RU2126989C1 - Microprocessor - Google Patents

Microprocessor Download PDF

Info

Publication number
RU2126989C1
RU2126989C1 RU95113244A RU95113244A RU2126989C1 RU 2126989 C1 RU2126989 C1 RU 2126989C1 RU 95113244 A RU95113244 A RU 95113244A RU 95113244 A RU95113244 A RU 95113244A RU 2126989 C1 RU2126989 C1 RU 2126989C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
system bus
input
output
information
control
Prior art date
Application number
RU95113244A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95113244A (en
Inventor
П.Д. Меркель
Original Assignee
Меркель Павел Давыдович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Меркель Павел Давыдович filed Critical Меркель Павел Давыдович
Priority to RU95113244A priority Critical patent/RU2126989C1/en
Publication of RU95113244A publication Critical patent/RU95113244A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2126989C1 publication Critical patent/RU2126989C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: computer engineering. SUBSTANCE: device has instruction execution unit and interface unit, which has terminals for connection to system bus. Goal of invention is achieved by introduced additional interface units, which are identical to existing one, and unit for system bus selection, which controls operations of interface units. This results in possibility to connect microprocessor to unlimited number of system buses and running information transmission in parallel for several system buses. EFFECT: increased efficiency. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к вычислительной технике, в частности к микропроцессорам. The invention relates to computer technology, in particular to microprocessors.

Существуют микропроцессоры, например "Устройство для обработки информации" по европейской заявке N 0241946, содержащее блок выполнения команд и имеющий выводы для присоединения к системной шине блок интерфейса, входы/выходы которых соединены внутренней информационной магистралью и линией управления. There are microprocessors, for example, "Information Processing Device" according to European application N 0241946, containing a command execution unit and having outputs for connecting to the system bus an interface unit, the inputs / outputs of which are connected by an internal information highway and a control line.

Недостатком данного микропроцессора является его ограниченная производительность в силу того, что операции обмена по системной шине производятся строго последовательно. The disadvantage of this microprocessor is its limited performance due to the fact that exchange operations on the system bus are performed strictly sequentially.

Задача, решаемая предлагаемым изобретением, заключается в увеличении производительности микропроцессора при сохранении возможности использования существующего программного обеспечения. The problem solved by the invention is to increase the performance of the microprocessor while maintaining the ability to use existing software.

Выполнение поставленной задачи достигается тем, что в известный микропроцессор вводятся дополнительные блоки интерфейса, идентичные существующему, а также блок выбора системной шины, управляющий их работой. Выход блока выполнения команд и вход блока выбора системной шины соединены информационной магистралью, входы/выходы - линией управления, а выходы разрешения блока выбора системной шины соединены с входами разрешения блоков интерфейса. Количество блоков интерфейса соответствует числу системных шин. The fulfillment of this task is achieved by the fact that additional interface units identical to the existing one are introduced into the well-known microprocessor, as well as a system bus selection unit that controls their operation. The output of the command execution unit and the input of the system bus selection unit are connected by an information highway, the inputs / outputs are connected by a control line, and the resolution outputs of the system bus selection unit are connected to the resolution inputs of the interface units. The number of interface units corresponds to the number of system buses.

Работа блока выбора системной шины основана на информации, передаваемой по информационной магистрали, чем обуславливаются различные варианты исполнения микропроцессора. The operation of the system bus selection unit is based on information transmitted through the information highway, which determines various versions of the microprocessor.

В случае, когда по информационной магистрали передаются данные о адресе, она подключается как к входу блока выбора системной шины, так и к входам блоков интерфейса, при этом данные о старших разрядах поступают только на вход блока выбора системной шины, остальная часть адреса поступает на входы блоков интерфейса и представляет собой физический адрес обращения по системной шине. In the case when data on the address is transmitted via the information highway, it is connected both to the input of the system bus selection unit and to the inputs of the interface units, while the data on the high-order bits are received only at the input of the system bus selection unit, the rest of the address goes to the inputs interface blocks and represents the physical address of the appeal on the system bus.

В случае, когда по информационной магистрали поступают данные о номере системной шины, в микропроцессор вводится блок регистров номера системной шины, вход/выход которого соединен информационной магистралью с входом/выходом блока выполнения команд, а выход номера информационной магистралью с входом блока выбора системной шины, вход/выход которого соединен линией управления с входом/выходом блока выполнения команд, чей выход управления соединен с входом управления блока регистров номера системной шины. In the case when data on the system bus number is received through the information highway, a block of system bus number registers is entered into the microprocessor, the input / output of which is connected by the information highway to the input / output of the command execution unit, and the number output by the information highway to the input of the system bus selection unit, the input / output of which is connected by a control line to the input / output of the command execution unit, whose control output is connected to the control input of the block of registers of the system bus number.

