SU1490676A1 - Микропрограммное устройство управлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  программного управлени  работой исполнительных устройств и механизмов повышени  эффективности диагностики неисправностей. Устройство содержит накопитель микропрограмм, регистр микрокоманд, регистры текущего адреса и адреса подпрограмм, триггер базового адреса, мультиплексор условий, элемент И, генератор тактовых импульсов, шинный формирователь, регистр адреса, блок пам ти адресов, таймер, триггер, второй и третий элементы И, элемент И-ИЛИ, счетчик, регистр контрол , первый и второй мультиплексоры данных, блок оперативной пам ти, коммутатор. Новыми в устройстве  вл ютс  шинный формирователь, регистр адреса, блок пам ти адресов, таймер, триггер, второй и третий элементы И, элемент 2И-ИЛИ, счетчик, регистр контрол , первый и второй мультиплексоры данных, блок оперативной пам ти, коммутатор. В устройстве обеспечиваетс  запись следов выполнени  микропрограмм и возможность оперативной выдачи этой информации. 5 ил., 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано дл  программного- управлени  работой исполнительных устройств и механизмов, а также специализированных ЦВМ и устройств с микропрограммным управлением.

Целью изобретени   вл етс  повышение эффективности диагностики неисправностей за счет записи следов выполнени  микропрограмм.

На фиг.1 представлена функциональна  схема устройства микропрограммного управлени 5 на фиг.2 - временна  диаграмма команды записи данных на

устройство с магистрали межмодульного параллельного интерфейса (МПИ)J на фиг.З - пример представлени  пилообразного комплексного сигнала ,на фиг.4 - временна  диаграмма команды .чтени  информации с различных, функциональных элементов устройства; на фиг.5 - временна  диаграмма работы устройства микропрограммного управлени  .

Устройство микропрограммного управлени  содержит блок 1 пам ти микропрограмм, регистр 2 текущего адреса, регистр 3 адреса подпрограм, триггер 4 базового адреса,регистр 5

4

со

о

СП)

о:

микрокоманд, блок 6 пам ти адресов, регистр 7 адреса, мультиплексор 8 условий, генератор 9 тактовых импульсов , таймер 10, третий элемент И 11, триггер 12, элемент 2И-ИЛИ 13, счетчик 14, шинный формирователь 15, регистр 16 контрол , блок 17 оперативной пам ти, коммутатор 18, первый мультиплексор 19 данных, второй мультиплексор 20 данных, первый и второй элементы И 21 и 22, вход 23 условий устройства, вход-выход 24 устройства межмодульного параллельного ннтер- фейса (МПИ) и управл ющие выходы 25 устройства.

Регистр 2 текущего адреса, регистр 3 адреса подпрограмм и триггер 4 базового адреса предназначены дл  формировани  полного адреса блока пам ти микропрограмм.

Регистр 5 микрокоманд предназначе дл  буферного хранени  микрокоманд, обеспечивает синхронную запись информации , считываемой с блока 1 пам ти микропрограмм задним фронтом опорной частоты генератора тактовых импульсов.

Блок 6 пам ти производит селективную дешифрацию адресной информации , поступающей с МПИ через регистр адреса, в код соответствующей подпрограммы и представл ет собой посто нную пам ть, в которую занесена дешифрирующа  таблица. Может выполн тьс  на элементах 556 РТ5,55Р РТ7.

Регистр 7 адреса предназначен дл  буферного хранени  (на врем  выполнени  операцни)адресной информации, поступившей с магистрали МПИ.

Мультиплексор 8 условий обеспечивает коммутацию состо ний соответствующих условий на информационный вход триггера 4 базового адреса.

Генератор 9 тактовых импульсов формирует опорную частоту, обеспечивающую синхронизацию работы устройства .

Таймер 10 обеспечивает подачу циклов дл  формировани  выходной управ- /л ющей информации.

Элемент И 11 осуществл ет коммутацию сигнала обмена ОБМ на управл ющий вход регистра 7 адреса.

Триггер 12 и элемент И-Ш1Й 13 обеспечивают запуск (синхронизацию ) начала и окончани  режима контрол .

н

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

764

Счетчик 14 обеспечивает адресацию блока 17 оперативной пам ти.

Шинный формирователь 15 обеспечивает коммутацию входных и выходных данных на вход-выход 24 устройства магистрали МПИ и может быть выполнен на элементах 585 АП16, 585 АП26, 530 АП2.

