SU1003086A1 - Устройство микропрограммного управлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике, в частности., к средствам автоматического контрол  цифровых объектов. Оно может быть использовано в программируемых генераторах тестов и в различных устройствах высокочастотной функциональной проверки узлов и блоков ЭВМ и других средств цифровой техники при их производстве и техническом обслуживании.

Известно устройство, в котором кг1жда   чейка буферного ЗУ служит дл  хранени  не только соответствующего тестового набора, но и микрокоманды , с помощью которой программируетс  работа устройства в текущем такте проверки и может задаватьс  адрес следующего набора, число циклов его повторени  и т.п. Таким образом , устройство управлени  располагает блоком пам ти микропрограк О, имекнцим общие цепи адресации с буферным ЗУ тестов. Помимо этого блока в устройство управлени  входит блок выборки, св занный с буферным ЗУ и блоком пам ти микропрогра1«4, регистр и дешифратор команды, выходы которого св заны с входами всех блоков устройства, и счетчик циклов, который св зан с блоком выборки .

Недостаток этого устройства соетойт в том, что в нем не предусмотрена возможность управлени  микропрограммой со стороны объекта -контрол  . Многие сложные объекты, содер;жащие микропроцессоры и другие типы БИС, имеют встроенные автогенераторы синхронизации и допускают лишь асинхронный обмен данными с генератором тестовых тос.юдовательностей. При таком способе обмена подача

/ очередного тестового набора на объект или считывание его выходных данных возможно только после получени  от объекта соответствующих сигналов об окончании предьщущей операции или запросов на обмен данными . Поскольку момент готовности объекта к обмену, а такженаправление Обмена (прием или выдача данных) могут быть заранее не известны, генератор тестовых последовательностей должен иметь возможность переходить в.режим ожидани .

Йдиболее близким к изобретению  вл етс  устройство, которое содержит блок пам ти микропрограмм, св занный с ним блок выборки, регистр и дешифратор команды, тактовый генератор , выход которого подключен к входам деимфратора и блока выборки , -св занные с блоком выборки регистр состо ни  и счетчик циклов, мультиплексор, один из входов которого вместе с входом счетчика цикло соединен с выходом дешифратора, блок приоритета, выходы которого св заны с выходами мультиплексора и регистра состо ний, а входы, чег рез буферные схемы - с выходами про вер емого объекта. Входы и выходы блока пам ти и регистра состо ний св заны с шиной данных устройства, другие входы регистра состо ний, выходы дешифратора и блока выборки с шиной управлени  устройства. Преимуществом известного устройства  вл етс  возможность управлени микропрограммой, а следовательно, и процессом контрол  со стороны прове р емого объекта, что обеспечивает изменение последовательности действий устройства с помощью условных переходов и обращений к подпрограммам в зависимости от состо ний управл ющих выходов объекта, воздействующих на блок выборки через блок приоритета и мультиплексор. Недостаток известного устройства состоит в том, что дл  реализации такого управлени  со стороны объект в микропрограмме должны присутствовать дополнительные команды опроса управл ющих выходов объекта, а также управлени  мультиплексором дл  выбора условий перехода, которые, чередуютс  с командами подачи тесто вых наборов на объект и проверки его реакции и, следовательно, снижают рабочую частоту генератора тес товых последовательностей. Данный недостаток еще больше усиливаетс , если генератор предназначаетс  дл  проверки объектов методом сравнени  с эталонным объектом. Поскольку в этом случае провер емый и эталонный объекты работают асинхронно по отношению друг к другу, то возникает необходимость ожидани  и фиксации моментов совпсщени  определенных управл ющих сигналов на выходах обо . объектов, в результате чего числодополнительных микропрограмм возрас тает и частота проверки снижаетс  еще в 1,5-2 раза. Целью изобретени   вл етс  повышение быстродействи  устройства управлени . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство микропрограммного управлени , содержащее блок пам ти микрокоманд, блок выборки микрокоманд, регистр микрокоманд/ дешифратор микрокоманд, тактовый ге нератор, регистр состо ни , счетчик циклов, блок приоритета и мультиплексор , причем управл ющий вход блока пам ти микрокоманд соединен с выходом блока выборки микрокоманд, информационный вход - с первым информационным входом устройства, а выход - с первым информационным выходом устройств.а и входом регистра микрокоманд, выход которого соединен с информационными входами дешифратора микрокоманд и счетчика циклов, с первым информационным входом блока выборки микрокоманд и с управл ющим входом мультиплексора, выход которого подключен к первому управл ющему входу-выборки микрокоманд, выход тактового генератора подключен к первому стробирующему входу блока выборки микрокоманд и к стробирующему входу дешифратора микрокоманд, а вход к первому выходу регистра состо ни , второй выход которого соединен с вторым управл ющим входом блока выборки микрокоманд, выход дешифратора микрокоманд соединен с управл ющим входом блока приоритета, с третьим управл ющим входом блока выборки микрокоманд, со счетным входом счетчика циклов и с управл ющим выходом устройства, введены блок синхронизации запросов, блок контрол  запросов и регистр управлени , причем управл ющий вход блока синхронизации запросов подключен к первому управл ющему входу устройства, ин|формационный вход - к второму информационному входу устройства, первый выход блока синхронизации соединен с информационными входами блока приоритета и мультиплексора, выход блока приоритета соединен с вторым информационным входом блока выборки микрокоманд, второй выход блока синхронизации подключен к информационному входу блока контрол , выход которого соединен с первым установочным входом регистра состо ний, второй установочный вход которого подключен к второму управл ющему входу устройства, выход переполнени  счетчика циклов соединен с четвертым управл ющим входом блока выборки микрокоманд, второй стробирующий вход которого соединен с вторым управл ющим входом устройства,- выход регистра микрокоманд соединен с информационным входом регистра управлени , управл ющий вход которого подключен к выходу дешифратора микрокоманд , а выход - к второму информационному выходу устройства. Блок синхронизсщии запросов содержит группу триггеров, группу элементов И-НЕ, группу элементов ИЛИ причем выход элемента И-НЕ группы подключен к второму входу блока и к единичному входу триггера, группы, к.нулевому входу которого подключен второй выход блока и выход элемента

