SU1256025A1 - Мультимикропрограммное устройство управлени - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  построени  высокопроизводительных вычислительных систем с микропрограммным управлением.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  устройства.

На фиг.1 приведена функциональна  схема устройства на фиг.2 - временна  диаграмма работы генератора тактовых импульсов} на фиг.З - алгоритм функционировани  устройства .

Устройство (фиг.1) содержит блок 1 пам ти микропрограмм первый 2 и второй 3 регистры адреса, первый 4 и второй 5 регистры микрокоманд, счетчик 6, триггер 7 пуска, триггер & .блокировки, первый 9 и второй 10 триггеры ожидани , триггер 11 управлени , коммутатор 12 логических условий , второй 13, третий 14, первый 15 коммутаторы адреса, первьй коммутатор 16 управлени , мультиплексор 17 логических условий, первый 18 второй 19, третий 20, четвертый 21, седьмой 22, дес тый 23, одиннадцатый 24, тринадцатьй 25 элементы И, второй коммутатор 26 управлени , п тьй 27, шестой 28, восьмой 29, дев тый 3.0, двенадцатый 31, четырнадцатый 32 элементы И, первый 33, второй 34 седьмой 35, третий 36, четвертый 37, п тый 38, шестой 39, восьмой 40 элементы ИЛИ, первую 41 и вторую 42 группь входов логических услов-ий устройства, первые.43 и вторые 44 входы, первый 45 и второй 46 выходы микроопераций, вход 47 пуска, выход 48 опшбки, первый 49 и второй 50 управл ющие входы режимом работы, выход 51 фиксации просто , выход 52 пол  адреса блока пам ти микропрограмм , выход 53 пол  логических условий блока пам ти микрокоманд, выход 54 пол  микрокоманд блока пам ти микрокоманд, выход 55 признака записи адреса, вЬгход 56 признака окончани  команды, выход 57, кода времени ожидани , выход 58 признака начала ожидани  первого регистра 4 микрокоманд, выход 59 признака окончани  команды, выход 60 признака начала ожидани  второго регистра 5 микрокоманд, генератор 61 импульсов , второй 62, третий 63, первьтй 64 и четвертый 65 выходы генератор 61 импульсов.

На фиг.3 прин ты следующие условные обозначени  и сокращени : RG - регистр-, КОП|- код операции i-й микропрограммы (i 1,2), МК - микро-

команда, i-й микропрограммы (, 2), о - код времени ожидани  первой микрокоманды, Т - триггер - содержимое триггера, ст - содержимое счетчика J А,; - адрес микрокоманды i-й микропрограммы (i 1,2),

ff 1 (о) - установка в единичное

(нулевое) состо ние «- запись.

Блок пам ти 1 микропрограмм предназначен дл  хранени  первой и второй микропрограмм.

Регистр 2 (3) адреса первой (вто-, рой/ микропрограммы предназначен дл  хранени  адреса -очередной микрокоманды первой (второй) микропрограммы.

Регистр 4 (5) микрокоманд предназначен дл  хранени  микроопераций первой (второй) микропрограммы.

Счетчик 6 предназначен дл  хранени  кода времени ожидани  первой

микропрограммы в дополнительном коде.

Триггер 11 управлени  предназначен дл  фиксации состо ни  выполнени  первой и второй микропрограмм; Единичное (нулевое) состо ние триггера 11 соответствует режиму выполнени  первой (второй) микропрограммы.

Триггер 8 блокировки предназначен дл  фиксации состо ни  вложенного ожидан.и  микропрограммы, т.е. такого

состо ни , когда обе микропрограммы наход тс  в ожидании. Единичное состо ние триггера 8 соответствует состо нию блокировки записи информахщи в регистры

Триггер 9 (10) ожидани  первой (второй) микропрограммы предназначен дл  фиксации состо ни  ожидани  или готовности микропрограммы. Единичное (нулевое) состо ние триггера 9 (10)

соответствует состо нию ожидани  (готовности) первой .(второй) микропрограммы .

Устройство работает следующим

образом.

В исходном состо нии все элементы пам ти установлены в нулевое состо ние , кроме триггера 11 и выхода 55 регистра 4, которые установлены в

единичное состо ние (цепи начальной установки на фиг.1 не показаны). На входы 43 и 44 поданы коды операций первой и второй микропрограммы.

По сигналу пуска, поступающему на вход 47 устройства, триггер 7 переводитс  в единичное состо ние и разрешаетс  формирование тактовой серии импульсов на выходах генерато- ра 61.

