SU1260953A1 - Микропрограммное устройство управлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных системах, а также терминальной аппаратуре. Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства путем управлени  анализом изменений входных сигналов. С этой целью в устройство, содержащее первый и второй мультиплексоры условий, мультг- плексор команды, мультиплексор адреса , элемент ИЛИ, регистр адреса, регистр условий, формирователь адресов микрокоманд, схему сравнени , два элемента И, первый элемент задержки, блок пам ти микрокоманд и блок синхронизации , введены триггер результата , группа триггеров условий, второй элемент задержки и группа мультиплексоров . 8 ил. л с ю О5 О ;о ел 00

Description

1

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в цифровых вычислительных системах, а также тзр- минальной аппаратуре.

Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей устройства путем управлени  анализом изменений входных сигналов.

На фиг. 1 изображена функциональна  схема микропрограммного устройства управлени ; на фиг. 2 - функциональна  схема блока синхронизации; на фиг. 3 - функциональна  схема, формировател  адресов микрокоманд; на фиг. 4 - пример технический реализации схемы определени  адреса следующей микрокоманды; на фиг. 5 - таблица истинности схемы определени  адреса следующей микрокоманды: на фиг. 6 - формат микрокоманды; на фиг. 7 - временные диаграммы, илда- стрирующие работу устройства; на фиг. 8 - функциональна  схема схемы сравнени .

Микропрограммное устройство управлени  (фиг. 1) имеет первую и вторую группы 1 и 2 входов условий, группу 3 входов кода команды, вход 4 начальной установки, содержит первый и второй мультиплексоры 5 и б условий , мультиплексор 7 команды, первый элемент ИЖ 8, группу 9 триггеров условий, регистры 10 адреса 11 УСЛОВИЙ, мультиплексор 12 адреса, формирователь 13 адресов микроко- Манд, схему 14 сравнени , второй элемент И 15, первый элемент 16 задержки , блок 17 пам ти микрокоманд, блок 18 синхронизации, второй элемент 19 задержки, первый элемент И 20, триггер 21 результата, группу 22 мельтиплексоров и имеет группу 23 выходов,

Блок 18 синхронизации (фиг. 2) имеет вход 24 управлени  режимом, вход 25 запуска, содержит счетный триггер 26, элемент 27 задержкиj первый и второй мультиплексоры 28 и 29, первый, второй, третий и четвертый генераторы 30-33 импульсов, первый и второй элементы ИЛИ 34 и 35 и имеет второй и первый выходы 36 и 37.

Формирователь 13 адресов микрокоманд (фиг. 3) имеет вход 38 управлени  адресным переходом, вход 39 Признака перехода, вход 40 начальной

20

25

1260953

установки, первую и вторую группы 41 и 42 информационных входов, вход 43 синхронизации, содержит первый и второй элементы И 44 и 45, первый 5 и третий триггеры 46-48, регистр 49 команд, схему 50 определени  адреса следующей микрокоманды, регистр 51 адреса и имеет группу j2 выходов.

Схема 50 определени  следующего адреса .(фиг. 4 и 5) имеет адресные входы 53.0, ..., 53.6, входы 54,0.... 54.7 команды, выход 55 записи в регистр 49 команд, содержит дев ть мультиплексоров 5б-64, дев ть эле- 5 ментов 2И-ИЛИ 65, элемент И 66 и имеет входы 67-70, соответствующие выходам регистра 49 команд, выходы 71-73 признаков, соответствующие выходам триггеров 46-48, входы 74- 82, со6тветствую цие выходам регистра 51 адреса, вход 83 начальной установки , соответствующий входу 40 начальной установки на функциональной схеме формировател  13 (фиг. 3), выходы 84-92.

Символом X на фиг. 5 обозначено безразличное состо ние.

Формат микрокоманды (фиг. 6) содержит семь полей 93-99. Пол  93 и 94 включают группы разр дов микрокоманды , которым соответствуют выходы управлени  адресным переходом блока 17 пам ти микрокоманд. Поле 95

«

включает группу разр дов микроко35 манды, которой соответствует группа адресных выходов блока 17, и предназначено дл  формировани  адреса следующей микрокоманды. Поле 96 включает разр д, которому соответ 0 ствует первый адресный выход блока 17, и предназначено дл  формировани  адреса следующей микрокоманды. Поле 97 включает разр д блокировки, которому соответсвует выход признака

45 режима блока 17. Поле 98 включает группу разр дов, которым соответствуют выходы маски блока 17, и предназначено дл  управлени  анализом изменени  входных сигналов. Поле

50 99 включает группу разр дов, которым соответствуют выходы кода микроопераций блока 17;

На фиг. 7 прин ты следующие обоз- начени : сигналы 100 на входах груп55 пы 9 триггеров; сигнал 101 с выхода разр да блокировки блока 17; сигнал

102на выходе элемента 15; сигнал

103на выходе элемента 20; сигнал

30

104 на выходе элемента 19: сигнал 105 на инверсном выходе триггера 21; сигналы 106 и 107 со второго и первого выходов блока 18 синхронизации

Схема 14 сравнени  (фиг, 8) содержит группу 108 элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ и элемент ИЛИ 109,

Устройство работает следующим об,разом.