ИЛИ группы, первый вход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ группы с информационным входом блока, второй вход - с вторым входом элемента И-НЕ группы с управл ющи входом блока, пр мой и инверсный выходы триггера группы подключены к первому выходу блока.

Блок контрол  запросов содержит счетчик, старший разр д которого подключен к выходу блока, выход старт-стопного генератора импульсов соединен с входом синхронизации счетчика, вход которого соеинен с входом старт-стопного генеатора импульсов и с выходом -элемента И-НБ, входы которого соединены с выходами элементов И-НЕ группы соответственно, входы которых соединены с информационным входом блока.

. На фиг.1 представлена структурна  схема устройства микропрограммного управлени ; на фиг.2 представлена принципиальна  схема: а - блока контрол  запросов, б - блока синхронизации запросов; на фиг.3 - функциональна  схема блока выборки; на фиг.4 - вариант схемы блока приоритета на четыре запроса; на фиг.5 схема генератора.

Устройство содержит блок пам ти 1 микрокоманд, блок 2 выборки микрокоманд , регистр 3 микрокоманд,, дешифратор 4 микрокоманд, тактовый генератор 5, регистр б состо ни , счетчик 7 циклов, регистр 8 управлени , информационный выход 9 устройства , управл ющий выход 10 устройства , управл ющий вход 11 устройства , информационный вход 12 устройства , блок 13 синхронизации запросов , блок 14 контрол  запросов,мультиплексор 15, блок 16 приоритета, управл ющую шину 17 устройства, информационный вход 18 устройства.

Блок 13 синхронизации запросиь (фиг. 26).содержит группу триггеров 19, группу элементов И-НЕ 20, группу элементов ИЛИ 21. Блок 14 контрол  (фиг.2а) содержит группу элементов -НЕ 22, элемент И-НЕ 23, старттопный генератор 24 импульсов,счетик . 25. Блок 2 выборки (фиг.З) соержит счетчик 26 адресов, предназначенный дл  адресации блока 1 пам ти микропрограмм, формирователи 27. сигналов чтени -записи дл  блока 1 и узел 28 определени  следующего адеса команды. В состав схемы 28 вхоит дешифратор 29 условий перехода и. формирователи 30 сигналов управлени  счетчиком 26.

