Многоуровневое микропрограммное устройство управления

 

Оп ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДВТИЗЬСТВУ

Союз Соаетсиин

Социапистичесиин

Рес убп .

< > 942039 (6l ) Дополнительное к авт. сенд-ву (221Заявлеио "0.1 ОО (23 ) 3214770/18-24 (5l)N. Кд. с присоединением заявки М (23) Приоритет, С Об Г 9/22

Ваударатаанный квинтет

СССР ао делам нзабретеннй н атнррытнй (53) УДК 681.325. (088.8 ) Опубликовано 070782.. Бюллетень Рй 25 ,т1ата опубликования описания 070782 (72) Авторы изобретения

А.H.ÄåìNåíêo и И.Я.Грянко (7! ) Заявитель (5 4 ) МНОГОУРОВНЕВОЕ МИКРОПРОГРАММНОЕ

УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь- -. зовано в устройствах управления цифровых вычислительных машин.

Известен многоуровневые микропрограммные. устройства управления, в ко- 1 торых для выполнения переходов с од-. ного уровня на другой вводятся регистр адреса возврата, счетчик, дешифратор и логическая схема переходов, а микропрограммы содержат специальные двухчастные команды переходов jl ).

Недостатками таких устройств являются быстродействие и большое количество оборудования.

Наиболее близким к предлагаемому является многоуровневое микропрограм-ное устройство управления, содержащее управляющую память, регистр микрокоманды, имеющий адресный. и первые oneго рационные выходы (прямые и инверсные ), регистр адреса микрокоманды, регистры адреса возврата, счетчик, первые, вторые и третьи элементы И и элемен2 ты ИЛИ,причем выход управляющей памяти соединен со входом регистра микрокоманды, прямые первые операционные выходы которого соединены со вторыми входами первых элементов И, выход регистра адреса микрокоманды соединен со входами управляющей памя"

;ти и счетчика, входы регистров адреса возврата через элементы

ИЛИ соединены с выходами первых и вторых элементов И, а выходы . регистров адреса возврата соединены с первыми входами вторых элементов И, вторые входы которых через третьи эле. менты И соединены с инверсными первыми операционными выходами регистра микрокоманды 2 1.

Недостатками таких устройств являются необходимость наличия мультиплексора и объедннение регистров адреса возврата в магазинную память, вызывающее необходимость дополнительных элементов И и нескольких пересылок адресов возврата внутри этой ма19 1 ход ll, прямые первые операционные выходы 12„, ..., 12 1, инверсные операционные выходы 12!, ..., Г2 1, вторые операционные выходы 13,..., 131.

Выход управляющей памяти 1 соединен с входом регистра 2 микрокоманды, адресный выход 1 1 которого соединен с входом регистра 3 адреса микрокоманды, прямые первые операционные выходы 12g, ..., 12 g регистра 2 микрокоманды соединены со вторыми входами элементов И 61,...,6 первой группы, инверсные операционные выходы 12, ...,12„ регистра 2 микрокоманды соединены с первыми входами элементов И

8,,8ытретьей группы, на вторые входы которых подается инверсия сигнала "Установка "0", вторые операционные выходы 13,...,13 регистра 2 мик,рокоманды соединены со сторыми входами элементов И ТО.! 10 четвертой группы, выход регистра 3 адреса микрокоманды соединен с входом управляющей памяти 1 и счетчика 5,выход счетчика 5 соединен с первыми входами элементов И 6,...,6 первой

«группы, выходы элементов И 6.,...,6ы . и 7,...,7 первой и второй групп через элементы ИЛИ 91,...,9 соединены с входами регистров 4.1,...4g,àäðåñà возврата, выходы которых соединены с первыми входами элементов И 10,...,10ч четвертой группы и первыми входами элементов И 7 „., 7 N второй группы, вторые входы которых соединены с выходами элементов И 81,...,8 !третьей группы, выходы элементов И 10,..., I0N четвертой группы соединенй с входом регистра 3 адреса микрокоманды.

Устройство работает следующим образом.

Все микропрограммы разбиваются на уровни, например, 1 уровень - основная микропрограмма, П уровень — вычисление тригогометрических, логарифмических и т.п. функций, Ш уровеньумножение и деление, IY уровеньсложение и вычитание.

При необходимости перехода от выполнения микропрограммы более высокого уровня к микропрограмме более низкого уровня в управляющей памяти 1 вырабатывается соответствующая микрокоманда, которая пересылается в регистр микрокоманды 2 и содержит в поле адреса адрес первой микрокоманды микропрограммы более низкого уровня, а в поле команды обязательно содержит один из операционных сигналов 12

Э .9420 газинной памяти при переходе с одного уровня на другой. Это приводит к значительным затратам оборудования и низкому быстродействию.

Цель. изобретения-повышение быстродействия устройства.

Указанная цель достигается тем, что в многоуровневое микропрограммное устройство управления, содержащее намять,регистр адреса микрокоманды,ре- !в гистры адреса возврата, счетчик, первую вторую и третью группы элементов И и элементы ИЛИ, причем выход памяти соединен с входом регистра микрокоманды, первые прямые операционные выходы которого соединены с первыми входами элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходу счетчика, вход которого соединен с выходом регистра адреса микрокоманды и с входом памяти, выходы регистров адреса возврата подключены к первым входам элементов И второй группы, к вторым входам которых подключены соответственно выходы элементов И третьей группы, первые входы которых соединены с инверсными операционными выходами регистра микрокоманды, а вторые входы соединены с входом сброса устройства, выходы элементов И второй группы подключены к первым входам элементов ИЛИ,ко вторым входам которых подключены выходы элементов И первой группы, а выходы элементов ИЛИ соединены с входами регистров адреса возврата, введена четвертая группа элементов И,причем вторые прямые операционные выходы регистра микрокоманды соединены сооТ ветственно с первыми входами элемен- 40 тов И четвертой группы, вторые входы которых подключены к выходам регистров адреса возврата, а выходы — к вхо. дам регистра адреса микрокоманды и к адресным выходам регистра микрокоманды.