Кроме того, по сигналу пуска, поступающему через элементы ИЛИ 33 и 34 на синхровходы регистров 2 и 3, осуществл етс  запись кодов операции первой и второй микропрограмм в соответствующие регистры 2 и 3. Код операции первой и (второй) микропрограммы , поступающий на вход 43 (44) уст- ройства, через открытый коммутатор 13 (14) (единичным потенциалом с выхода 55 регистра 4) поступает на информационный вход регистра 2 (3) к моменту, подачи сигнала пуска, В дальнейшем в устройстве реализуетс  пер- ва - микропрограмма. Выполнение второ микропрограммы осуществл етс  либо по окончании первой, либо в ее режимах ожидани . -

По тактовому импульсу с выхода 62 генератора 61, поступающему через открытый элемент И 22 на синхровход регистра 4(5), осуществл етс  запись кода микроопераций микрокоманды первой (второй) микропрограммы из блока 1 пам ти микропрограмм. Выборка микрокоманды из блока 1 осуществл етс  по адресу, записанному в регистр 2 (3) и поступающему на вход блока 1 через коммутатор 15. После записи кода микроопераций в регистр 4 разр д 55 этого регистра устанавливаетс  в нулевое состо ние и остаетс  в этом состо нии на прот жении всего времени работы устройства. Код внеш- ник микроопераций поступает на вы- ход 45 (46) устройства с выходов регистра 4 (5).

I По тактовому импульсу с выхода 63 генератора 61 в устройстве реали- .зуютс  следующие процессы:

запись кода адреса очередной микрокоманды первой (второй) микропрограммы в регистр 2 (3)

запись дополнительного кода времени ожидани  первой микропрограммы в счетчик 6.

изменение состо ни  триггера 11.

изменение состо ний триггеров 9 и 10.

Код адреса очередной-микрокоманды первой (второй) микропрограммы фор

мируетс  следующим образом. Код внешних логических условий первой (второй ) микропрограммы от объекта управлени  поступает на вход 41 (42) устройства и через коммутатор 12, открытый единичным (нулевым) потенциалом с единичного выхода триггера 11, поступает на вход мультиплексора 17. Код провер емых логических условий на вход мультиплексора 17 поступает с выхода 53 блока 1. В мультиплексоре 17 осуществл етс  модифи- кац и  младшего разр да косвенного адреса очередной микрокоманды первой (второй) микропрограммы, поступающего с выхода 52 блока 1. Код адреса пер- - вой (второй) микропрограммы через коммутатор 13 (14), открытый единичным (нулевым) потенциалом с единичного выхода триггера 11, поступает на информационный вход регистра 2 (3). По тактовому импульсу с выхода 63 генератора 61, поступающему через элементы И 18 (19), ИЖ 33 (34) на синхроБход регистра 2 (3), код адреса первой (второй) микропрограммы за- письшаетс  в регистр 2 (3).

Выполнение первой мзкропрограммы продолжаетс  до возникновени  режима ожидани , а второй микропрограммы - до возникновени  ее режима ожидани  или до прерьшани  ее первой микропрограммой . В случае вознгасновени  режима ожидани  первой (второй) микропрограммы из блока 1 пам ти микропрограмм считываетс  микрокоманда ожидани . Разр д 58 (60) регистра 4 (5) устанавливаетс  в единичное состо ние . При этим по TaKTOBONfy импульсу с выхода 63 генератора 61-дл  первой микропрограммы осуществл етс  запись в счетчик 6 дл  кода максимального времени ожидани  в дополнительном коде, Дополн «-ельный код времени ожидани  первой микропрограммы содержитс  в поле 57 разр дов регистра 4 и поступает на информационный вход счетчика 6. Импульс с выхода 63 генератора 61 через открытькй элемент И 23 поступает на управл ющий вход счетчика б, разреша  запись кода времени ожидани . По этому.же импульсу осуществл етс  передача управлени  второй (первой) микропрограмме и фиксаци  начала режима ожидани  первой (второй) микропрограммы установкой триггера 9 (10) в единичное состо ние .

5125602 6

Передача управлени  второй (. рез коммутатЬр 16 при выполнении

вой) микропрограмме осуществл етс  при изменении состо ни  триггера 11 с eдиничн6Vo (нулевого) на нулевое (единичное).

Импульс с выхода 63 генератора 61 на .управл ющий вход триггера 11 поступает через коммутатор 16 при выполнении следующего услови :

Следующих,условий:

на выходе коммутатора 26 устан лен единичньй потенциал, что соот ветствует состо нию переполнени  счетчика 6 и нулевому состо нию триггера 9 i .

триггер 11 находитс  в нулевом состо нии, т.е. выполн етс  втора

выход 58 (60) регистра 4 (5) уста- ю микропрограмма.

