SU1497621A1 - Устройство дл микропрограммного управлени и контрол - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в вычислительных системах и системах управлени  и диагностировани  цифровых объектов. Цель изобретени  - повышение производительности и расширение области применени  устройства путем исключени  простоев при опросе готовности объектов и организации мультипрограммной реализации алгоритмов управлени  и диагностировани  с учетом приоритетов. Устройство содержит узел пам ти, группы регистров, триггер запуска, элементы И-НЕ, И, переключающие элементы, группу дешифраторов отказов, генератор синхроимпульсов, триггеры, группы элементов И и ИЛИ, группы формировани  импульса, группу блоков задани  начального адреса микрокоманды. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к цифровой вычислительной технике и может быть использовано при проектировании мультипрограммных систем управлени  и диагностировани  сложных объектов.

Цель изобретени  - повьпиение быстродействи  устройства и расширение области его применени  путем диагностировани  объектов управлени  в режиме ожидани .

На фиг. 1 и 2 представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит блок I пам ти , регистры 2.1,..,,2.Н первой группы , регистры 3.1,...,3.N второй группы , регистры 4.1,...,4.N третьей группы, мультиплексор 5 значени  логического услови , коммутаторы 6 и

7, ко1 мутаторы 8.1,...,8.N адреса, переключаюгчие элементы 9.1,...,9.N группы, демшЛраторы 10.1,...,10.N отказов, генератор 11 импульсов, триггер 12 запуска, второй 13 и первый 14 триггеры управлени , первую 15. 1, .. ., 15.N, вторую 16.1,...,16.N, третью 17. 1,,.., 17.N и четвертую J8.I,...,I8.N группы 1К-триггеров, первую 19. I,..., 19.N, четвертую 20.1, ...,20.N, шестую 2 I. I,...,21.Н, п тую 22.1,...,22.N, седьмую 23.1,..., 23.N, вторую 24.I,...,24.N, третью 25. 1,...,25.N и восьмую 26.1,...,26.N группы элементов И, элемент И-НЕ 27, элемент И 28, группу блоков 29.1,..., 29.N элементов И, пер ую 30,1,...,30.N вторую 31.1,...,31.N. третью 32.1,...,

li со

s|

о

31А9

32,N и четвйрУ Г 33. 1, . . ., 33.N группы элементов ИЛИ, элемент ИЛИ 34, первый 35 и второй 36 элемемты ИЛ1-ИЕ первый 37 и второй 38 элементы ИЛИ, первую 39.,.,.,39.N, вторую 40.1,... 40.N и третью 41. 1,,..,4 I .Ы группы формирователей импул} са, группу

42.142.N блоков задани  началi ного адреса микрокоманды, выполнен- ных в виде тумблерных регистров 42. 1,.,,,42.N, входы 43.1,...,43.N кодов операций, 44. 1,..,,44.Ы сигналов готовности, 45, I, . . ., .N логических условий,, 46 пуска и 47 оста- нова устройства, выходы 48,1,...,48.N микроопераций, 49 , 1, , , . , 49 .Н оч ка ов, выходы 50 и 51 микроопераций конца команды и Диагностика, Регистры 3,l,,,i,3,N содержат разр ди микро- операций 52. 1,,. .,52.N, начала диагностики 53, I, .. ,,53.Ы, Диагностика 54, 1,,,,,54,N , Конец команды 55,1, , , , ,,55,Ы и 56 . 1, ., ,,56N . адреса и

кода логических условии, выходы

57.1,.,.,57,N элементов И 26, узлы коммутации 58,I,,,.,58,N, формирователь 59 импульса и узел 60 пам ти.