Регистр 16 контрол  обеспечивает настройку соответствующих функциональных элементов устройства на соответствующие режимы, необходимые дл  контрол  работы устройства. .

Блок 17 оперативной пам ти предназначен дл  буферного хранени  контролируемой информации.

Коммутатор 18 обеспечивает коммутацию адресной информации.

Мультиплексор 19 обеспечивает коммутацию данных на блок 17.

Мультиплексор 20 обеспечивает коммутацию данных, считываемьк из устройства, на магистраль МПИ.

Элементы И 21 и 22 обеспечивают соответственно формирование сигнала записи информации на регистр 3 адреса подпрограмм и формирование сигнала выборки (обращение) к блоку 17. Сигнал выборки (обращение) характерен дл  пам ти на элементах 132 РУ4, 132 РУ10. Если будут примен тьс  другие виды оперативной пам ти например 541, РУ2, то необходимости в этом сигнале нет.

Вход 23 и вход-выход 24 устройства предназначены дл  св зи с внешними устройствами, при этом по входу

23поступают на устройство управл ющие сигналы обмена ОБМ, записи ДЗП, чтени  данных ДЧТ, а по входу-выходу

24- адреса и данные, а также считываетс  числова  информаци .

Выход 25 устройства предназначен дл  вывода управл ющей информации из устройства.

Устройство микропрограммного управлени  работает под управлением ЦВМ, имеющей интерфейс с магистралью МПИ (ОСТ 11.305.903-80). Могут быть реализованы и другие интерфейсы,поскольку взаимодействие с управл ющей машиной программируетс  микропрограммным путем, однако дл  нагл дности устройство рассматриваетс  с интерфейсом МПИ, как наиболее распространенное .

Отдельные выходы разр дов управл ющего пол  регистра микрокоманд св  эаны следующим образом:

YJ - с первым входом элемента И 11,на второй вход которого подключена шина ввода сигнала обмена ОБМ, а вьгход этого элемента св зан с управл ющим входом регистра 7 адреса,

Y - с управл ющим входом шинно- го формировател  15, тристабильный выход которого подключен к магистрали 24 МПИ,

Y - с вторым входом элемента 21 и установочным в 1 входом триг- гера 12,

YJ - с обнул ющими входами регистра 3 адреса по;у1рограмм, триггера 12 и регистра 7 адреса,

У- - с управл ющим входом тай- мера 10,

У - со счетным входом таймера 10.

Уу - с шиной 26 выхода устройст- ва,

Y- - с управл ющим входом счетчика 14,

Уд - с управл ющим входом регистра контрол .

10

г с вторым входом первого

плеча элемента 2 И-ИЛИ 13.

Работу устройства (и его контроль рассмотрим на примере формировани  комплексного цифрового пилообразного сигнала (фиг.З). При этом устрой- (тво настраивают на выполнение этой (как и других) функции путем выполнени  операций записи (или чтени ) с соответствующим (строго фиксированным дл  каждой функции) адресом.

Кажда  команда записи или чтени  информации задаетс  с шины МПИ и выполн етс  в два этапа (фазы). Временна  диаграмма команды записи данных приведена на фиг.2.

В фазе адреса передаетс  адресньм код, который сопровождаетс  сигналом обмена (ОБМ). При этом передний фронт сигнала ОБМ должен формироватьс  с задержкой относительно пе- реднего фронта адресного сигнала (фиг.2).

В фазе данных на этих же шинах формируетс  код данных, а на отдельных шинах с задержкой относительно переднего фронта данных формируетс  сигнал записи данных (.ДЗП). После приема адреса и данных абонент, принимающий их, формирует сигнал ответа

5

0

0

5

0

5 0

5

0

5

ОТВ. По переднему фронту сигнала ответа ОТВ снимаетс  сигнал ДЗП, а по заднему фронту этого сигнала - сигнал обмена данных ОБМ.

Согласно временной диаграмме (фиг.2) код адреса в фазе адреса подаетс  через открытый микрокомандой У 1 шинный формирователь 15 на регистр 7 адреса, где фиксируетс  передним фронтом сигнала обмена данных ОБМ, поступающим на управл ющий вход регистра 7 через открытый микрокомандой YJ 1 элемент И 11.