Дл  привидени  устройства в исходное состо ние на его вход 4 подаетс  сигнал начальной установки, которым регистры 10 и 11, а также группа 9 триггеров перевод тс  в нулевое состо ние, и по которому блок 18 начинает вырабатывать серии тактовых сигналов 106 и 107, Кроме того по сигналу начальной установки в формирователь 13 заноситс  первый исполнительный адрес микропрограммы, поступающий на первые информационные входы с выходов мультиплексора 7, Этот адрес, по вл етс  на выходах формировател  13с приходом фронта первого тактового сигнала 107 с выхода блока 18,

По адресу, представленному на выходах формировател  13, происходит считывание микрокоманды из .блока 17, Группы разр дов микрокоманды, которым соответствуют выходы управлени  адресным переходом блока 17 (т,е, пол  93 и 94 в формате микрокоманды) предназначены дл  управлени  работой мультиплексоров 5-7 и формировател  13 соответственно. Группа адресных выходов блока 17 и сигналы с выходов мультиплексоро 5-7 используютс  дл  формировани  адреса следующей микрокоманды. Разр д блокировки микрокоманды, которому соответствует выход управлени  режимом блока 17. предназначен дл  задани  режима работы устройства во врем  исполнени  текущей микрокоманды. В

и 4 II

том случае, если он установлен в i устройству разрешен переход к следующей микрокоманде до окончани  полного цикла исполнени  текущей микро- команды. Если же разр д установлен в О, устройство переходит к исполнению Следующей микрокоманды только по окончании полного цикла исполнени  текущей микрокоманды. С соответствующих выходов блока 17 на выход 23 устройства передаетс  операционна  часть микрокоманды, осуществл юща  воздействие на управл емую микропрог10

15

20

25

0

5

0

5

.

раммным устройтствдм систему. Микрокоманды исполн ютс  за один такт.

Рассмотрим работу устройства при выполнении произвольной микрокоманды. По фронту тактового импульса 107 на выходах формировател  13 формируетс  адрес, по которому происходит считывание микрокоманды из блока 17. В соответствии с управл ющими сигналами на выходе управлени  адресным переходом блока 17 на выходах мультиплексоров 5-7 присутствует определенна  комбинаци  входных сигналов, котера  подаетс  на соответствующие информационные входы группы 9 триггеров типа защелка. На входах синхронизации триггеров 9 присутствуют уровни, определ емые значени ми со- отверствующих разр дов пол  98 маски блока 17. Кажда  микрокоманда допускает вполне определенное множество комбинаций изменений входных сигналов устройства, ведущих к изменению режима работы, т.е. к переходу к следующей микрокоманде до окончани  полного цикла исполнени  данной микрокоманды . Так в момент времени t происходит изменение режима работы (фиг, 7), а в момент времени t - нет. В соответствии с этим кодируетс  поле маски. Те триггеры 9, которым соответствуют установленные в 1 разр ды пол  маски, пропускают на свой выходы сигналы с информационных входов, те же триггеры, которым соответствуют разр ды, установленные в О, работают в режиме хранени . В случае несовпадени  комбанации сигналов на выходах триггеров 9 и кода, записанного в регистр 11, схема 14 вырабатывает единичный урйвень, который с задержкой, определ емой элементом 16, поступает на вход записи регистра 11, ив него записываетс  комбинаци  сигналов с выходов триггеров 9. Схема 14 вырабатывает сигнал нулевого уровн . Таким образом, если имело место несовпадение кодов на первом и втором входах схемы 14, она вырабатывает единичный импульс, длительность которого определ етс 

элементом 16.

