Микропрограммное устройство управления

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (1х 964641 (6I ) Дополнительное к авт, свид-ву (22)Заявлено 08.01,81 (2l) 3261837/18-24 с присоединением заявки М (23) Приоритет (51)М. Кл.

6 06 F 9/22

Вюударствены11 кенктвт

CCCP ао аелзи взобрвтехн11 и открытий

Опубликовано 07.10.82. Бюллетень М 37 (53) УД К681. 325 (088. 8}

Дата опубликования описания 07. 10. 82 (72) Авторы изобретения

А. Л. Рубинов и И. Б. Шапиро

ИАТЕНТНО11 ткхнич;сххх 1

СИЙГ(Ие 1 сна (7!) Заявитель (54) МИКРОПРОГРАММНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в автоматических и контрольно-измерительных системах, например, контроля электрических параметров, интегральных схем, содержащих несколько операционных блоков, подключенных к общей информационно-адресной матистрали, Иикропрограммное устройство управления предназначно для выдачи в магистраль определенной временной последовательности микрокоманд, обрабатываемых в операционных блоках, подключенных к магистрали.

Известно микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти,микропрхограмм регистр адреса, регистр микропрограмм, дешифраторы, блок управления длительностью микропрограммного такта, линию задержки то и логические схемы (1) .

Известное устройство позволяет изменять длительность микропрограммноro такта в соответствии с временем выполнения микрокоманды. Однако это устройство характеризуется сложностью схемы и ограниченными функциональными возможностями за счет того, что применение универсальных линий задержки с заданными номиналами по задержке заранее предопределяет возможный (а не действительный). диапазон изменения длительностей тактов.

Кроме того,при больших значениях задержек линии задержки имеют большие размеры.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является микропрограммное устройство управления, содержащее блок памяти микропрограмм, регистр адреса, регистр микрокоманд, причем входы блока памяти микропрограмм соединены с выходами регистра адреса, первый вход которого соединен с первым входом устройства, выходы блока памяти микропрограммы сое9б4641

3 динены с первыми входами регистра микрокоманд (2).

Недостатком известного устройства является то обстоятельство, что в нем невозможно совместить синхронный режим работы с переменной длительностью,микропрограммно го такте и синхронный режим работы устройства по отношению к целям управления операционными блоками магистра- 30 ли. Кроме того, недостатком известного устройства является невозможность его останова на.одной из выбранных микрокоманд, а также по сигналу неисправности, приходящему из 13 магистрали. По требованиям, предъявляемым к микропрограммному устройству управления магистралью, оно должно работать как в синхронном режиме с возможностью изменения в приемле- 20 мых пределах длительности микропрог» раммного такта, так и в асинхронном режиме.

Цель изобретения - расширение оби ласти применения за счет обеспечения асинхронного режима работы устройства, Поставленная цель достигается тем, что микропрограммное устройство уп" . равления, содержащее генератор импуль30 сов, регистр адреса, блок памяти микропрограмм, регистр микрокоманд, вы". ход поля операций которого подключен к первому информационному выходу уст ройства, информационный вход регистра З микрокоманд соединен с выходом блока памяти микропрограмм, адресный вход которого соединен с выходом регистра адреса, информационный вход которого подключен к адресному входу устройства, содержит дешифратор, счет", чик, элемент И, формирователь импульса, группу элементов И-НЕ и блок фор" мирования синхроимпульсов, установочный вход которого соединен с установочными входами регистра адреса и регистра микрокоманд и является первым управляющим входом устройства, первый выход блока формирования синхроимпульсов подключен к управляющему входу регистра адреса, второй выходк управляющему входу регистра адреса, второй выход - к управляющему входу регистра микрокоманд и к первым входам элементов И-НЕ группы, третий выход - к первому входу элеФ мента И, второй вход которого соединен с вторыми входами элементов

"-НЕ группы с первым управляющим входом блока формирования синхроимпульсов и первым выходом дешифратора, информационные входы которого под-. ключены к выходу поля типа микрокоманды, регистра микрокоманд, выход поля операций которого соединен с третьими входами элементов И-НЕ группы, выходы которых подключены к уста" новочным входам счетчика, счетный вход которого соединен с выходом генератора импульсов, вход пуска которого подключен к выходу элемента И, а вход сброса - к, выходу формирователя импульсов и к второму управляющему входу блока формирования синхроимпульсов, выход счетчика подключен к входу формирования импульса., выход поля адреса регистра микрокоманд является вторым информационным выходом устройства, второй выход дешифратора соединен с третьим управляющим входом блока формирования синхроимпульсов, вход останова которого подключен к второму управляющему входу устройства, третий управляющий вход устройства подключен к четвертому управляющему входу блока формирования синхроимпульсов, Блок формирования синхроимпульсов,содержит пять элементов И, элемент ИЛИ-НЕ, семь элементов И-НЕ, два элемента НЕ, три элемента задержки, причем первый вход первого элемента И подключен к первому управляющему входу блока, второй вход.- к .второму управляющему входу блока, а выход - к первому входу элемента