Устройство работает следующим образом ,

В исходном состо нии все элемеьГты пам ти за исключением триггера 13 управлени  и регистров 3.1,.,., 3,Ы (шкpoкoмaнд), соответствующих по-. л м 55,1,,,.,55,N конца команды, об- нулены. На выходах элементов ИЛИ 30, ,,,.,30,N присутствуют нулевые сигналы , так как в регистрах 2,I,,..,2. (кодов операций) хран тс  нулевые коды,

Единичный импульс, поступивший с входа 46 на S-вход триггера 12, переводит его в единичное состо ние, Единичный сигнал с выходи триггера 12 поступает на вход генератора 1 который начилает формировать на своем выходе последовательность импульсов ,

Первый импульс с выхода генератора 11 поступает через элементы И 19,I,,,,,19,N на синхровходы регис ров 2,1,,,,,2,N, По заднему фронту этого импульса в регистры 2,1,,..,2, соответствую1 1ие входам 43, 1, ,, ,, 43,Н на которые поступили коды цпераций, записываютс  коды операций и на выходах соответствунпчих этим регистрам элементов ИЛИ 30,130,N по вл ютс  единичные сигналы, которые р з

Q 5 0

5

0

0

5

0

5

решают прохождение сигналов готовности объектов, поступающих на входы 44.I,.,.,44.N, через элементы И 20,I, 20.N.

Таким образом, на выходах элементов И 20.1,,.,,20,N, соответствующих 1 ем объектам управлени , дл  которых поступили коды операций и от которых поступили сигналы готовности, по вл ютс  единичные сигналы. Соответствующие формирователи 40, I,,,,,40,N формируют импульсы, которые записываютс  в триггеры 15,1,,,,,15,N, Нулевой сигнал по вл етс  на выходе элемента ИЛИ-НЕ 35, а единичный сигнал с выхода триггера 15,1, где i - номер, наименьший из номеров триггеров 15,1, ,.,,,15,N, наход 1 Ц1хс  в единичном состо нии, переписываетс  в триггер 17.1 через элемент И 22,1, Единичные сигналы с выходов остальных j-X триггеров (1 J) не проход т через соответствующие им элементыИ 22,j, так как последние заблокированы единичным сигналом с выхода триггера 15,1,

На выходах соответствующих им объектов , дл  которых поступили кодь О1 ераций, т.е, на выходах соответствующих элементов ИЛИ 30,1,,,,,30,Н, присутствуют единичные сигналы, коммутируютс  коды операций,поступающие па их первые информационные входы. Единичный сигнал с выхода триггера 17,1 через элемент ИПИ 31,1 поступает на i-e управл ющие вкоды коммутаторов 6 и 7, На вход кoм ryтaтopa 6 проходлт информаци , поступающа  с коммутатора 8,1 на его 1-й информационный вход, а на выход KOMNryTaTopa 7 логическое условие, поступающее на его 1-й вход с входа 45,1 логического услови .

Нулевой сигнал с выхода элемента ИЛИ-НЕ 35 поступает на первый вход элемента И-НЕ 27, и на его выходе по вл етс  единичньй сигнал, который поступает на 1-вход триггера 14 управлени . По заднему фронту второго импульса, сформированного на выходе генератора 11, в свободные регистры 2,1,,,,,2,N записываютс  коды операций , поступившие на соответствующие входы 43, 1,,,,,43,N за врем  такта ( это происходит при формировании каждого очередного импульса генератором 11 при условий, что регистры 2,К свободны и на чходы 43.К поступил

514

код операции), триггер 14 переходит, в единичное состо ние и открывает элемент И 28,

Следую1гщй им1г/льс, сформированный генератором 11, проходит через элемент И 28 и элемент 9.1 и записывает в регистр 3.1 первую микрокоманду дл  i-ro объекта управлени , одновременно обнул   триггеры 15.1 и 17.1. Так как триггер 15.1 обнулен, то его выходной сигнал перестает блокировать прохождение сигналов с выходов триггеров 15.j (наход щихс  в единичном состо нии) через элемен- ты И 22. 1,...,22,N, Таким образом, среди триггеров 15.J по вл етс  триггер 15.га, у которого номер m j .

