SU1280627A1 - Микропрограммное устройство управлени с контролем - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и молсет-найти применение при построении самоконтролируамых отказоустойчивых ЭВМ с микропрограммным управлением. Цель изобретени  - повышение достоверности функционировани  за счет контрол  и вос становлени  работы микропрограммного устройства управлени  при сбое или отказе. Микропрограммное устройство управлени  с контролем содержит блок местного управлени , блок контрол , блок анализа логических условий. За счет введени  блока контрол  с соответствующими св з ми достигаетс  цель изобретени . 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано при построении самоконтролируемых , отказоустойчивых ЭВМ с микропрограммным управлением. Цель изобретени  - повьшшние достоверности функционировани  за счет восстановлени  работ микропрограммного устройства управлени  при сбое или отказе. На фиг.1 приведена структурна  схема предлагаемого микропрограммного устройства управлени  с контролем на фиг.2 - временна  диаграмма блока местного управлени ; на фиг.З - функ циональна  схема блока местного управ лени ; на фиг.4- функциональна  схема блока контрол ; на фиг.З - функциональна  схема блока анализа логических условий. Микропрограммное устройство управ лени  с контролем (фиг.1) содержит блок 1 местного управлени , блок 2 контрол , блок 3 ан-ализа логических условий и вход 4 задани  кода операции. Блок 1 местного управлени  (фиг.З содержит пам ть 5 микрокоманд, первы 6 и второй 7 регистры адреса микроко манд, счетчик 8 адреса микрокоманд, счетчик 9 длительности, триггер 10 запуска, генератор 11 тактовых импульсов , первый 12 и второй 13 мультиплексоры , коммутатор 14, второй элемент И 15, первый элемент И 16, блок 17 элементов ИЛИ, третий элемент ИЛИ 18, четвертый элемент ИЛИ 19, второй элемент ИЛИ 20, первый элемент ИЛИ 21, второй одновибратор 22, третий одновибратор 23, первый одновибратор 24, блок элементов НЕ , элемент НЕ 26, первый элемент 27 задерж ки и второй элемент 28 задержки. Блок 2 контрол  (фиг.4) содерлсит пам ть 29 контрольных микрокоманд, первый 30 и. второй 31 регистры микро команд, счетчик 32 числа блокировочных импульсов, счетчик 33 числа сбоев , триггер 34 отказа, первый 35 и второй 36 сумматоры по модулю два, второй 37, первый 38, четвертый 39 и третий 40 элементы И, первый 41, второй 42 и третий 43 элементы ИЛИ, одновибратор 44, первый 45, второй 46, третий 47 и четвертый 48 элемент задержки. Блок 3 анализа логических условий (фиг.5) содержит демультиплексор 49 группу регистров 50;,-50(,, группу мультиплексоров 51 -51 , сумматор 52, регистр 53 пол  логических условий и схему 54 сравнени . Микропрограммное устройство управлени  с контролем работает следующим образом. ,С входа 4 на информационный вход коммутатора 14 блока 1 местного управлени  (фиг.З) поступает код операции, представл ющий код адреса начальной микрокоманды микропрограммы. По этому сигналу через элемент ИЛИ 19 одновибратор 24 вырабатывает импульс, который , поступа  на управл ющий вход коммутатора 14 и элемент ИЛИ 18 ia синхровход счетчика 8, разрешает запись кода операции с входа 4 через коммутатор 14, блок элементов ИЛИ 17 и мультиплексор 12 на. информационный вход счетчика 8. Мультиплексор 12 работает по первому входу, так как на его управл ющем входе присутствует нулевой сигнал отсутстви  сбо , поступающий с элемента И 38. блока 2 контрол . Импульс с выхода одновибратора 24, поступа  наS вход триггера 10, устанавливает его в единичное состо ние, которое инициирует начало работы генератора 11 тактовых импульсов. Первый импульс с генератора 11, проход  через элемент И 15, разрешает первую выдачу управл ющей информации из naj-шти 5 микрокоманд по адресу, записанному в счетчике 8 (фиг.З), Код адреса со счетчика 8, проход  через мультиплексор 13 (на управл ющем входе нулевой сигнал отсзтствн  отказа, поступающий из блока 3 контрол ), поступает на адресный вход пам ти 5 микрокоманд. Этот же импульс с выхода элемента И 15, поступа  на синхровход регистра 7, разрешает запись текущего адреса с выхода счетчика 8 в регистр 7 дл  работы устройства в случае возникновени  сбо  или отказа, а также через элемент 28 задерлски поступает на счетный вход счетчика 8, увеличива  тем самым адрес на единицу (адрес следующей микрокоманды). Из пам ти 5 микрокоманд будет считана следующа  управл юща  информаци . С пол  адреса микрокоманд будет считан адрес микрокомандд, по переходу ветвлени  в микропрограмме при условии выполнени  условий этого перехода в блоке 3, С выхода пол  логических условий будет считан код микрооперации , т, е. упр рл юща  ниформ ци  дл  блока 3 анализа логических условий , представл юща  собой двоичный код данной смены информации. Будет считан также код провер емых логичес ких условий, код числа блокируемых тактовых импульсов, т.е. код временного интервала от текущей смены информации до следующей. С выхода признака ветвлени  будет считан единичный сигнал микрокоманды ветвлени . С выхода признака конца микропрограм много блока 5 будет выдан импульс, если выполнение микропрограммы завер шено (признак окончани  микропрограм-15 ду