новлен в единичное состо ние, что соответствует началу ожидани  первой (второй) микропрограммы ,

на выходе элемента ИЛИ 39 установлен нулевой потенциал, что соответствует состо нию готовности к выполнению второй (первой) микропрограммы при переходе в олсидание первой (второй),

Установка триггера 9 (10) в единичное состо ние, соответствующее состо нию ожидани  первой (второй) микропрограммы, осуществл етс  по импульсу с выхода 63 генератора 61, поступающему на единичный вход через открытый элемент И 27 (28).

По окончании режима ожидани  первой (второй) микропрограммы на вход 49 (50) устройства поступает сигнал окончани  ожидани , устанавливающий триггер 9 (10) в нулевое состо ние. При этом в устройстве возможны следующие режимы работы:

дообслуживание второй микропрограммы без прерьшани  после восстановлени  сигнала готовности первой микропрограммы,

дообслуживание второй микропрограммы с прерыванием по истечении установленного максимального времени ожидани  дл  первой микропрогр ам мы.

Возобновление первой микропрограмы возможно при выполнении двух условий: истекло врем  ожидани , уста- 45 вложенного ожидани  микропрограмм,

новленное в счетчике 6, и триггер 9 установлен в нулевое состо ние. Е том случае, когда втора  микропрограмма выполн етс  в устройстве к моменту выполнени  условий возоб-. новлени  первой микропрограммы, осуществл етс  прерывание второй микропрограммы 110 импульсу с выхода 63 генератора 61 посредством переключени  триггера 11 из нулевого состо ни  в единичное. При этом импульс с выхода 63 генератора 61 поступает на управл ющий вход триггера 11 чет .е. такого режима, когда обе микропрограммы (перва  и втора ) наход тс  в состо нии ожидани . При этом триггеры 9 и 10 установлены в единин

5Q ное состо ние и на выходе элемента И 29 устанавливаетс  единичный по- тенциал. Этот сигнал поступает на выход 51 устройства, информиру  внеш нюю операционную систему о возмож 55 ности создани  тупиковой ситуации (клинча). Кроме того, по этому же сигналу, поступающему через элемент ИЛИ 38 на вход элемента И 20 через

Следующих,условий:

на выходе коммутатора 26 установлен единичньй потенциал, что соот ветствует состо нию переполнени  счетчика 6 и нулевому состо нию . триггера 9 i .

триггер 11 находитс  в нулевом состо нии, т.е. выполн етс  втора 

Адрес микрокоманды, на которой осуществл етс  прерьшание второй икропрограммы, сохран етс  в . регистре 4 и  вл етс  точкой возоб- новлени  второй микропрограммы в очередном цикле невыполнени .

Дообслуживание второй микропрограммы без прерывани  осуществл етс  в интервале времени от момента вос- становлени  состо ни  готовности первой микропрограммы (триггер 9 установлен в нулевое состо ние) до момента истечени  времени ожидани  первой микропрограммы (переполнение счетчика 6),

В том случае, когда состо ние готовности первой микропрограммы восстанавливаетс , а.втора  микропрограмма находитс  в ожидании, во- зрбновление первой микропрограммы осуществл етс  независимо от состо ни  счетчика 6. Процесс возобновлени  первой микропрограммы дл  этого случа  аналогичен рассмотренному. В том случае, когда к моменту переполнени  счетчика 6 триггер 9 не установлен в нулевое состо ние,

на выходе 48 элемента 25,формируетс  сигнал ошибки, который вьщаетс  внеш- ней операционной системе дл  анализа ситуацииJ а в устройстве осуществл етс  реализаци  второй микропрограммы .

Б устройстве возможна реализаци 

т.е. такого режима, когда обе микропрограммы (перва  и втора ) наход тс  в состо нии ожидани . При этом триггеры 9 и 10 установлены в едининное состо ние и на выходе элемента И 29 устанавливаетс  единичный по- тенциал. Этот сигнал поступает на выход 51 устройства, информиру  внеш-. нюю операционную систему о возможности создани  тупиковой ситуации (клинча). Кроме того, по этому же сигналу, поступающему через элемент ИЛИ 38 на вход элемента И 20 через

элемент ИЛИ 36, разрешаетс  установка триггера 8 в единичное состо ние по импульсу с выхода 64 генератора 61, при этом блокируетс  изменение состо ний регистров 2-5 и триггеров 9 и 10 импульсами с выходов 62 и 63 генератора 61 ив очередном цикле работы генератора 61.