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство управления содержит управляющую память l регистр 2 микрокоманды, регистр 3 адреса микрокоманды, регистры 41,..., 4 адреса возврата, счетчик 5, первую группу элементов И 6„,..., 6„, вторую группу элементов И 7„,...,71, третью Ы группу элементов И 8,...,8ы, элементы ИЛИ 9,..., 9>, четвертую группу элементов И 10,...,10, адресный выФормула изобретения

Иногоуровневое микропрограммное. устройство управления, содержащее память, регистр микрокоманды, регистр адреса микрокоманды, регистры адреса возврата, счетчик, первую, вторую и третью группы элементов И элементы

ИЛИ, причем выход памяти соединен с входом регистра микрокоманды, первые прямые операционные выходы которого соединены с первыми выходами

;элементов И первой группы, вторые входы которых подключены к выходу счетчика, вход которого соединен с выходом регистра адреса микрокоманды и с входом памяти, выходы регист- ° ров адреса возврата подключены к первым входам элементов И второй группы, к вторым входам которых подключены соответственно выходы элементов И тре-. тьей группы, первые входы которых

".соединены с инверсными операционными выходами регистра микрокоманды, а вторые входы соединены с входом сбро" са устройства, выходы элементов И второй группы подключены к первым входам элементов ИЛИ, к вторым входам которых подключены выходы элементов

И первой группы, а выходы. элементов

ИЛИ соединены с входами регистров адреса возврата, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения .быстродействия, в йего введена четвертая группа элементов И, причем вторые прямые операционные выходы регистра микрокоманды соединены соотЭО

Сохранение состояния регистров

41,...,4g адреса возврата при выполнении микропрограммы определенного уровня обеспечивается с помощью элементов И 7,,...7,на первые входы которых подаются сигналы с выходов

35 регистров 4 1,..., 4 адреса возврата, а на вторые входы поступают сигналы задержки. Сигналы задержки формируются с помощью элементов И 8

4э 40

8 1, на входы которых подаются инвер-: сии сигналов "Установка "О" и операционных сигналов 12,1,..., 12 ., При необходимости возврата к выполнению микропрограммы более высокого уровня в управляющей памяти 1

45 вырабатывается соответствующая микрокоманда, вызывающая появление сигнала на втором операционном выходе

13. регистра 2 микрокоманды. При этом отпирается соответствующий чет50 вертый элемент И 10 и содержимое ре"

1 гистра 4„. адреса возврата пересылается в регистр 3 адреса микропрограммы более высокого уровня. При этом возврат от подпрограммы может выполняться одновременно с выполнением микроопераций, относящихся к микропрограмме более высокого уровня.

5,9420 (где i = 1,2 ... и определяется тем,. к микропрограмме какого именно уровня должен выполняться переход) . При этом отпирается соответствующий пер вый элемент И 6.1. Адрес самой микрокоманды перехода пересылается из поля ,:адреса регистра 2 микрокоманлы в ре" гистр 3 адреса микрокоманды,увеличивается на единицу в счетчике 5 и через первый элемент И 6; и элемент ИЛИ 10 ,9; пересылается в соответствующий регистр 4„ адреса возврата. При этом

°, пересылка адреса в регистр 3 адреса .микрокоманды выполняется одновремен" но с выполнением микрокоманды, предшествующей микрокоманде перехода.

Прибавление единицы. к содержимому . счетчика 5 и пересылка полученного адреса в регистр 4; адреса возврата могут выполняться в микрокоманде перехода в течение одного такта, например, по сигналам тактового генератора С и С соответственно. Кроме этого, одновременно с выполнением перехода к микропрограмме более низ.кого уровня в этой же микрокоманде могут выполняться и микрооперации, относящиеся к микропрограмме более, ысокого уровня.

19 6

8ыделение каждого регистра адреса возврата для выполнения микропрограмм одного определенного уровня и замена ,мультиплексора элементами И позволяют уменьшить количество оборудования за счет ликвидации большого количества вентилей, составляющих мультиплексор, ликвидации вентилей магазинной памяти, . предназначенных для выполнения воз» врата на более высокий уровень, и упрощения элементов И, предназначенных для сохранения состояния регистров аДреса возврата. Использование самостоятельных, не связанных друг с дру» гом, регистров адреса возврата вместо магазинной памяти позволяет сократить число пересылок при переходах с одного уровня на другой и таким образом повысить быстродействие устройства.

7 942019 ветственно с первыми входами элемен" тов И четвертой группы, вторЫе входы которых подключены к выходам регистров адреса возврата, а выходык входам регистра адреса микрокоман- а ды и к адресным выходам регистра микрокоманды.

Источники инФормации, принятые во .внимание при экспертизе, 1. Патент CIIIA N 4156900,кл.364-200, 197á.

2. Патент США 3909797 кл. 340-172.5, 1974 (прототип )..

Заказ 48М/39 Тираж 731 Подписное, ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Соста. итель Логачева

Редактор П.Макаревич Техред Ж,. Кастелевич Корректор У.ПономаРенко