Предлагаемое решение поставленной задачи позволяет получить технический результат выражающийся в том, что благодаря наличию в микропроцессоре дополнительных блоков интерфейса имеется возможность подключения к неограниченному числу системных шин и, следовательно проводить операции обмена по ним одновременно, в параллельном режиме. The proposed solution to the problem allows to obtain a technical result expressed in the fact that due to the presence of additional interface units in the microprocessor, it is possible to connect to an unlimited number of system buses and, therefore, conduct exchange operations on them simultaneously, in parallel mode.

В существующих микропроцессорах, имеющих возможность подключения только к одной системной шине, операции обмена по шине происходят строго последовательно. Например при работе с блоком памяти, в частности при обработке массивов данных, для каждой команды возможно достаточно большое количество операндов, при этом суммарное время выполнения команды Tс складывается из времени выборки команды Tк, времени дешифрации кода Tд, времени выборки операндов Ti (где i - номер операнда), времени обработки операндов Tо. и времени записи результата Tз

Figure 00000002

где n - количество операндов.In existing microprocessors with the ability to connect to only one system bus, bus exchange operations occur strictly sequentially. For example, when working with a memory unit, in particular, when processing data arrays, a sufficiently large number of operands is possible for each instruction, while the total execution time of the instruction T s is the sum of the sampling time of the instruction T к , the decryption time of the code T d , the sampling time of the operands T i (where i is the operand number), the processing time of the operands T about . and the time of recording the result T s
Figure 00000002

where n is the number of operands.

Операции дешифрации кода и обработки операндов происходят внутри микропроцессора, а так как время на их исполнение значительно меньше времени операций обмена по системной шине, то в данном случае его можно не учитывать, т.е. Code decryption and operand processing operations occur inside the microprocessor, and since the time to execute them is much less than the time of exchange operations on the system bus, in this case it can be ignored, i.e.

Figure 00000003

Таким образом, учитывая, что время выполнения операций обмена по системной шине одинаковое, т.е. Tк=Ti=Tз, а количество операндов примем например равным 10 (n=10), то
Tс = Tк+10•Ti+Tз = 12•Ti.
Figure 00000003

Thus, given that the execution time of exchange operations on the system bus is the same, i.e. T to = T i = T s , and the number of operands is taken to be equal to, for example, 10 (n = 10), then
T c = T k + 10 • T i + T s = 12 • T i .

При использовании предлагаемого микропроцессора, каждая область памяти, в которой находится один из необходимых операндов, подключается к микропроцессору через отдельную системную шину, что создает возможность одновременной работы со всеми операндами, т.е. When using the proposed microprocessor, each memory area in which one of the necessary operands is located is connected to the microprocessor through a separate system bus, which makes it possible to work simultaneously with all operands, i.e.

Figure 00000004

при этом Tс=Tк+Ti+Tз = 3•Ti, т.е. производительность в данном случае увеличивается пропорционально числу операндов.
Figure 00000004

in this case T c = T k + T i + T s = 3 • T i , i.e. performance in this case increases in proportion to the number of operands.