Далее устройство работает аналогично предыдущему случаю, т.е. триг- гер 7.т переходит в единичное состо ние , на выходе элемента ИЛИ 31.ш по вл етс  единичный сигнал и на вхо блока 1 через коммутатор 6 коммутируетс  адрес очередной микрокоманды. В соответствии с этим адресом на выходе блока 1 по вл етс  микрокоманда , предназначенна  дл  т-го объекта а на выход коммутатора 7 логических условий коммутируетс  логическое ус- ловие га-го объекта, поступающее на вход 45.га, и по следующему синхроимпульсу , который проходит через элемент 9.га, микрокоманда дл  т-го объекта с выхода блока 1 записываетс  в регистр З.га и т.д.

Дл  того, чтобы обеспечить однозначность номера объекта, с которым работает устройство на данном такте , как только один из триггеров 17.1,.,.,17.N переходит в единичное состо ние, на выходе элемента ИЛИ 37 по вл етс  единичный сигнал, который блокирует прохождение сигналов 1че- рез элементы, И 22.1,...,22.N..Поэто- му, если за врем  такта поступают сигналы готовности от объектов, имеющих высшие приоритеты, их обслуживание будет начато устройством только со следующего такта, т.е. устройство определ ет объект с наивысшим приоритетом из всех, от которых поступили сигналы готовности, только на момент начала очередного такта и в течение всего такта обслуживает только этот объект. На следующем такте все повтор етс  снова. Это позвол ет выдел ть на коммутацию адреса очередной микрокоманды на вход блока 1 посто нный временной интервал и исключить сбои в работе устройства, вызванные задержкой коммутационных цепей. Этой же цели с;1ужит пропуск одного такта работы устройства, который обеспечиваетс  включением триггера 14.

По завершении 1-м объектом микропрограммы управлени  на выходе 55.1 конца команды регистра 3.1 по вл етс  единичный сигнал, который поступает на вход формировател  39.1. По переднему фронту этого сигнала формируетс  единичньш импульс, который обнул ет регистр 2.1. Далее, если на входе 43,1 присутствует очередной код операции, работа устройства повтор етс .

Если за промежуток времени, соответствующий одному такту работы устройства 4t, поступает только один сигнал готовности от объектов, выполн ющих микропрограммы управлени , то обслуживание объекта происходит на следующем такте работы, после поступлени  от него сигнала готовности независимо от его приоритета, т.е. реализуетс  принцип от какого объекта первым поступил сигнал готовности, тот первым и обслужитс .

Если к началу очередного такта работы устройства ни от одного из объектов , выполн ющих микропрограммы управлени , не поступает сигналов готовности, триггеры 15. 1, .,.,15.N наход тс  в нулевом состо нии, на выходе ИЛИ-НЕ 35 по вл етс  единичный сигнал, который переводит тригггер 13 в нулевое состо ние. Нулевой сигнал на его выходе блокирует прохождение сигналов через элементы И 22,I,.,.,22,N и разрешает прохождение сигналов через элементы И 23,1,,.,,23,N, Таким образом, устройство переходит в режим диагностировани .

Технические средства приоритетного обслуживани  диагностируемых объектов (триггеры 16. I, .,,, 16,N и 18,I,,,.,18.N, элементы И 21,1,,,,, 21.N и 23.1,...,23.Н, ИЛИ 38 и формирователи 41,1,...,41.Ы )работают аналогично техническим средствам приоритетного обслуживани  работающих объектов (триггеры 15.I,,,.,15,N и 1 7. 1,,,., I 7,N, элементы И 20,1,,,,, 20,N, и 22.122.Н, ИЛИ 37 и формирователи 40. 1,. . ., 40.14) , Различие заключаетс  в том, прохождение через элементы И 2 I .1,...,2J.N сигналов готовности объектов, поступающих

на входы 4А. I44.N устройства,

разрешают нулевые сигналы с выходов элементов ШШ 30. 1,, . ., 30.N гпот ет- ственно.

Если на выходе 55.1 конца команды регистра 3,1 присутствует единичный сигнал, в регистре 2.1 хранитс  нулевой код, т.е. на выходе элемента ИЛИ 30,1 - нулевой сигнал, то на выход коммутатора 8,1 проходит начальный адрес микропрограммы диагностировани , хранимый в тумблерном регисре 42.1. Поэтому, если устройство на данном такте работы обслуживает 1-й объект, по окончании этого такта в ргистр 2,1 будет записана перва  микрокоманда микропрограммы диагностировани  1-го объекта.