Зафиксированный на регистре 7 код адреса преобразуетс  на блоке 6 пам ти адресов в код номера подпрограммы , который фиксируетс  на регистре 3 адреса подпрограмм передним фронтом импульса, формируемого генератором 9 тактовых импульсов (ГТИ), импульсы от которого поступают на управл ющий вход регистра 3 адреса подпрограмм через открытый микрокомандой У, элемент И 21.

Микрокоманда У, формируетс  в процессе анализа сигнала ОБМв случае, если ОБМ 1.

Анализ сигнала обмена ОБМ производитс  путем выполнени  микрокомандных слов, выбираемых из нулевого и первого адресов блока 1 пам ти микропрограмм , из нулевой  чейки которого , т.е. начина  из исходного состо ни , выбираетс  микрокомандное слово, которое содержит код текущего адреса (Х 01), т.е. код передачи управлени  следующей  чейке этого накопител . Этот код считываетс  из накопител , поступает на информационные входы регистра 2 текущего адреса, где фиксируетс  передним фронтом импульса от генератора 9 тактовых импульсов. Таким образом,в следующем такте из блока 1 будет выбиратьс  содержимое первой  чейки, в котором Хр 02, т.е. будет производитьс  передача управлени  на второй адрес блока 1. Очевидно, что будет производитьс  попеременное считывание информации из нулеврй, первой и второй  чеек накопител  до тех пор, пока сигнал обмена ОБМ не станет равным единице.

Из нулевой  чейки блока 1 пам ти микропрограмм группой разр дов X, считываетс  код управлени  мультиплексором 8 условий. Этот код фиксируетс  на соответствующих разр дах регистра 5 микрокоманд по переднему фронту инверсного значени  импульсов ГТИ 9 и поступает на управл ющий вход мультиплексора 8 условий. Под действием этого кода (X OU мультиплексор условий коммутирует сигнал обмена ОБМ на информационный вход триггера 4 базового адреса. При этом если сигнал обмена равен нулю, то триггер 4 своего исходного состо ни  не измен ет и управление передаетс  в первую  чейку блока пам ти 1 микропрограмм .

Если же сигнал обмена равен единице , то триггер 4 по переднему фронту импульсов от генератора 9 тактовых импульсов 9 измен ет свое состо ние на единичное и управление передаетс  на адрес блока 1 пам ти микропрограмм.

Таким образом в следующем такте микропрограммное слово будет считыватьс  из  чейки 100,

{икропрограммное слово, считываемое из  чейки с этим адресом, содержит код текущего адреса А ,- , Хд 02g и микрокоманду Y 1 . Микрокоманда Y 1 разрешает работу элемента И 21 и по переднему фронту импульса от генератора 9 тактовых импульсов код номера подпрограмм , соответствуюощй адресу, зафиксированному на регистре 7 адреса фиксируетс  на регистре 3 адреса подпрограмм . Одновременно на регистре 2 текущего адреса фиксируетс  код А 02. Триггер 4 базового адреса принимает нулевое значение, так как закрытый мультиплексор 8 условий формирует на своем выходе нулевой потенциал.

Следующие шесть шагов микропрограммы осуществл ют анализ сигналов записи данных ДЗП или чтени  данных дчт..

в таблице приведен пример реализации программ формировани  пилообразного напр жени . При этом количество шагов К 2, количество циклов формировани  комплексного сигнала К 2 (см.таблицу, 15-28 шаги). Контроль работы микропрограммного устройства управлени  осуществл етс  в двух режимах:

В режиме трассировки микропрограмм;

в режиме контрол  формировани  микрокоманд.

Каждый из режимов контрол  реализуетс  в реальном масштабе времени и заключаетс  в регистрации содержимого адресной компоненты микропрограммного устройства управлени 

.J (МПУУ) и собственно формировании микрокоманд. И перва  и втора  компоненты МПУУ фиксируютс  в блоке 17 оперативной пам ти, из которого затем считываютс  на МПИ с целью их

5 анализа на соответствие действительному их значению.

Анализ может производитьс  путем пословного сравнени  или путем подсчета контрольных сумм с помощью

Q управл ющей ЦВМ, подключенной к

МПИ магистрали межмодульного параллельного интерфейса МПИ.

Режим контрол  задаетс  регистром 16 контрол . При этом каждый

5 его разр д осуществл ет соответствующую функцию задани  режимов контрол  или управлени  коммутацией соответствующей информации, подлежащей регистрации.