До пятидесяти процентов всех команд составляют команды с одним операндом типа MOV A1, A2 (операция пересылки). Для выполнения такой команды (сравнивая единичные команды) производительность существующего и предлагаемого микропроцессора одинакова и равна Tс=3•Ti, но если рассматривать последовательность из n команд, где n - число, отличное от единицы, то для существующего микропроцессора время выполнения данной последовательности ∑Tc составляет
∑Tc = 3•n•Ti,
а у предлагаемого микропроцессора, так как выборка команд происходит по одной шине, выборка операнда по другой, а запись результата по третьей, то за счет совмещения циклов обмена по системным шинам разных команд время выполнения последовательности команд составляет
∑Tc = n•Ti+2•Ti.
Например при n=10 время выполнения ∑Tc у существующего микропроцессора составляет
∑Tc = 30•Ti,
а у предлагаемого
∑Tc = 12•Ti.
На фиг.1 изображена функциональная блок-схема микропроцессора, на фиг.2 - то же при управлении посредством старших разрядов адреса, на фиг.3 - то же при управлении посредством содержимого регистров номера системной шины.
Up to fifty percent of all instructions are instructions with one operand of type MOV A1, A2 (transfer operation). To execute such a command (comparing single commands) the performance of the existing and proposed microprocessor is the same and equal to T c = 3 • T i , but if we consider a sequence of n commands, where n is a number other than one, then for the existing microprocessor the execution time of this sequence ∑T c is
∑T c = 3 • n • T i ,
while the proposed microprocessor, since the instruction is selected on one bus, the operand is selected on the other, and the result is recorded on the third, due to combining the exchange cycles on the system buses of different commands, the execution time of the sequence of commands is
∑T c = n • T i + 2 • T i .
For example, for n = 10, the execution time ∑T c of an existing microprocessor is
∑T c = 30 • T i ,
and the proposed
∑T c = 12 • T i .
Figure 1 shows the functional block diagram of the microprocessor, figure 2 is the same when controlled by the upper digits of the address, figure 3 is the same when controlled by the contents of the registers of the system bus number.

Микропроцессор 1 содержит блок выполнения команд 2, состоящий из устройства управления, операционного блока, блоков вспомогательной памяти и прерываний (на схеме не показаны), входы/выходы которого соединены внутренними информационными магистралями 3 и линиями управления 4 с входами/выходами блоков интерфейса 5, имеющих выводы (не показаны) для подключения к системным шинам 6 и входы разрешения, соединенные линиями разрешения 7 с выходами разрешения блока выбора системной шины 8 (выполненный например как комбинационная схема), входы/выходы управления и информационные входы которого соединены с входами/выходами управления и информационными выходами блока выполнения команд 2 линией управления 9 и информационной магистралью 10, которая в случае прохождения по ней информации о адресе подключается также к адресным входам блоков интерфейса 5 (см. фиг.2), а в случае передачи по ней содержимого регистров блока регистров номера системной шины 11 (см. фиг.3) информация поступает с выхода номера этого блока, информационный вход/выход и вход управления которого соединен информационной магистралью 12 и линией 13 с информационным входом/выходом и выходом управления блока выполнения команд 2. The microprocessor 1 contains a command execution unit 2, consisting of a control device, an operation unit, auxiliary memory and interrupt units (not shown in the diagram), the inputs / outputs of which are connected by internal information lines 3 and control lines 4 to the inputs / outputs of interface units 5 having conclusions (not shown) for connecting to the system buses 6 and resolution inputs connected by permission lines 7 to the resolution outputs of the system bus selection block 8 (made for example as a combinational circuit), inputs / outputs the board and information inputs of which are connected to the control inputs / outputs and information outputs of the command execution unit 2 by the control line 9 and the information highway 10, which, if information about the address passes through it, is also connected to the address inputs of the interface units 5 (see Fig. 2) , and in case of transferring through it the contents of the registers of the register block of the system bus number 11 (see Fig. 3), the information comes from the output of the number of this block, the information input / output and control input of which is connected to the information magic page 12 and line 13 with information input / output and control output of the command execution unit 2.