Блок 16 (фиг.4) содержит регистр 31 запросов, узел 32 приоритета и ешифратор 33 адреса. Регистр 31 образован триггерами 34 и элементами ИЛИ 35. В состав схемы приоритета 32 вход т триггеры 36 и элементы

И-НЕ 37. Шифратор 33 содержит элементы И-НЕ 38 и элемент ИЛИ 39. Генератор 24 (фиг.5) содержит элементы ИЛИ-НЕ 40 и элемент 41 задержки.

Предлагаемое устройство микропрограммного управлени  работает следующим образом.

От вход щей в состав генератора тестовых последовательностей ЭВМ ил просто от устройства ввода в блок 1 пам ти через вход 18 загружаетс  микропрограмма, определ юща  все действи  генератора, непосредственн св занные с проверкой конкретного объекта. В простейшем случае в каждом такте проверки используетс  одн и та же циклически повтор ема  микропрюграмма , котора  выполн ет функции подготовки (генерирование . или выборка из буферного ЗУ) тестового набора дл  текущего такта проверки , переключени  (если необходимо ) каналов генератора, св занных с двунаправленными выводами провер емого и эталонногообъектов, на прием или передачу данных, подачи тестового набора на входы обоих объектов/ сравнени  в текущем такте реакции обоих объектов.

Эти функции выполн ютс  специальными блоками генерагора тестовых последовательностей (блок хранени  и генерировани  тестов, блок сравнени ). Устройство микропрограммно го управлени  задает лишь соответствующие операции в указанных блоках с помощью сигнсшов, передаваемых по шине 17.

Если провер емый объект, синхронный , то дополнительной функцией микропрограммы  вл етс  задание на управл ющие входы провер емого и эталонного объектов синхросигналов в соответствии с заданной временной диаграммой, если объект асинхронный то - реализаци  алгоритма асинхронного обмена данными с объектами . согласно требовани м их интерфейса. Эти дополнительные функции выполн ютс  непосредственно устройством

.управлени  по соответствующим командам , выбираемым из блока 1 пам ти .

Выборка команд микропрограммы в каждом такте проверки объекта организуетс  следующим образом.

Под действием синхроимпульсов, поступающих от тактового генератора 5, блок 2 выборки задает адрес команды и управл ющие сигналы блоку 1 Блок 1 производит чтение команды и передает ее в регистр 3. Дешифратор 4 расшифровывает разр ды кода опера .ции команды и по синхроимпульсам генератора 5 выдает во все блоки

Claims (2)