ИЛИ-НЕ, к второму входу которого подключен - выход второго элемента И, первый вход последнего подключен к третьему управляющему входу блока, второй вход - к четвертому управляющему входу блока, к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ подключен выход третьего элемента.И,первый вход которого соединен с третьим управляющим входом блока, второй вход - с четвертыя управляющим входом блока, четвертый вход элемента ИЛИ подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого соединен с третьим управляющим входом блока, второй вход— с выходом пятого элемента И и является третьим выходом блока, выход элемента ИЛИ-НЕ подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого является установочным

5 9646 входом блока, выход первого элемента И-НЕ соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй вход которого является входом останова блока, а выход второго элемента И-НЕ соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И-НЕ а через пер. 1 вый элемент задержки «с вторым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу четвертого элемента И-НЕ, выход последнего соединен с первыми входами пятого и шестого элементов И-НЕ> через первый элемент HE - с первйм выходом блока, а через второй элемент задержки - с вторым входом пятого элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу шестого элемента И-НЕ, выход последнего соединен с первыми входами седьмого эле- _#_ мента И-НЕ и пятого элемента И, через второй элемент HE — с вторым входом блока, а через третий элемент задержки - с вторым входом седьмого элемента И-НЕ, выход которого под- 5 ключен к второму входу пятого элемента И.

На фиг. I приведена структурная схе" ма предлагаемого микропрограммно1го устройства управления магистра- зв лью; на фиг. 2 - схема блока формирования синхроимпульсов.

Устройство содержит блок 1 памяти микропрограмм, регистр 2 микрокоманд, регистр 3 адреса, блок 4 формирования синхроимпульсов, дешифратор 5, генератор 6 импульсов, счет" чик 7, формирователь 8 импульсов„ группу элементов И-НЕ 9, элемент И 10, выходы 11-14 дешифратора 5, выход >

15 формирователя импульсов, установочный вход 16 устройства, управляющие входы 17 и 18 устройства, вход

19 останова устройства, адресный вход 20 устроиства. Блок 4 формиро- 45 вания синхроимпульсов содержит выход 21 синхроимпульса С1, выход 22 синхроимпульса С2, выход 23 синхроимпульса С3, элементы И 24-27, элементы И-НЕ 28-34, элемент И 35, элемент ИЛИ-НЕ 36, элементы 37-39 задержки, элементы НЕ 40 и 41.

Устройство работает следующим образом.

Микропрограммное устройство управ55 ления синхронизируется тремя последовательностями синхроимпульсов. По фронту С 1 код, установленный на ин41 6 формационном входе регистра 3 адреса, переписывается в регистр, и по этому коду начинается считывание микрокоманды из блока 1 памяти микропрограмм. По фронту С2 микрокоманда, считанная из блока 1 памяти микропрограмм; переписывается в регистр

2 микрокоманд. Происходит дешифрирование поЯей микрокоманды, начинает" ся выполнение записанных в микрокоманде микроопераций и формирование логических условий для перехода к следующей микрокоманде. По фронту

3 С3 происходит запуск генератора

6 импульсов,.

Код каждой микрокоманды, записанной в блоке 1 памяти микропрограмм, состоит из трех частей: тип кода микрокоманды, код операции и код адреса следующей микрокоманды.

Код тяпа микрокоманды определяет каким образом будет запущена последовательность синхроимпульсов

С1, С2, С3 в следующем такте работы устройства.

1-ый тип микрокоманд - это микрокоманды, длительность микропрограм". много, такта которых равна длительности микропрограммного такта внутренних м рокоманд. При дешифрировании этого типа микрокоманды сигнал логической "1" появляется на выходе

14 дешифратора 5 типа микрокоманды. .При этом фронт синхроимпульса С1 сле дующего такта работы устройства формируется по срезу синхроимпульса

С3 текущего такта. При этом операционный блок осуществляет прием ине У формации, а код адреса следующей микрокоманды устанавливается на информационном входе регистра 3 адреса за время, равное длительности двух синхроимпульсов С2 и С3.