Данное устройство работает следующим образом, после инициализации микропроцессор 1 начинает выбирать и выполнять команды с фиксированной системной шины начиная с фиксированного адреса. Блок выполнения команд 2 подает по информационной магистрали 10 и линии управления 9 информацию и сигналы управления на вход блока выбора системной шины 8, на основании которых он формирует вспомогательные сигналы управления, которые поступают по линии 9 на вход блока выполнения команд 2, номер системной шины и передает сигнал разрешения по соответствующей им линии 7 на вход разрешения соответствующего блока интерфейса 5, который, активизируясь, захватывает соответствующую системную шину 6 (если микропроцессор не работает с ней в монопольном режиме), приняв на вход по внутренней информационной магистрали 3 и линии управления 4 адрес и сигналы управления от блока выполнения команд 2 выставляет их на системную шину 6 и получает по ней информацию, которую передает по внутренней информационной магистрали 3 одновременно с сигналом синхронизации по линии 4 в блок выполнения команд 2, где она интерпретируется как код команды на основе которого вырабатываются адреса операндов текущей команды и адрес следующей команды, а также информация и сигналы управления, которые по информационной магистрали 10 и линии управления 9 передаются на вход блока выбора системной шины 8, который на их основе формирует номера системных шин операндов текущей команды и номер шины для выборки следующей команды и передает по линиям 9 и 7 вспомогательные сигналы управления на вход блока выполнения команд 2 и сигналы разрешения на входы соответствующих блоков 5, активизируя их. Активизированные блоки интерфейса 5 захватывают соответствующие системные шины 6 и после принятия на вход по внутренним информационным магистралям 3 и линиям управления 4 адресов и сигналов управления передают их на соответствующие системные шины 6, далее происходит выполнение действий над выбранными операндами, предписываемых текущей командой, дешифрация полученного кода следующей и цикл повторяется. This device operates as follows, after initialization, the microprocessor 1 starts to select and execute commands from a fixed system bus starting from a fixed address. The command execution unit 2 supplies information and control signals to the input of the system bus selection unit 8 through the information highway 10 and control line 9, on the basis of which it generates auxiliary control signals, which are sent via line 9 to the input of the command execution unit 2, the system bus number and transmits an enable signal via the corresponding line 7 to the enable input of the corresponding interface unit 5, which, when activated, captures the corresponding system bus 6 (if the microprocessor does not work with it exclusively) mode), having received the address and control signals from the command execution unit 2 at the input via the internal information highway 3 and control line 4, expose them to the system bus 6 and receive information on it, which transmits via the internal information highway 3 simultaneously with the synchronization signal on line 4 to the command execution unit 2, where it is interpreted as a command code on the basis of which the operand addresses of the current command and the address of the next command are generated, as well as information and control signals, which are informational highways 10 and control lines 9 are transmitted to the input of the system bus selection block 8, which on their basis generates the system bus numbers of the operands of the current command and the bus number for selecting the next command and transmits auxiliary control signals to the input of the command execution block 2 and 9 along lines 9 and 7 enable signals to the inputs of the respective blocks 5, activating them. The activated blocks of interface 5 capture the corresponding system buses 6 and, after accepting the addresses and control signals 4 as input to the internal information lines 3 and control lines 4, transmit them to the corresponding system buses 6, then the actions on the selected operands prescribed by the current command are performed, and the received code is decrypted next and the cycle repeats.

При использовании в качестве информации для выбора системной шины адреса обращения он передается из блока выполнения команд 2 по информационной магистрали 10 на входы блока выбора системной шины 8 и блоков интерфейса 5, при этом на вход блока выбора системной шины 8 передается только старшая часть адреса, соответствующая номеру системной шины, а на входы блоков интерфейса младшая его часть, представляя собой физический адрес обращения, дальнейшая работа микропроцессора соответствует вышеописанному. When using the address of the address as information for selecting the system bus, it is transferred from the command execution unit 2 via the information highway 10 to the inputs of the system bus selection unit 8 and interface units 5, while only the oldest part of the address corresponding to the input of the system bus selection unit 8 the system bus number, and the younger part of the interface block inputs, representing the physical address of the call, the further operation of the microprocessor corresponds to the above.

Источником информации о номере системной шины могут служить регистры блока регистров номера системной шины 11. При этом блок выполнения команд 2 параллельно с формированием адреса в нем выдает по линии 13 сигналы управления, которые поступают на вход управления блока регистров номера системной шины 11, соответственно которым он выводит содержимое определенных регистров номера системной шины, входящих в его состав, по информационной магистрали 10 на вход блока выбора системной шины 8, куда поступают и сигналы управления по линии управления 9 с выходов управления блока выполнения команд 2. Содержимое регистров блока регистров номера системной шины 11 может изменяться и считываться при выполнении микропроцессором 1 определенных команд, при этом блок выполнения команд 2 по линии управления 13 выдает сигналы управления на вход блока регистров номера системной магистрали 11 и соответственно им по информационной магистрали 12 считывает информацию из определенного регистра этого блока или записывает в него. Далее процесс работы микропроцессора соответствует вышеописанному. The source of information about the system bus number can be the registers of the block of registers of the system bus number 11. In this case, the command execution unit 2, in parallel with the formation of the address in it, issues control signals via line 13 to the control input of the block of registers of the system bus number 11, respectively, to which it displays the contents of certain registers of the system bus number included in it, along the information line 10 to the input of the system bus selection block 8, where control signals are sent along the control line 9 the control outputs of the command execution unit 2. The contents of the registers of the register block of the system bus number 11 can be changed and read when the microprocessor 1 executes certain commands, while the command execution unit 2 sends control signals to the input of the register block of the system bus number 11 and accordingly to them on the information highway 12 reads information from a specific register of this block or writes to it. Further, the microprocessor operation process corresponds to the above.