мы).

Если в течение нескольких тактов генератора 11, начина  с (п+1)-го, не требуетс  прекращать и начинать микрооперации (нет смен информации), 20 то в микрокоманде, выполн емой в п-м такте, задаетс  код числа блокируемых тактовых импульсов (т.е. код временного интервала от текущей смены информации до следующей). После считы- 5 вани  управл ющей информации из пам ти 5 микрокоманд код числа блокируемых тактовых импульсов поступает на информационный вход счетчика 9 длительности и через элемент ИЛИ 20, элемент НЕ 26 запрещает прохождение тактовых импульсов через элемент И 15. Одновременно сигнал с выхода элемента ИЛИ 20 поступает на вход элемента И 16, разреша  прохождение через него тактовых импульсов с генератора 11 на вычитающий вход счетчика 9 длительности. В (п+1)-м такте работы микропрограммного устройства управлени  с контролем выборки управл ющей информации не происходит, а тактовый импульс с генератора 11, поступа  через элемент И 16 на вычитаюпщй вход счетчика 9 длительности, уменьшает его содержимое на единицу. После обнулени  счетчика 9 длительности на выходе элемента ИЛИ 20 устанавливаетс  низкий потенциал, который запрещает работу счетчика 9 длительности в счетном режиме и разрешает прохождение очередного тактового импульса через элемент И 15.

Линейна  последовательность микрокоманд выполн етс  блоком 1 местного управлени 

- в естественной т.е. каждой последующей адресации, выборке из пам ти предшествует увеличение содержимого счетчика 8 адреса

микрокоманды блока 5 в регистр 6, синхронизированна  сигналом с выхода признака ветвлени  блока 5 через одновибратор 23 (фиг.З). При выполнении

мённого интервала (числа блокируемых тактов) от предьщущей смены информации до текущей.

Claims (1)