Единичный импульс с выхода схемы 14 проходит на выход элемента 15 и поступает на вход управлени  режимом блока 18 в том случае, если одновре-. менно выполн ютс  два услови : разр д блокировки имеет единичное значеимеет единичный уровень

триггера 21

(момента t, - t на фиг. 7). Суть

12609536

ствии с кодовой комбинацией на управ10

20

25

первого услойи  состоит в том, что микропрограммно разрешен переход к выполнению следующей микрокоманды до завершени  полного цикла текущей микрокоманды. Разр д блокировки всегда имеет единичное значение, когда хот  бы один из разрадов пол  установлен в 1. Рассмотрим второе условие . Когда хот  бы один из тактовых сигналов 106 или 107 имеет нулевой уровень, устройство находитс  в фазе подготовки к выборке очередной микрокоманды, и изменение входных сигналов может привести его к неопределенному состо нию. Устройство может быть приведено к неопределенному состо нию и изменением входных сигналов во временном интервале от момента по влени  фронта тактового сигнала 107, по которому на адресных входах блока 17 по вл етс  адрес очередной микрокоманды, до момента окончани  выборки микрокоманды, определ емого задержкой от входов к выходам блока 17,

Дл  предотвращени  этого перехода нулевым уровнем с выхода элемента 20 30 производитс  установка в 1 триггера 21, нулевой уровень с инверсного выхода которого блокирует прохождение единичного импульса с выхода схемы 14 на вход управлени  режимом блока 35 18, Триггер  вл етс  дин амическим D-триггером относительно входа синхронизации .

Импульс отрицательной пол рности с выхода элемента 20, задержанный 40 элементом 19 на врем  срабатывани  блока 17 своим спадом (т.е, изменением уровней из 1 в О), стробирует занесение О в триггер 21, и единичный уровень с инверсного выхода 45 триггера 21 разрешает прохождение через элемент И 15 импульса с выхода схемы 14, Нулевой уровень с пр мого выхода триггера 21 пропускает на входы синхронизации триггеров 9 ин- 50 формацию с пр мых входов группы 22 мультиплексоров, т,е, информацию, представленную на выходах .разр дов пол  маски блока 17,

Если на выходе элемента 15 присуг-55 ствует нулевой уровень, блок 18 вырабатывает сигналы 106 и 107 заданной частоты и длительности. В соответл ющих входах мультиплексора 5 на его выходе присутствует либо один из входных сигналов, либо (при комбинации 00 .,, О на управл ющих входах ) сигнал с первого адресного блока 17, Сигнал с выхода мультиплексора 5 поступает на первые информационные входы регистра 10 и мультиплексора 12. Задним фронтом тактового сигнала 106 в регистр 10 осущест- выл етс  занесение данных, представленных на его информационных входах, Элемент 8 производит логическое сум- 5 мирование значений сигналов на управл ющих входах мультиплексора 5, Если на выходе элемента 8 присутствует единичный уровень, то на выход мультиплексора 12 проходит информаци  с его первого входа, если же на выходе элемента 8 нулевой уровень, то на выход мультиплексора 12 поступает информаци  с его второго входа, т,е, с первого выхода регистра 10, Таким образом, до прихода заднего фронта тактового сигнсша 106 в регистре 10 хранитс  информаци  об адресе текущей микрокоманды.

По единичному импульсу на входе управлени  режимом блок 18 формирует текущий тактовый сигнал 106 и временно снимает тактовый сигнал 107, Исполнение текущей микрокоманды окончено, ее цикл был неполньм, В регистре 10 хранитс  информаци  об адресе микрокоманды, исполн ющейс  до сн ти  тактового сигнала 107, Так как переходы по условию в предлагаемом устройстве осуществл ютс  под воздействием входных сигналов устройства , то все, кроме первого, разр ды регистра 10, которые не св заны со входными сигналами и поэтому не могут быть услови ми перехода, используютс  дл  формировани  адреса следующей микрокоманды. Назначение элемента 8 и мультиплексора 12 состоит в том, чтобы пропустить на первый информационный вход второй группы формировател  13 выбранный мультиплексором 5 входной сигнал, который мог изменитьс  за врем  выполнени  микрокоманды, или сигнал с первого выхода регистра 10, если условием перехода не  вл етс  изменение одного из входных сигналов, поступающих на вход мультиплексора 5.

л ющих входах мультиплексора 5 на его выходе присутствует либо один из входных сигналов, либо (при комбинации 00 .,, О на управл ющих входах ) сигнал с первого адресного блока 17, Сигнал с выхода мультиплексора 5 поступает на первые информационные входы регистра 10 и мультиплексора 12. Задним фронтом тактового сигнала 106 в регистр 10 осущест- выл етс  занесение данных, представленных на его информационных входах, Элемент 8 производит логическое сум- мирование значений сигналов на управл ющих входах мультиплексора 5, Если на выходе элемента 8 присутствует единичный уровень, то на выход мультиплексора 12 проходит информаци  с его первого входа, если же на выходе элемента 8 нулевой уровень, то на выход мультиплексора 12 поступает информаци  с его второго входа, т,е, с первого выхода регистра 10, Таким образом, до прихода заднего фронта тактового сигнсша 106 в регистре 10 хранитс  информаци  об адресе текущей микрокоманды.