2-ой тип микрокоманд - это внешние микрокоманды, обращенные к операционным блокам, асинхронным по отношению- к микропрограммному устройству управления. Этот тип микрокоманд соответствует появлению си -нала логической "1" на выходе 13 дешифратора 5 типа микрокоманд. При этом фронт С1 следующего такта работы устройства формируется по срезу импульса готовности, поступающего от операционного блока к входу 17.

3-ий тип микрокоманд (пауза) это микрокоманды, которые следуют за внешними микрокомандами, обращен

964641

7 ными к синхронным операционным блокам, и определяют интервал времени, через который устройство может выработать следующую микрокоманду. Этому -типу микрокоманд соответствует 5 появлейие сигнала логической "1" на выходе 11 дешифратора 5 типа микрокояанд. При выполнении этой микрокоманды код паузы, записанный в orleрационной части микрокоманды, по фрон-1О ту синхросигнала С2 записывается в счетчик 7 через .группу элементов

И"НЕ 9. По фронту С3 происходит за пуск генератора 6 импульсов через элемент И 10» фронт каждого импульса которого переводит счетчик 7. в следующее состояние. При переводе счетчика 7 в исходное состояние на выходе 15 формирователя 8 импульса вырабатывается импульс, который 20 лоступает на соответствующий вход блока 4 формирования синхроимпуль.сов. Ilb срезу этого импульса формируется фронт С 1 следующего такта работы устройства. Кроме того, импульс с .выхода 15 формирователя 8 импульсов поступает на втор6й вход генератора 6 импульсов и прекраща» ет генерацию импульсов.

Таким образом, используя микро- 311 команды 3-ro типа, можно организоватьс;синхронный режим работы с переменной длительностью микропрограммного такта. При этом имеется возможность гибкого изменения длительности такта по коду паузы, записанного в операционной части микрокоманды. При необходимости можно записать в блоке 1 микропрограммы несолько микрокоманд 3-го типа подяд, что еще больше увеличивает -возможность гибкого варьирования дли«. тельностью микропрограммного такта.

4-ый тип микрокоманд - микрокоманды останова. Этот тип микрокоманд позволяет организовать асинхронный режим работы с формированием импульса готовности пользователем, т.е. при выполнении оператором функции операционного блока. При выполнении 4-го типа микрокоманд сигнал логической

"1" появляется на выходе 12 дешифратора 5 типа микрокоманд, С приходом этой микрокоманды работа микропрограммного устройства управления останав-.

35 ливается, Продолжение выполнения микропрограммы осуществляется с фиходои на 18 ый вход устройства импульва.

5-ый тип микрокоманд - микрокоманды "Конец". C приходом этой микрокоманды работы устройства останав- . ливается и продолжить выполнение прерванной микропрограммы нельзя, поскольку с выходов 11- 14 дешифратора 5 типа микрокоманда на соответствующие входы блока 4 формирования синхроимпульсов не поступает ни одного разрешающего сигнала логической "1".

Возобновить работу устройства можно, подавая на вход 16 блока 4 формирования синхроимпульсов импульс в виде уровня логического "0", который формируется во внешних цепях управления устройства при нажатии оператором кнопки "Пуск микропрограммы".

Одновременно этот импульс поступает на входы установки в "0" регистра 2 микрокоманд и регистра 3 адреса. По срезу данного импульса формируется синхроимпульс Cl,êàòîðûé запишет нулевой адрес в регистр 3 адреса и выполнение микропрограммы начнется с 0-й микрокоманды.

Если в процессе выполнения микропрограммы на вход 19 блока 4 формиро" вания синхроимпульсов поступает сигнал "Неисправность" (уровень логического "0"), устройство останавливается. Возобновить работу устройства можно только после ликвидации неисправности, когда на вход 19 блока

4 формирования синхроимпулвсов поступит сигнал логической "1".

Таким образом, предложенное микропрограммное устройство управления магистралью позволяет осуществлять работу как в синхронном режиме с переменной длительностью микропрограммного такта, так и в асинхронном режиме по отношению к цепям управления магистрали. В синхронном режиме работы обеспечено простое применение временного интервала между моментами выдачи в магистраль внешних микрокоманд путем изменения кода паузы, записанного в операционной части микрокоманды 3-ro типа, изменения периода следования импульсов с выхода генератора 6 импульсов и использования нескольких микрокоманд 3-го типа, следующих подряд. Кроме того, в устройстве обеспечивается останов его работы в любой точке микропрограммы при восполнении микрокоманды 4-го типа останова, а также по сигналу неисправности, приходящему из магистра96464 ли, что улучшает эксплуатационные характеристики устройства и повышает достоверность работы системы устройство-магистраль. Получено упрощение блока 1 микропрограммы устройст- S ва за счет уменьшения длины слова блока из-за отсутствия в микрокоманде временной части.