1. По импульсу с выхода элемента И 15 одновременно из пам ти 5 и 29 мик-рокоманд будет считана соответствующа  информаци . По этому же импульсу, задержанному на элементе 28 задержки (фиг.З) на врем  считывани  информации с блока 5, будет синхронизирована запись кода микрооперации в регистр 30. Определенное количество импульсов с элемента И 16, поступаюпнгх на 274 на единицу. Это позвол ет не хранить в пам ти 5 микрокоманд адресные части всех микрокоманд, а следовательно, уменьшить его объем. Переходы по логическим услови м (ветвлени ) осуществл ютс  следующим образом. По микрокоманде ветвлени  задаетс  опрос состо ни  сумматора 52 (фиг.5) через регистры 30 и 31 (фиг.4) после соответствующего контрол  и восстановлени  (в случае отказа устройства управлени ). Одновременно происходит запись адреса микрокоманды по переховетвлени  с выхода пол  адреса услови  перехода единичный сигнал с выхода схемы 54 сравнени  (фиг.5) поступает на вход одновибратора 22 блока 1 местного управлени  (фиг.З). Одновибратор 22 формирует импульс, который через элемент ИШ 18 разрешает запись информации из регистра 6 через блок элементов ИЛИ 17 и мультиплексор 12 в счетчик 8. Импульс с одновибратора 22, задержанный на элементе 27 задержки на врем  перезаписи информации из регистра 6 в счетчик 8, обнул ет регистр 6. На счетчике 8 будет установлен адрес микрокоманды, котора  будет выполнена по условию ветвлени . Контроль правильности временной диаграммы блока 1 местного управлени  и восстановление работоспособности всего устройства в случае сбо  или отказа происход т следующим образом. По соответствующим адресам в пам ти 29 микрокоманд (фиг.4) хранитс  информаци , состо ща  из двух частей: истинного двоичного кода текущей смены информации и истинного кода вресчетный вход счетчика 32, задает код блокируемых им 1ульсов (код временного интервала от предыдущей смены информации до текущей). Этот код при задании каждой микрооперации подаетс  на сумматор 36 по модулю два, на вход которого поступает истинный код соответствующего временного интервала с выхода запоминающего блока 29, Считанный код микрооперации поступает с выхода регистра 30 на вход сумматора 35 по модулю два, на другой вход которого подаетс  истинный двоичный код смены информации (микрооперации) с выхода запоминающего блока 29. При возникновении простой или временной ошибки на соответствующем сумматоре 35 или 36 по модулю два по вл етс  единичный сигнал и на выходе элемента ИЛИ 41 возникает единичный сигнал 0 11ибки функцнониронани  блока местного управлени  (некорректность временной диаграммы) . По ипульсу синхрониза ции записи в регистр 30, задержанному на элементе 45 задержки на врем  за писи информации в этот регистр, на выходе элемента И 38 будет сформирован импульс сбо  блока местного ynpaBjieHMH, которьш увеличивает содерзкимое с етчика 33 (фиг.4) отказа на единицу. Импульс сбо  блока 1 местного управлени , поступа  на управл ющий вход мультиплексора 12 и чере элемент ИЛИ 18 на синхровход счетчик 8 (фиг.З), производит перезапись адреса , на котором произошел .сбои работы , из регистра 7 на информационный вход сч.етчпка 8, Одновременно с этим. блокируетс  прохождение импульсов с генератора 11 через элемент И 15. 1-1м пульс синхронизации записи информаци в регистр 30, задержанный на элемент 46 задержктт на врем  формировани  сигнала сбо  на выходе элемента И. 38 обнул ет счетч к 32, подготавлива  его к новому такту контрол  По очередному тактовому импульсу с генератора 11 вновь будет считана информаци  из запоминающих блоков 5 и 29 по прежнему адресу, на котором произо1лел сбой в работе блока 1 местног управлени . В случае очередного сбо  процесс контрол  и функционировани  будет происходить аналогично.описанному до тех пор, пока счетчик 33 не достигне опредех1енного состо ни , соответствующего о.тказу блока местного управлени  на данном адресе. При достижении этого состо ни  одновибратор 44 сформирует импульс отказа, который через элемент 48 задержки перебросит триггер 34 отказа в единичное состо ние и обнулит счетчик 33 (фиг,4). Единичный сигнал с выхода триггера 34 отказа, поступа  на управл ющий вход ьгультиплексора 13 (фиг.З), разрешит его работу по выходу, на которьн будет подан код инверсного адреса , на котором произошел отказ,.По очередному импульсу с элемента И 15 из пам ти 5 микрокома 1д будет считана информаци  по модифицированному адресу , а из пам ти 29 микрокоманд - эта лонна  информаци  по немодифицирован ному прежнему адресу, на котором произошел отказ Контроль повторитс  аналогично ..описанному. Если вновь произойдет сбой при модифицированное адресе и если их число достигнет состо ни  отказа, то одновибратор 44 сфорг шрует импульс (обнул щий счетчик 33), который, проход  через открытый единичным сигналом с триггера 34 отказа элемент И 40 и элемент Ш1М 21, обнуочит триггер 10; запреща  работу генератору 11, регистр 30 и ре1истр 31, прекраща  выдачу кода микрооперации в блок анализа логических условий, и остановит работу всего устройства. Этот же импульс с вьхода элемента И 40 чеоез врем  элемента 47 задержки обнулит триггер 34 отказа и микропрограммное устройство управлени  с контролем прекратит свою работу. В случае отсутстви  сбо  или отказа (или восстановлен.