, выходом метки регистра микрокоманц и входом второго формирователя импульсов, выход которого соединен со вторым входом второго элемента И, первым входом третьего элемента И, первым входом четвертого блока элементов И, а через элемент задержки . с пятым входом блока контроля, с третьим входом первого блока элементов И и с первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен со вторыми входами третьего элемента И, третьего и четвертого блоков элементов И и вторым выходом блока контроля, третий вход которого соединен с выходом логических условий регистра микрокоманд,. а четвертый вход четвертого блока элементов И соединен с нулевым выходом триггера, единичный выход которого соединен с третьим входом третьего элемента И, шестой и седьмой входы и третий выход блока контроля являются соответственно первым и вторым информационными входами и выходом отказа устройства, ВНИИПИ Заказ 3937/45 Тираж 731 Подписное

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

9 9

2. Устройство по п; 1, о т л и— ч а ю ш е е с я тем, что блок контроля содержит узел контроля на четкость, два триггера, три элемента

И, причем первый и второй входы блока соединены соответственно с первым и вторым входами первого элемента И, выход которого является третьим выходом блока, третий вход первого элемента И соединен с единичным выходом первого триггера и вторым выходом блока, первый выход которого соединен с нулевым выходом первого триггера, нулевой вход последнего — с третьим входом блока, четвертый вход которого соединен с первым входом второго элемента И, выход последнего " с единичным входом первого триггера, 34472 10 пятый вход блока контроля соединен с нулевым входом второго триггера, шестой вход блока через узел контроля на четность соединен с первым входом третьего элемента И, вто. рой вход которого является седьмым входом блока, выход третьего эле-мента И соединен с единичным входом второго триггера, а единичный

1В выход последнего — со вторым входом второго элемента И.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

11- 470806, кл. G 06 F 9/22, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 741267, кл. G 06 F 9/22, G 06 F 11/00, 1978 (прототип).