По единичному импульсу на входе управлени  режимом блок 18 формирует текущий тактовый сигнал 106 и временно снимает тактовый сигнал 107 Исполнение текущей микрокоманды окончено, ее цикл был неполньм, В регистре 10 хранитс  информаци  об адресе микрокоманды, исполн ющейс  до сн ти  тактового сигнала 107, Так как переходы по условию в предлагаемом устройстве осуществл ютс  под воздействием входных сигналов устройства , то все, кроме первого, разр ды регистра 10, которые не св заны со входными сигналами и поэтому не могут быть услови ми перехода, используютс  дл  формировани  адреса следующей микрокоманды. Назначение элемента 8 и мультиплексора 12 состоит в том, чтобы пропустить на первый информационный вход второй группы формировател  13 выбранный мультиплексором 5 входной сигнал, который мог изменитьс  за врем  выполнени  микрокоманды, или сигнал с первого выхода регистра 10, если условием перехода не  вл етс  изменение одного из входных сигналов, поступающих на вход мультиплексора 5.

71260953

После паузы блок 18 вновь начинат вырабатывать тактовые сигналы 107,

с 

но на бл бл пу 24 вх тр со да ро на 29 15 ур эл с  ве

по переднему фронту первого из которых происходит формирование адреса следующей микрокоманды. Во врем  подготовки к выборке и выборки очередной микрокоманды триггер 21 находитс  в единичном состо нии. Сигнал с его пр мого выхода разрешает прохождение сигналов с инверсных входов на выходы группы 22 мультиплексоров . В итоге на выходы группы 22 поступает единичный импульс с выхода элемента 20, который стробирует занесение информации во все триггеры 9. Таким образом в конце каждого цикла в триггеры 9 заноситс  информаци , представленна  на выходах мультиплексоров 5-7 и содержаща  незарегистрированное во врем  такта изменение . Во избежание потерь информации об изменении входных сигналов запись в триггеры 9 блокируетс  на врем  срабатывани  блока 1/, т.е. на врем  выборки очередной микрокоманды (момент t на фиг. 7). Эти изменени  вызывают реакцию устройства сразу же после окончани  выборки микрокоманды .

Рассмотрим работу блока 18 синхро- по влени  на его входе 24 следующего

импульса. Далее блок 18 синхронизации функционирует аналогично описанному . Сигналы с выходов всех генераторов 30-33 имеют одинаковые параметры .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Микропрограммное устройство управлени , содержащее первый и второй мультиплексоры условий, мультиплексор команды, мультиплексор адреса, элемент ИЛИ, регистр адреса, регистр условий, формирователь адресов микрокоманд , схему сравнени , два элемента И, первый элемент задержки, блок пам ти микрокоманд и блок синхронизации , причем управл ющие входы первого и второго мультиплексоров условий и мультиплексора команды и вход управлени  адресным переходом формировател  адресов микрокоманд подключены к соответствующим разр дам выхода пол  управлени  адресом блока пам ти микрокоманд, адресный вход которого подключен к выходу формировател  адресов микрокоманд, первый информационный вход которого соединен

   низации (фиг. 2). Дл  приведени  блока в исходное состо ние на его вход 25 подаетс  сигнал начальной установки, которым триггер 26 переводитс  в единичное состо ние. Ин- 35 версный выход триггера 26, управл ющий работой мультиплексора 28 и 29, пропускает на их пр мые выходы сигналы с их входов. Генераторы 30-33 импульсов вырабатывают тактовые сигна- 0 лы в том случае, если на их входах присутствуют сигналы единичного уровн . Таким образом, после по влени  сигнала начальной установки серии импульсов начинают вырабатывать ге- 5 нераторы 30 и 31, так как на их входах присутствуют сигналы единичного уровн . Так как входы генераторов 32 и 33 св заны с инверсными выходами мультиплексоров 28 и 29 соответ- 50 ственно, на которых присутсвуют сигналы нулевого уровн , то после сигнала начальной установки эти генераторы пассивны и на их выходах сигналы нулевого уровн .