1. устройства и на шину 17 управл ющиесигналы . По этим сигналам блок 2 выборки обеспечивает подготовку адреса следующей команды, а регистр 6 состо ни  фиксирует особые ситуации при выполнении текущей команды (например , неравенство реакции провер емо го и эталонного объектов), требующи изменени  или прерывани  процесса проверки, В командах организации циклов используетс  также счетчик 7. При выборке любой такой команды содержи мое счетчика уменьшаетс  на единицу При переходе счетчика в нулевое сос то ние в блок 2 выборки вьщаетс  сигнал, который измен ет логику под готовки следующего адреса в этом блоке. Запись числа циклов в счетчи 7 производитс  путем передачи в нег соответствующего пол  команды из регистра 3. Аналогичным образом задаетс  адрес условного или безуслов ного перехода блоку 2 выборки. .Подача синхронизирующих и других сигналов на выходы 9 осуществл етс  с помощью регистра 8 управлени . Это делаетс  соответствующей последовательностью команд, кажда  из которых содержит специальное поле данных, передаваемых в регистр 8. При организации асинхронного обмена данными с провер емым и эталонным блоком устройство работает следующим образом. Сигналы окончани  операций и запросы на обмен данными поступают с выходов 11 и 12 в блок 13 синхронизации запросов. Сигналы с любой пары одноименных выходов объектов подаютс  на соответствующий канал блока 13 и через элементы И-НЕ 20 и ИЛИ 21 воздействуют на триггер 19 Состо ние этого триггера измен етс  только если оба сигнала перешли в новое и притом одинаковое состо ние Таким образом, изменение состо ни  триггера 19 свидетельствует о том, что сигнализируемое соответствуквдими управл ющими выходами объектов событие (например, окончание предыдущей операции) произошло и в провер емом и в эталонном объекте. Любое изменение состо ни  тригге ра 19 в любом из каналов блока 13 фиксируетс  блоком 16 как очередной запрос со стороны провер емого и эталонного объектов. Блок 16 выбирает запрос с наивысшим приоритетом и формирует соответствующий ему адрес блока 1 пам ти, с которого начинаетс  часть микропрограммы, обслуживающа  этот запрос. В нужных точках микропрограммы (эти точки отмечаютс  соответствующим признаком в командах) производитс  опрос блока 16. Если в этот блок не поступило запросов от блока 13, то выполнение микропрограммы приостанавливаетс  путем прерывани  работы тактового генератора 5 и устройство переходит в режим ожидани  запроса. Если имеетс  какой-нибудь из запросов , то подготовленный блоком 16 адрес передаетс  в блок 2 выборки, вызыва  тем самым переход к новой последовательности команд. Одновременно производитс  сброс обработанного запросав регистре блока 16, что позвол ет этому блоку сформировать адрес дл  следующего из имеющихс  запросов более низкого приоритета . Если, например, обработанный блоком 16 запрос,  вл етс  запросом на прием данньох в провер емый и эталонный объекты, то выполн ема  далее последовательность команд пе-. редает на информационные входы обоих объектов очередной тестовый набор и, затем, на соответств тощие их управл ющие входы (через регистр 8 управлени ) - сигнал ответа о передаче данных. Если запрос требует приема данных от объектов, то делаетс  сравнение состо ни  информационных входов провер емого и эталонного объектов и вырабатываетс  ответ о приеме данных. Если при обработке того или иного запроса необходим анализ состо ни  остальных управл ющих выходов провер емого и эталонного объекта, то с помощью соответствующих команд микропрограммы производитс  опрос триггеров 19 блока 13 синхронизации запросов. Состо ние опрашиваемого триггера передаетс  мультиплексором 15 в блок 2 выборки и используетс  в качестве услови  при определении адреса следующей команды. 13 синхронизации запросов вырабатывает запрос в блок 16 приоитета только при совпадении значений игналов на одноименных управл ющих ыходах провер емого и эталонного бъектов. Однако из-за неисправности ровер емого объектаi такое совпадение вообще может не произойти либо но возникает с слишком большой заержкой . Обе эти ситуации фиксируютс  локом 14 контрол  запросов, который бнаруживает любое несовпадение знаений любой пары одноименных управ ющих выходов провер емого и эталоного объекту и, если оно существует ольше, заданного промежутка времени, ырабатывает сигнал в регистр 6 осто ни , свидетельствующий о несправности провер емого объекта. Несовпадение значений управл ющих ыходов фиксируетс  элементами И-НЕ -НЕ 22 блока 14. При любом несовпаении на выходе элемента И-НЕ 23 возникает сигнал , который включает генератор 24 импульсов. Им пульсы генератора 24 подсчитываютс  счетчиком 25. Если несовпадение длитс  достаточно долго, то происхо дит переполнение счетчика и сигнал переполнени  воздействует на регист 6 состо ни . В противоположном случае до переполнени  счетчик сбрасываетс  в нуль сигналом на выходе элемента И-НЕ 23 и генератор 2 останавливаетс . Главным технико-экономическим преимуществом предлагаемого устройства , по сравнению с известньом  вл етс  более высокое быстродействие В наиболее простом случае, когда у объекта дл  организации асинхронного обмена имеютс  только