ч  работоснособности в процессе сбо  или отказа) нулевой сигнал на выходе элемента ИЛИ 41 (фиг. 4) разрешит прохолдение тактового импульса через элемент И 37 на синхровход регистра 31, в который запишетс  корректньш код микроонерации . Одновременно с этим произойдет обнуление счетчика 33и триггера 34 отказа и функционирование микропрограммного устройства управлени  с контролем продолиштс  аналогично описанному . После выполнени  микропрограммы единичный сигнал, сформированный на выходе пам ти 5 микрокоманд, через элемент ШШ 21 обнулит триггер 10 запуска , завершив работу микропрограммного устройства управлени  с контро лем. При поступлении очередного кода операции (адреса микропрограммы) на вход 4 микропрограммное устройство управлени  с контролем функционирует аналогично описанному. Формула изобретени  1. Микропрограммное устройство управлени  с контролем, содержащее блок анализа логических условий, блок местного управлени , содержащий триггер запуска, первый элемент И, первый элемент Р1ПИ, элемент НЕ, первьм , второй элементы задержки, генератор тактовых импульсов, счетчик адреса микрокоманд и пам ть микрокоманд , блок контрол , содержащий первьш , второй регистры микрокоманд, первьш элемент ИЛИ и первый элемент И, причем информационный вход первог регистра микрокоманд соединен с выхо дом адресного пол  пам ти микрокоманд , выход второго регистра микроко манд соединен с информационным входо блока анализа логических условий, отличающеес  тем, что, с целью повышени  достоверности функ ционировани , за счет восстановлени  работы микропрограммного устройства управлени  при сбое или отказе, блок контрол  дополнительно содержит первый и второй сумматоры по модулю два, счетчик числа блокировочных им пульсов, счетчик числа сбоев, первый второй, третий и четвертый элементы задержки, второй и третий эл ;мента ИЛИ, второй и третий элементы И, триггер отказа, пам ть контрольных микрокоманд ц одновибратор, блок местного управлени  дополнительно содержит первый и второй регистры адре са микрокоманд, первый и второй муль типлексоры, счетчик длительности, первый, второй и третий одновибраторы , коммутатор, блок элементов ИЛИ, блок элементов НЕ, второй, третий и четвертый элементы ИЛИ и второй элемент И, выход первого одновибратора блока местного управлени  соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ блока местного управлени  и с входом установки в единицу триггера запуска, выход которого соединен с входом запуска генератора тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом второго элемента И бло ка местного управлени  и с первым входом первого элемента И блока местного управлени , выход второго элемента И блока местного управлени  соединен с синхровходом пам ти микрокоманд , с входом второго элемента задержки блока местного управлени , с синхровходом второго регистра адреса микрокоманд, выход второго элемента задержки блока местного управлени  соединен с счетным входом счетчика адреса микрокоманд, выход второго одновибратора блока местного управлени  соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ блока местного управлени  и с входом первого элемента задержки блока местного управлени , выход которого соединен с входом обнулени  первого регистра адреса микрокоманд , выход третьего элемента ИЛИ блока местного управлени  соединен с входом разрешени  записи счетчика адреса микрокоманд, выход третьего одновибратора блока местного управлени  соединен с синхровходом первого регистра адреса микрокоманд, выход элемента НЕ соединен с вторьм входом второго элемента И блока местного управлени , выход второго элемента ИЛИ блока местного управлени  соединен с входом элемента НЕ и с вторым входим первого элемента И блока местного управлени , выход которого соединен с вычитающим входом счетчика длительности, выход которого соединен с входом второго элемента ИЛИ блока местного управлени , выход первого элемента ИЛИ блока местного управлени  соединен с входом установки в ноль триггера запуска, выход первого мультиплексора блока местного управлени  соединен с информационным вхоом счетчика адреса микрокоманд, выход которого соединен с информационным входом второго регистра адреса микрокоманд и с первым информационным входом второго мультиплексора блока местного управлени , выход которого соединен с адресным входом пам ти микрокоманд, выход второго регистра адреса микрокоманд соединен с первым информационным входом первого мультиплексора блока местного управлени , выход счетчика адреса микрокоманд соединен с входом блока элементов НЕ, выход блока элементов НЕ соединен с вторым информационным входом второго мультиплексора блока местного управлени , вход кода коман9128062710