Claims (3)

1. Микропроцессор, содержащий блок выполнения команд и имеющий выводы для подключения к системной шине блок интерфейса, входы/выходы которых соединены внутренней информационной магистралью и линией управления, отличающийся тем, что в него введены дополнительные блоки интерфейса и блок выбора системной шины, вход/выход управления и информационный вход которого соединены линией управления и информационной магистралью с входом/выходом управления и информационным выходом блока выполнения команд, а выходы разрешения соединены с входами разрешения блоков интерфейса, количество которых равно числу системных шин. 1. A microprocessor containing an execution unit and having outputs for connecting to the system bus an interface unit, the inputs / outputs of which are connected by an internal information highway and a control line, characterized in that additional interface units and a system bus selection unit, input / output, are inserted into it the control and information input of which are connected by the control line and the information highway to the control input / output and information output of the command execution unit, and the permission outputs are connected to the inputs of Permissions interface units, whose number equals the number of system buses. 2. Микропроцессор по п.1, отличающийся тем, что выход блока выполнения команд соединен магистралью адреса с входами блока выбора системной шины и блоков интерфейса, при этом на вход блока выбора системной шины подается информация только о старших разрядах, а на входы блоков интерфейса приходит остальная часть адреса. 2. The microprocessor according to claim 1, characterized in that the output of the command execution unit is connected by an address line to the inputs of the system bus selection unit and interface units, while only high-order information is supplied to the input of the system bus selection unit, and comes to the inputs of the interface units the rest of the address. 3. Микропроцессор по п.1, отличающийся тем, что в него введен блок регистров номера системной шины, вход/выход которого соединен информационной магистралью с входом/выходом блока выполнения команд, а выход номера соединен магистралью с входом номера блока выбора системной шины, при этом его вход управления соединен с выходом управления блока выполнения команд. 3. The microprocessor according to claim 1, characterized in that a block of system bus number registers is inserted into it, the input / output of which is connected by an information line to the input / output of the command execution unit, and the number output is connected by a line to the input of the number of the system bus selection unit, when This control input is connected to the control output of the command execution unit.
RU95113244A 1995-07-26 1995-07-26 Microprocessor RU2126989C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95113244A RU2126989C1 (en) 1995-07-26 1995-07-26 Microprocessor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95113244A RU2126989C1 (en) 1995-07-26 1995-07-26 Microprocessor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95113244A RU95113244A (en) 1997-07-20
RU2126989C1 true RU2126989C1 (en) 1999-02-27

Family

ID=20170638

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95113244A RU2126989C1 (en) 1995-07-26 1995-07-26 Microprocessor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2126989C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR900006549B1 (en) Data processing system
US7350054B2 (en) Processor having array of processing elements whose individual operations and mutual connections are variable
US7752342B2 (en) Interface integrated circuit device for a USB connection
JP4098241B2 (en) Method and apparatus for connecting a processor to a coprocessor
CN1040158C (en) A microprocessor having a run/stop pin for accessing an idle mode
JP2665081B2 (en) Data transfer method between microcomputer registers
EP0295646A3 (en) Arithmetic operation processing apparatus of the parallel processing type and compiler which is used in this apparatus
US5826105A (en) System for using an external CPU to access multifunction controller's control registers via configuration registers thereof after disabling the embedded microprocessor
JPH04358252A (en) Workstation and consituting method thereof
RU2126989C1 (en) Microprocessor
JPH0969064A (en) External memory system
JPH0520286A (en) Image processor
CA1091359A (en) Unidirectional looped busses microprocessor
JPS63147255A (en) Calculation processor having several series connection stages and computer and calculation applying the same
JP4134371B2 (en) I / O bus bridge device
JPH01169669A (en) High-speed numeric value arithmetic device
RU2079877C1 (en) Module computing device which has separate microprogram control of calculation units
KR0137841Y1 (en) Data transfer control device in multiprocessor system
Srini et al. Parallel DSP with memory and I/O processors
JPS5833584B2 (en) information processing equipment
EP1193606B1 (en) Apparatus and method for a host port interface unit in a digital signal processing unit
Burkowski A vector and array multiprocessor extension of the Sylvan architecture
SU1368889A1 (en) Periphery signal processor
KR100271663B1 (en) Image processing apparatus
JP2657947B2 (en) Data processing device