0 Назначение управл ющих полей и

разр дов регистра 16 контрол  (фиг.1) следующее:

группа разр дов X 0-3 обеспечивает управление мультиплексором 19«

- бит управлени  режимом работы блока 17: при О - запись информации , при 1 - чтение информации - бит управлени  режимом

Q выборки блока 17: при О - выборка запрещена, при 1 - выборка информации разрешена

зГб - бит управлени  адресацией блока 17: при 1 - разрешение работы по значению счетчика 14, при О - разрешение работы по адресной компоненте устройства;

Z 4,5 Г 7,8 - режим инкремента адресного кода блока 17: 1 - инкремент от внешнего сигнала , О - инкре мент от генерат ора 9 тактовых импульсов .

Загрузка регистра 16 контрол  дан- J от магистрали МПИ производитс  аналогично загрузке таймера с той лишь разницей, что дл  записи информации на регистр 16 вырабатьшаетс  микрокоманда Yg.

5

5

Чтение ин(})ормации ии регистра 16 контрол  производитс  согласно временной диаграмме, представленной на фи г.4 ,

В режиме трассировки микропрограмм регистр контрол  путем записи в него информации настраиваетс  следующим образом: разр дом ХдГО-З устанавливает код 02g, при этом мультиплексор 19 данных настраиваетс  на передачу на информационный вход блока 17 содержимого регистра 2 текущего адреса, регистра 3 адреса подпрограмм, триггера 4 базового адреса. Блок 17 настраиваетс  на режим записи информации.

После описанной подготовки выполн етс  люба  исследуема  микропрограмма .

Пусть в качестве исследуемой будет микропрограмма, приведенна  в таблице 1, тогда при реализации этой программы на четвертом шаге ее выполнени  сформируетс  микрокоманда Y 1, котора  установит в единичное состо ние триггер 12.

Этот триггер единичным сигналом разрешает работу элемента И-ИЛИ 13, который коммутирует на счетный вход счетчика 14 счетные импульсы от генератора импульсов (фиг.4). Таким оразом , после установки триггера 12 в единичное состо ние на каждом шаг выполнени  микрокоманды содержимое счетчика 14 будет увеличиватьс  на единицу (инкремент 0) и, следовательно , информаци , поступающа  на блок 17 с адресных регистров, последовательно зафиксируетс  в  чейках блока.

Синхроимпульс, фиксирующий адрес блока 17, формируетс  на элементе И 22, который должен осуществл ть н только пр мую функцию логического умножени , но и функцию задержки, т.е. врем  задержки сигнала на этом элементе должно быть больше времени задержки на коммутаторе 18, настроенном на элемент И-НЛИ. Этого можно достичь применением элемента И 22 с большим временем задержки сигнала чем у элемента И-ИЛИ 18.

После завершени  операции (таблица 32 шаг) формируетс  микрокоманда Y 1, котора  устанавливает в нулевое состо ние триггер 12.

В оперативном запоминающем устройстве зафиксирована последовательность фop шpoвaнIl  адресной компоненты НМ-1, котора  может быть считана на магистраль МПИ с помощью спе- циальной команды чтени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Микропрограммное устройство уп0 равлени , содержащее блок пам ти микропрограмм, регистр микрокоманд, регистры текущего адреса и адреса подпрограмм, триггер базового адреса , мультиплексор услови , первый

   5 элемент И, генератор тактовых импульсов , первый выход которого соединен с первым входом первого элемента И и входами синхронизации . триггера базового адреса и регистра

   0 текущего адреса, второй выход генератора тактовых импульсов подключен к входу синхронизации регистра микрокоманд , информационные входы кото- poi o соединены с выходами пол  мик рокоманд блока пам ти микропрограмм, пол  адреса которого соединены с информационным входом регистра текущего адреса, выход которого соединен с младшим разр дом адресного входа

   0 блока пам ти микропрограмм, старшие разр ды адресного входа которого под- ключены к выходу регистра адреса подпрограмм , выход триггера базового адреса соединен с оставшимс  разр 5 дом адресного входа блока пам ти

   микропрограмм, выход первого элемента И соединен с входом синхронизации размера адреса подпрограмм, информационный вход триггера базового

   0 адреса соединен с выходом мультиплексора условий, младшие информационные входы которого подключены к входу логических условий устройства, выход пол  микроопераций регистра