два управл ющих выхода (запросы на прием и выдачу данных) и два входа (ответы о приеме и вьщаче), в предлагаем устройстве дл  одной передачи данны между генератором тестовых последовательностей к эталонным и провер е мым объектам требуетс  две команды микропрограмме. Одна из них обеспечивает подачу тестового набора на входы обоих объектов или прием и сравнение их реакций, а друга  - вы дачу ответа в объекты о выполнении обмена. В известном устройстве в том же случае необходимо четыре команды , так как кроме указанных двух команд требуетс  еще две: одна - ус ловный переход по состо нию управл ющего выхода провер емого объекта друга  - условный переход по состо  нию управл ющего выхода эталонного объекта. При выполнении предлагаемого уст ройства на элементах ТТЛ Шотки, нап ример, серий К531, К589 со средней задержкой 3 не на вентиль, врем  подготовки адреса команды блоком 2, счита  с момента по влени  запросов на выходах 11, 12 объектов, составл ет около 60 не. Применение в блок ЭСЛ ЗУ позвол ет получить минимальную длительность цикла одной коман ды 10С-120 НС. Тогда продолжительность операции обмена данными с объ ектом у предлагаемого устройства равна 2/100 нс+60 не -260 не, а у известного устройства (при той же элементной базе) - 4X100 не 400 н Таким образом, предлагаемое устройство обеспечивает в 1,54 раза .большую скорость обмена, а следовательно , и во столько-же раз большую частоту проверки. Формула изобретени  1. Устройство микропрограммного управлени , содержащее блок пам ти микрокоманд, блок выборки микрокоманд , регистр микрокоманд, дешифратор микрокоманд, тактовый генератор, регистр состо ни , счетчик циклов, блок приоритета и мультиплексор, причем управл ющий вход блока пам ти микрокоманд соединен с выходом,блока выборки микрокоманд, информационный вход - с первым информационным входом устройства, а выход - с первым информационным выходом устройства и входом регистра микрокоманд, выход которого соединен с информационными входами дешифратора микрокоманд и счетчика циклов, с первым информационным входом блока выборки микрокоманд и с управл ющим входом мультиплексора , выход которого подключен к первому управл ющему входу блока выборки микрокоманд, выход тактового генератора подключен к первому стробирующему входу блока выборки микрокоманд и к стробирующему входу дешифратора микрокоманд, а вход - к первому выходу регистра состо ни , второй выход которого -соединен с в.торым управл ющим входомблока выборки микрокоманд, выход дешифратора микрокоманд соединен с управл ющим входом блока приоритета, с третьим управл ющим входом блока выборки микрокоманд, со счетным входом счетчика циклов и с управл ющим выходом устройства, отличающеес  тем, что, с целью повышени  быстродействи , в него введены блок синхронизации запросов, блок контрол  запросов и регистр управлени , причем управл ющий вход блока синхронизации запросов подключен к первому управл ющему входу устройства, ин-формационный вход - к второму информационному входу устройства, первый выход блока синхронизации соединен с информационными входами блока приоритета и мультиплексора, выход блока приоритета соединен с вторым информационным входом блока выборки микрокоманд, второй выход блока синхронизации подключен к информационному входу блока контрол , выход которого соединен с первым установочным вхо- , дом регистра состо ни , второй установочный вход которого подключен к второму управл ющему входу устройетва , выход переполнени  счетчика циклов соединен с четвертым управл ющим входом блока выборки микрокоманд, второй стробирующий вход которого соединен с вторым управл ющим входом устройства, выход регистра микрокоманд еоединен с информационным входом регистра управлени , управл ющий вход которого подключен к выходу дешифратора микрокоманд, а выход - к второму информационному выходу устройства . 2.Устройство по п, 1, отличающеес  тем, чтоблок синхронизации запросов содержит группу триг- еров, группу элементов И-НЕ, группу элементов ИЛИ, причем выход элемента И-НБ группы подключен к второму выходу блока и к единичному входу триггера группы, к нулевому входу которого подключен второй выход блока и выход элемента ИЛИ группы , первый вход которого соединен с первым входом элемента И-НЕ группы и с информационным входом блока, второй вход - с вторым входом элемен та И-НЕ группы и с управл ющим входом блока, пр мой и инверсный выходы триггера группы подключены к первому выходу блока. 3.Устройство по п. .1, о т л ичающеес  тем, что блок конт рол  запросов содержит счетчик,стар ший разр д которого подключен к вы- . ходу блока, выход старт-стопного генератора импульсов-соединен с входом синхронизации счетчика, вход сброса которого соединен с входом старт-ртопного генератора импульсов ис выходом элемента И-НЕ, входаа которого соединены с выходами элементов И-НЕ группы соответственно, входы которых соединены с информационным входом блока. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР №642708, кл. G 06 F 11/00, .1976.
2. 2.Патент ФРГ 2914128, кл. G OIR- 31/28, опублик. 1978 (прототип).

   Sff fi

   ilil

   «к/

   ti

   JO

   Iff

   i

   IftJ

   ЧьК

   M «II