   ды устройства соединен с входом чет-разр да пол  логических условий пам вертого элемента ИЛИ блока местноготи микрокоманд соединен с входом обуправлени  и с информационным входомнулени  блока анализа логических услокоммутатора , управл ющий вход кото-вий, выход второго разр да числа лорого соединен с выходом первого гических условий пам ти микрокоманд

   вибратора блока местного управлени ,соединен с синхровходом блока аналивыход коммутатора соединен с первымза логических условий, выходы остальвходом .-блока элементов ИЛИ, второйных разр дов пол логических условий

   вход блока элементов ИЛИ соединен спам ти микрокоманд соединены с групвыходом первого регистра адреса мик- Qпой управл ющих входов блока анализа

   рокоманд, выход блока элементов ИЛИлогических условий, выход первого

   соединен с вторым информационным вхо-элемента задержки блока контрол  соедом первого мультиплексора блока ме-динен с пр мым входом второго элеменстного управлени , выход четвертогота И блока контрол  и с вторым входом

   элемента ИЛИ блока местного управле- 15первого элемента И блока контрол ,

   ПИЯ соединен с входом первого одно-выход которого соединен со счетным

   вибратора блока местного управлени ,входом счетчика числа сбоев, перва 

   выход пол  адреса микрокоманд пам тигруппа выходов которого соединена с

   микрокоманд соединен с информационнымгруппой пр мых входов четвертого элевходом первого регистра адреса микро-20мента И блока контрол , а втора 

   команд, выход пол  кода временногогруппа выходов соединена с группой

   интервала пам ти микрокоманд соединенинверсных входов четвертого элемента

   с информационным входом счетчика дли-И блока контрол , выход которого сотельности , выход признака ветвлени единен с входом одновибратора блока

   пам ти микрокоманд соединен с входом 25контрол , выход которого соединен с

   третьего одновибратора блока местноговторым входом третьего элемента И

   управлени , выход признака конца мик-блока контрол , с входом четвертого

   ропрограммы пам ти микрокоманд соеди-элемента задержки и с вторым входом

   нен с первым входом первого элементавторого элемента ИЛИ блока контрол , ИПИ блока местного управлени , выход 30 выход которого соединен с входом

   второго одновибратора блока местногоустановки в ноль счетчика числа сбоуправлени  соединен с выходом схемыев, выход второго элемента задержки

   сравнени , выход первого регистраблока контрол  соединен с входом

   микрокоманд соединен с информационнымустановки в ноль счетчика числа бловходом второго регистра микрокоманд 35 импульсов, выход которого