Возобновление работы устройства может быть выполнено дл  любой микропрограммы , завершившей ожидание первой. Рассмотрим возобновление выполнени  второй микропрограммы в этом случае. На вход 50 устройства поступает сигнал завершени  ожидани  , триггер 10 устанавливаетс  в нулевое состо ние. При этом на выходе элемента И 30 формируетс  единичный сигнал, который разрешает прохождение импульса с выхода 63 генератора 61 через коммутатор 16 на управл ющий вход триггера 11 в том случае, если он находитс  в единичном состо нии. По этому импульсу триггер 11 устанавливаетс  в нулевое состо ние, соответствующее выполнению второй микропрограммы . Кроме того, на выходе элемента И 29 устанавливаетс  нулевой потенциал , что приводит к открьгоанию элемента И 20. и по очередному импульсу с выхода 64 генератора 61 триггер 8 устанавливаетс  в нулевое состо ние , при этом временна  диаграмма работы устройства сохран етс .

Блокировка элементов И 18, 19, 22 ,27 и 28 снимаетс  и устройство функционирует аналогично рассмотренному выше.

Завершаетс  работа устройства по окончании вьтолнени  первой и .второй микропрограмм. По завершении первой (второй) микропрограммы выход 56 (59) регистра 4 (5) устанавливаетс  в единичное состо ние. По завершении обеих микропрограмм единичным сигналом с выхода элемента И 2 триггер 7 устанавливаетс  в нулевое состо ние, тем самым запре ща  формирование тактовой сетки импульсов на выходах генератора 61.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Мультимикропрограммное устройство управлени , содержащее блок пам ти микропрограмм, первый коммутатор управлени , первый и второй регистры адреса, триггер пуска, генератор

   импульсов, первьм и второй триггеры ожидани , триггер блокировки, триггер управлени , первый коммутатор адреса, первый, второй, третий, четвертый, 5 п тый, шестой элементы И, первый, второй, третий, четвертый элементы ИЛИ, причем выход первого коммутатора адреса соединен с адресным входом блока пам ти микропрограмм, выходы О первого, второго регистров адреса соединены соответственно с первым и вторым информационными входами первого коммутатора адреса, выходы первого ,, и второго элементов ИЛИ соеди- 5 нены соответственно с входами синхронизации первого и второго регистров адреса, выходы первого и второго элементов И соединены с первыми входами соответственно первого и второ- 20 го элементов ИЛИ, выход триггера пуска соединен с входом генератора импульсов , вход установки в 1 триг- / гера пуска, соединен с входом пуска

   устройства и с вторыми входами пер- 5 вого и второго элементов И, выход

   третьего элемента ЮШ соединен с первым входом третьего элемента И, выход четвертого элемента ИЛИ соединен с инверсным входом четвертого элемен- 0 та И, выход третьего элемента И соединен с входом установки в 1 триг,- гера блокировки, выход четвертого элемента Ti соединен с входом установки в О триггера блокировки, выход 5 триггера блокировки соединен с первым информационным входом первого коммутатора управлени , с первыми входами первого и шестого элементов И, с первыми пр мыми входами второго и п того 0 элементов И, выход п того элемента И соединен с входом установки в 1 первого триггера ожидани , выход шестого элемента И соединен с входом установки в 1 второго триггера 5 ожидани , первый-вход управлени  режимом работы устройства соединен с входом установки в О первого триггера ожидани , второй вход управлени  режимом работы устройства соеди- 0 нен с входом установки в О второго триггера ожидани , выход первого коммутатора управлени  соединен со счетным входом триггера управлени , инверсный выход триггера управлени  5 соединен с первым управл ющим входом первого коммутатора управлени , с инверсным входом п того элемента И с вторым входом шестого элемента

   И, пр мой выход триггера управлени  соединен с управл ющими входами пер- вего коммутатора адреса, с инверсным входом второго элемента И, с вторым входом первого элемента И, о т л и- чающе е с  тем, что, с целью повышени  быстродействи , оно дополнительно содержит перэый и второй регистры микрокоманд, второй и третий коммутаторы адреса, коммутатор и мультиплексор логических условий второй коммутатор управлени , счетчик , седьмой, восьмой, дев тый, дес тый , одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый и четырнадцатый элементы И, п тый, шестой, седьмой и восьмой элементы ИЛИ, причем выход нул  адреса- блока пам ти микропрограмм соединен с первыми информационными вхо дами второго и третьего коммутаторов адреса, поле логических условий блока пам ти микропрограмм соединено с первой группой информационных выходов мультиплексора логических условий , поле микрокоманд блока пам ти микропрограмм соединено с информационными входами первого и второго регистров микрокоманд, пр мой выход триггера управлени  соединен с первым входом дес того элемента И, с инверсным входом одиннадцатого элемента И с входами управлени  записью первого и второго регистров микрокоманд , с управл ющим входом третьего коммутатора адреса, управл ющим входом второго коммутатора адреса, управл ющими входами коммутатора логических условий, выход признака записи адреса первого регистра микрокоманд соединен с управл ющими вхо- дами второго и третьего коммутаторов адреса, пол  микроопераций первого и второго регистров микрокоманд  вл ютс  выходами микроопераций устройства ,, выходы признака окончани  команды первого и второго регистров микрокоманд соединены соответственно с первыми и вторыми входами четырнадцатого элемента И и восьмого элемента ИЛИ, выходы признака начала ожидани  первого и второго регистров микрокоманд соединены соответственно с первыми и вторым входами седьмого элемента ИЛИ, выходы кода времени ожидани  первого регистра микрокоманд соединены с информагщонными входами счетчика, перва  и втора  группы входов логи