   5 микрокоманд подключен к первому информационному выходу устройства, управл ющие входы мультиплексора условий подключены к выходу пол  логических условий регистра микрокоманд,пер вый и второй разр ды пол  местного управлени  которого подключены соответственно к второму входу первого элемента И и входу установки в О регистра адреса подпрограмм, о т л и5 чающеес  тем, что, с целью повышени  эффективности диагностики неисправностей за счет реализации записи следов выполнени  микропрограмм , в устройство введены шинный

   формирователь, регистр адреса, блок пам ти адресов, таймер, триггер,второй и третий элементы И, элемент 2И-ИЛИ, счетчик, регистр контрол , первый и второй мультиплексоры данных , блок оперативной пам ти, коммутатор , причем выход шинного формировател  подключен к информационным входам таймера, счетчика, регистра контрол , а регистр адреса - к первому информационному входу первого мультиплексора данных, выход регистра адреса соединен с входом блока пам ти адресов, выход которого сое- динен с информационным входом регистра адреса подпрограмм, выход счетчика подключен к первому информационному входу коммутатора, второму информационному входу первого мульти- плексора данных, первому информационному входу второго мультиплексора данных, выходы регистров текущего адреса, адреса подпрограмм и триггера базового адреса-объединены и под- ключены к второму информационному входу коммутатора и третьему информационному входу первого мультиплексор данных, выход которого соединен с информационным входом блока оператив ной пам ти, выход которого соединен с вторым информационным входом второго мультиплексора данных, выход которого соединен с информационным входом шинного формировател , информа- ционный вход-выход которого соединен с информационным входом-выходом устройства , вькод пол  адреса блока пам ти микрокоманд соединен с четверты информационным входом первого мульти плексора данных, выход пол  микрокоманд регистра микрокоманд соединен с п тым информационным входом первого мультиплексора данных, выходы полей местного управлени  и логических ус- ловий регистра микрокоманд соединены соответственно с шестым и седьмым информационными входами первого мультиплексора данных, выход регистра контрол  соединен с третьим информа

   ционным входом второго мультиплексора

   5 0 5 0 , Q

   0

   данных, с первого по четвертый разр ды выхода -регистра контрол  соединен с управл ющим входом первого мультиплексора данных, с п того по восьмой разр ды выхода регистра контрол  соединены соответственно с входом записи-чтени  блока оперативной пам ти, первым входом второго элемента И,управл ющим входом коммутатора, первым и вторым входаьш элемента 2И-ИЛИ, выход коммутатора соединен с адресным входом блока оперативной пам ти,.первый выход генератора тактовых пульсов соединен с третьим входом элемента И-ИЛИ, выход которого соединен со счетным входом счетчика и вторым входом второго элемента И,выход которого соединен с входом синхронизации блока оперативной пам ти, выход таймера соединен со старшим разр дом информационного входа мультиплексора условий, первый и второй разр ды выхода пол  местного управлени  регистра микрокоманд соединены соответственно с входом установки в 1 и входом установки в О триггера , с второго по дес тый разр ды выхода пол  местного управлени  регистра микрокоманд соединены соответственно с входом установки в О регистра адреса, первым-входом третьего элемента И, управл ющим входом шинного формировател , входом регулировани  работы таймера, счетным входом таймера, вторым информационным выходом устройства, входом режима работы счетчика, входом синхронизации регистра контрол , четвертым входом элемента И-ИЛИ, выход триггера соединен с п тым входом элемента И-ИЛИ, выход третьего элемента И соединен с входом синхронизации регистра адреса, первый младших разр д входа логических условий устройства соединен с вторым входом третьего элемента И, выход пол  св зи регистра микрокоманд соединен с управл ющим входом второго мультиплексора данных.

   15

   U90676

   16

   Продолжение таблицы

   Содержание микропрограммного

   слова

   ..ItjjLiZrj -LQfliLlJZD.

   30 4000 О О О О

   0230

   10 0000000Оо

   1230

   00 о о о о 1 о о 1

   Шаг,

   примечани 

   слова

   0 Анализ переп. тайм.

   31Перех.к формированию пилообразного сигнала

   2Формирование сигнала отврта.Передача управлени  в нулевой адрес

   м

   у дрес Лонные

   ОбМ

   ДЗ/7

   Фиг.1

   V

   мпи

   .

   06Н

   uvr

   073

   j Лаинью v

   V

   Фиг. 5