   и с первым информационным входом пер-соединен с первым информационным вхового сумматора по модулю два, выход .ДО второго сумматора по модулю два,

   которого соединен с первым входомвыход которого соединен с вторым вхопервого элемента ИЛИ блока контрол , о первого элемента ИЛИ блока контвыход которого соединен с первым вхо-40 , выход управл ющего пол  пам ти

   дом первого элемента И блока контрол  ,контрольных микрокоманд соединен с

   и с инверсным входом второго элементавторым информационным входом первого

   И блока контрол , выход которого со-сумматора по модулю два, выход пол 

   единен с первым входом третьего эле- временного кода пам ти контрольных мента ИЛИ блока контрол , с первым 45 микрокоманд соединен с вторым инфорвходом второго элемента ИЛИ блокамационным входом второго сумматора

   контрол  и с синхровходом второго ре-по модулю два, выход четвертого элегистра микрокоманд, выход третьего. мента задержки блока контрол  соедиэлемента ИЛИ блока контрол  соединенн н с входом установки в единицу с входом установки в ноль триггера отказа, выход первого элеотказа , выход которого соединен с -мента И блока контрол  соединен с

   первым входом третьего элемента Иуправл ющим входом первого мультиплеблока контрол , выход которого соеди-ксора блока местного управлени , с

   нен с входами обнулени  первого итретьим входом третьего элемента ИЛИ второго регистров микрокоманд и с 55 блока местного управлени , с инверсвходом третьего элемента задержкиным входом второго элемента И блока

   блока контрол , выход которого соеди-местного управлени , выход которого

   нен с вторым входом третьего элементасоединен с синхровходом пам ти контИЛИ блока контрол , выход первого рольных микрокоманд, выход третьего 11 -1 элемента И блока контрол  соединен с. вторым входом первого элемента ИЛИ блока местного управлени , выход . триггера отказа соединен с управл ющим входом второго мультиплексора блока местного управлени , информаци онный вход первого регистра микропрограмм микрокомандсоединен с выхо дом управл ющего пол  пам ти микроко манд блока местного управлени , адресный вход пам ти контрольных микро команд соединен с выходом счетчика адреса микрокоманд блока местного управлени , счетный вход счетчика числа блокировочных импульсов соединен с выходом первого элемента И блока местного управлени , синхровход первого регистра микрокоманд соединен с входом второго элемента задержки блока контрол  и с входом первого элемента задержки блока контрол , вход которого соединен с выходом второго элемента задержки блока местного управлени , выход второго элемента И блока контрол  соединен с входом обнулени  второго регистра адреса микрокоманд . 2, Устройство по п.1, о т л и чающеес  тем, что блок анализа логических условий содержит схему сравнени , регистр пол  логических 27 условий, демультиплексор, группу из . m регистров, группу из m мультиплексоров (, где К - разр дность пол  логических условий пам ти микрокоманд ) , сумматор, причем информационный вход блока соединен с информационным входом регистра пол  логических условий, выход которого соединен с первым информационным входом схемы сравнени , второй информационный вход которой соединен с информационным выходом сумматора, вход обнулени  блока анализа логических условий соединен с входом обнулени  i-ro (,m) регистра группы, синхровход блока анализа логических условий соединен с с синхровходом i-ro (,m) регистра группы, группа управл ющих входов блока анализа логических условий соединена с управл ющими входами демультиплексора , сумматора, t-ro (,m) мультиплексора, выход которого соединен с Е-м информационным входом сумматора , информационньй выход которого соединен с информационным входом демультиплексора , i-й выход которого соединен с информационным входом i-ro . (,m) регистра группы, выход которого соединен с i-м информационным входом 1-го мультиплексора группы (t TTS).

   +

   RG

   1

   23

   I 7

   ULK

   т

   ±zL

   V

   i9

   4

   GT

   :ii,

   ,„, V

   12

   Н

   Ш.

   13

   M

   -шА

   ,ff//

   -V

   t

   1 26

   u

   1

   -t

   A

   (PU8. 4