   Сигналы с выходов генератора 30 и 33, а также сигналы с выходов генераторов 31 и 3л логически руммируют8

   О

   34 и 35 соответственно , С выходов элементов 34 и 35 сигналы передаютс  на выходы 36 и 37 блока соответственно. В таком режиме блок 18 работает до по влени  импульса на входе 24 блока. Со входа 24 блока импульс поступает на счетный вход триггера 26, в результате чего триггер 26 перебрасываетс  в нулевое состо ние, тем самым разреша  передачу со вторых входов мультиплексоров 28 и 29 на их выходы. В итоге на инверсном выходе мультиплексора 29 по вл етс  сигнал единичного 5 уровн , и с задержкой, определ емой элементом 27, после этого по вл етс  сигнал единичного уровн  на инверсном выходе мультиплексора 28.

   Таким образом, с приходом первого единичного импульса на вход 24 блока в работе блока 18 происход т следующие изменени : прекращает вырабатывать тактовые сигналы генератор 31 и начинает вырабатывать тактовые сигналы генератор 33, а затем с задержкой прекращает вырабатывать импульсы генератор 30 и начинает вырабатывать импульсы генератор 32. В этом режиме блок 18 работает до

   0

   ts

   20

   С выходом мультиплексора команды, выход второго мультиплексора условий Подключен к входу признаков перехода формировател  адресов микрокоманд, первый разр д второго информационного входа которого соединен с выходом мультиплексора адреса, управл ющий вход которого подключен к выходу элемента ИЛИ, а входы элемента ИЛИ соединены с выходом пол  управлени  адресом блока пам ти микрокоманд, выход первого мультиплексора условий подключен к первым информационным входам регистра адреса и мультиплексора адреса, второй информационный вход которого соединен с первым разр дом выхода регистра адреса, остальные п-1 разр дов которого подключены к разр дам второго информационного входа, с второго по п-й формировател  адресов микрокоманд, вход синхро- низации формировател  адресов микрокоманд соединен с первым выходом блока синхронизации и первым входом первого элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу блока синхронизации и входу синхронизации регистра адреса, разр ды информационного входа регистра адреса, с второго по п-й, соединены-соответственно с разр дами адресного выхода, с второго по п-й блока пам ти микрокоманд, первый разр д которого подключен к первому информационному входу первого мультиплексора условий, выход регистра условий соединен с первым входом схемы сравнени , выход которой подключен к первому входу второго элемента И и входу первого элемента задержки , выход первого элемента задержки соединен с входом синхронизации регистра условий, выход и второй вход которого подключены соответст- венно к входу блока синхронизации и выходу признака режима блока пам - 45 ти микрокоманд, входы начальной установки формировател  адресов микрокоманд , регистра адреса, регистра условий и вход запуска блока синхро10

   25

   30

   35

   40

   s

   0

   5

   низации соединены с входом начальной установки устройства, второй информационный вход первого мультиплексора условий подключен к первому входу

   5 условий устройства, информационные входы второго мультиплексора условий и мультиплексора команды соединены соответственно с вторым входом условий и входом кода команды устрой0 ства, выход кода микроопераций блока пам ти микрокоманд подключен к выходу устройства, отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем управлени  анализом изменений входных сигналов, оно содержит триггер результата, группу триггеров условий, второй элемент задержки и группу мультиплексоров, причем пр мой и инверсный выходы триггера результата подключены соответственно к управл ющим входам мультиплексоров группы и третьему выходу второго элемента И, пр мые и инверсные входы мультиплексоров группы соединены соответственно с выходом пол  маски блока пам ти микрокоманд и выходом первого элемента И, выход первого элемента И подключен также к входу установки триггера результата и входу второго элемента задержки, выход которого соединен с входом синхронизации триггера результата, информационный вход которого подключен к шине нулевого потенциала, выходы мультиплексоров группы соединены с входами синхронизации соответствующих триггеров условий группы, выходы которых подключены к информационному входу регистра условий и второму входу схемы сравнени , информационные входы триггеров условий группы, начина  с первого, соединены с выходами : первого и второго мультиплексоров условий и мультиплексора команды соответственно, а входы установки триггеров условий группы подключены к входу начальной установки устройства .

   5

   0

   5

   Г- м еа

   м ю

   Г

   1

   п

   I з; -

   |

   .

   г.7

   -I

   Редактор Т. Парфенова Заказ 5233/50

   Составитель Г Виталиев

   Техред Л.Олейинк Корректор А. Т еко

   Тираж 671

   Подписное

   ВНИИПИ Государствеивого комитета СССР

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

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

   игв

   Подписное