   ческих услов 1й устройства соединены соответственно с первой и второй группами информационных входов коммутатора логических условий, группа выходов коммутатора логических условий соединена с второй группой информационных входов мультиплексора логических условий, управл ющий вход мультиплексора логических условий соединен с адресным выходом блока пам ти микропрограмм, инверсный вход триггера блокировки соединен с первьш входом седьмого элемента И, вторым входом дес того элемента И, с первым пр мым входом третьей группы входов первого коммутатора управлени , выходы второго и третьего коммутаторов адреса соединены с информационными входами соответственно первого и второго регистров адреса , входы кода операций первой и второй команд соединены с информационными входами соответственно второго и третьего коммутаторов адреса, выход седьмого элемента И соединен с синхровходами первого и второго регистров микрокоманд, выход дес того элемента И соединен с синхровходом счетчика, выход одиннадцатого элемента И соединен со счетным входом счетчика j выход переполнени  счетчика соединен с первым входом тринадцатого элемента И и с вторым информационным входом второго коммутатора управлени , выход первого триггера ожидани  соединен с первыми входами восьмого, дев того элементов И, п того элемента ИЛИ, с вторым входом тринадцатого элемента И, с управл ющим входом второго коммутатора управлени , пр мой выход второго триггера ожидани  соединен с вторым входом восьмого элемента И и п того элемента ИЛИ, первым информационным входом второго коммутатора управлени , инверсный выход второго триггера ожидани  соединен с вторым входом дев того элемента И, выход второго коммутатора управлени  соединен с вторым информационным входом первого коммутатора управлени , выход седьмого элемента ИЛИ соединен с третьим входом дес того элемента И, с тре- тьим информационным входом первого коммутатора управлени j с вторым пр мым входом п того элемента И, с третьим входом шестого элемента И, выход тринадцатого элемента И  вл етс 

   1J

   выходом ошибки устройства, выход восьмого элемента И соединен с первыми входами третьего и четвертого элементов И и  вл етс  выходом фиксации просто  устройства, выход п того элемента ИЛИ соединен с первыми входами шестого элемента ИЛИ и двенадцатого элемента И, выход дев того элемента И соединен с четвертым информационным входом первого коммутатора управлени , выход шестого элемента ИЛИ соединен с п тым информационным входом первого коммутатора управлени , выход двенадцатого элемента И соединен с вторыми входами третьего и четвертого элементов ИЛИ, выход четырнадцатого элемента И соединен с входом установки в О триггера пуска, выход восьмого элемейта ИЛИ соединен с вторыbbuz: 12

   ми входами шестого элемента ИЛИ и двенадцатого элемента И, первый выход генератора импульсов соединен с вторым входом третьего и вторым 5 пр мым входом четвертого элементов И, второй выход генератора импульсов соединен с вторым входом седьмого элемента И, третий выход генератора импульсов соединен с четвертым

   10 входом дес того элемента И, с третьим пр мым входом п того элемента И, с четвертым входом шестого элемента И, с вторым управл ющим входом первого коммутатора управлени , с тре 5 тьим входом первого элемента И,

   с вторым пр мым входом второго элемента И, четвертьй выход генера - тора импульсов соединен с пр мым входом одиннадцатого элемен20 та И.

   f3

   dП П

   S4

   П П П П

   tf

   П П

   ппппппппппппп

   Фиг.г

   Мвчамма  аетвювт мементоГуеау р6ел9Л1

   Г I

   I

   1,1 I . . ..;

   фи.У

   Составитель А. Сошкии Редактор В. Зарванска  ТехреД|Л.Сердюкова

   Заказ 5148Тираж 671 . Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   ПС делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор Г. Решетник