Формула изобретения

1. Микропрограммное устройство управления, содержащее генератор импульсов, регистр. адреса, блок памяти микропрограмм, регистр микрокоманд, выход поля операций которого подключен к первому .информационному выходу устройства, информационный ., вход регистра микрокоманд соединен с выходом блока памяти микропрограмм, адресный вход которого соединен с выходом регистра адреса, информационный вход которого подключен к адресному входу устройства; о т л и - 5 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения области его применения за счет обеспечения асинхронного ре/ жима работы устройства, оно содержит дешифратор,. счетчик, элемент И, формирователь импульса, группу элементов

И-НЕ и блок формирования синхроимпульсов, установочный вход которого соединен с установочными входами регистра адреса и регистра микрокоманд и является первым управляющим входом устройства; первый выход блока формирования синхроимпульсов подключен к управляющему входу регистра микрокоманд и к первым входам элементов И-НЕ группы, третий выходк первому входу. элемента И, второй вход которого соединен с вторыми входами элементов И-НЕ группы, с первым управляющим входом блока формирования синхроимпульсов и первым выходом дешифратора, информационные входы которого подключены к выходу поля типа микрокоманды, регистра микрокоманд, выход поля операций кото,рого соединен с третьими входами эле:,ментов И-НЕ группы, выходы которых подключены к установочным входам счетчика .счетный вход которого сое-. динен с выходом. генератора импульсов, SS вход пуска которого подключен к вы-, ходу элемента И, а вход сброса - к выходу формирователя импульсов и к второму управляющему входу блока

1 10 формирования синхроимпульсов, выход счетчика подключен к входу форыирователя импульса, выход поля адреса регистра микрокоманд является вторым информационным выходом устройства, второй выход дешифратора соединен с третьим управляющим входом блока формирования синхроимпульсов, вход останова которого подключен к второму управляющему входу устройства, тре тий управляющий вход устройства под; ключен к четвертому управляющему входу блока формирования синхроимпульсов.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что блок формирования синхроимпульсов содержит пять элементов И, элемент ИЛИ-НЕ, семь элементов И-НЕ, два элемента

НЕ, три элемента задержки, причем первый вход первого элемента И подключен к первому управляющему входу блока, второй вход - к второму управляющему входу блока, а выход - к первому входу элемента ИЛИ-НЕ, к второму входу которого подключен вы-. ход второго элемента И, первый вход последнего подключен к третьему управляющему входу блока, второй входк четвертому управляющему входу блока, к третьему входу элемента ИЛИ-НЕ подключен выход третьего элемента

И, первый вход которого соединен с третьям управляющим входом блока, второй вход " с четвертым управляющим входом блока, четвертый вход элемента ИЛИ подключен к выходу четвертого элемента И, первый вход которого соединен с третьим управляющим входом блока, второй вход - с выходом пятого элемента И и является третьим выходом блока, выход элемента

ИЛИ-НЕ подключен к первому входу первого элемента И-НЕ, второй вход которого является установочным входом блока, выход первого элемента

И-HE соединен с первым входом второго элемента И-НЕ, второй. вход которого является входом останова блока, а выход второго элемента И-НЕ соединен с первыми входвми третьего и четвертого элементов И-НЕ, а через первый элемент задержки - с вторым входом третьего элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу четвертого. элемента И-НЕ, выход геследнего соединен с ггервыми входами .пятого и шестого элементов И-НЕ, 11 964641 12 через первый элемент НЕ - с первым элемента И-НЕ, выход которого подвыходом блока, а через второй эле- ключен к второму входу пятого элемент задержки - с вторым входом пя- мента И. того элемента И-НЕ, выход которого подключен к второму входу шестого Источники информации, элемента И-НЕ, выход последнего со- принятые во внимание при экспертизе единен с первыми входами седьмого 1. Авторское свидетельство СССР элемента И-НЕ и пятого элемента И, 1т 467351, кл. G 06 F 9/22, 1972. через второй элемент HE - с вторым 2, Авторское свидетельство ССОР выходом блока, а через третий элемент te Ю 6 16629, кл. G 06 F 9/22, 1976 задержки - с вторым входом седьмого (прототип).