На выходах Диагностика 54,1 и начала диагностики 53,1 регистра 3,1 по вл ютс  единичные сигналы, а на выходе 55,1 - нулевой сигнал. Элемент И 25.1 оказываетс  открытым, и при следующем обслуживании 1-го объекта в регистр 4,1 возврата записываетс  адрес диагностической команды , а в регистр 3,1 - очередна  диагностическа  микрокоманда. При этом единичный сигнал на выходе .53.1 начала диагностики пропадает и поэтому и информаци  в регистре 4,1 возврата будет хранитьс  до начала очередной диагностической команды, В остальном устройство функционирует анало1 ично его работе в режиме управлени .

Если в адрес 1-го объекта до завершени  его диагностировани  поступает код операции, то устройство ра- ботает с 1-м объектом в режиме управлени , а по завершении микропрограм- Nbi на выходе 55,1 имеетс , единичный сигнал), если не поступает очередной код операции, на выход коммутато- ра 8,1 передаетс  адрес, хран щийс  в регист1эе 4,1 (возврата), В режиме диагностировани  при обслуживании 1-го. объекта его диагностирование будет продолжено с начала той диагностической команды, во врем  выполнени  которой оно бьто прервано.

По завершении микропрогр аммы диагностировани  1-го объекта на выходе 55,1 конца команды и 54,1 Диагности

ка присутствуют единичные сигналы, поэтому на выходе элемента И 26.1 по вл етс  единич1мй сигнал, а на выходе 52.1 - код отказа (результат ди

g

,.

5

0

5

агностировани  объекта) . Единичный сигнал с выхода элемента И 26.1 за- гтрещает прохождение сигнала готовности от 1-го объекта через элемент И 21.1 и поэтому диагностироватьс  i-й объект повторно не будет до тех пор, пока он не выполнит очередную №1кропрограмму управлени . Единичный сигнал с выхода элемента И 26,1 также запрещает вьщачу кода отказа с выхода 52.1 микроопераций регистра 3,1 через блок элементов И 29,1 на выход 49.1 микроопераций и. открывает дешифратор 10, на выходе 49.1 которого по вл етс  сигнал, соответствующий номеру отказавшего блока 1-го объекта .

Если на начало такта работы ни от- одного из 1+N-ro объектов не поступило сигнала готовности, то на выходах элементов ИЛИ-НЕ 35 и 36 по в тс  единичные сигналы, а на выходе элемента И-НЕ 27 - нулевой сигнал, который выключит триггер 14, Если впоследствии сигналы готовности поступ т , то устройство будет работать аналогично тому, как оно работало при включении.

Останов ,,устройства происходит по единичному сигналу, поступившему на вход 47 устройства.

Возможность сн ти  кодов операций , поступаюи(их на входы 42,1,,,,, 42.N устройства,или их замены на очередные определ етс  устройством высшего уровн  по сигналам, поступающим на выходы 50 и 51 устройства.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  микропрограммного управлени  и контрол , содержащее узел пам ти, первую и вторую группы по N регистров, N коммута торов адреса , триггер запуска, генератор импульсов , элемент И-НЕ, элемент И, два триггера управлени , формирователь импульса, выход узла пам ти подключен к информационным входам N регистров второй группы, а выход каждого коммутатора адреса - к соответствующему адресному входу узла пам - 1И, пр мой выход триггера запуска соединен с входом генератора импульсов , выход которого подключен к пер- входу элемента И, соединенного BTopbiM входом с пр мым выходом первого триггера управлени , а S- и

   91

   R-входы триггера запуска подключены к входам пуска и останова устройства соответственно, отличаю- И1 е е С   тем, что, с целью повышени  быстродействи  устройства и расширени  области его ттримепени  путем диагностировани  объектов управлени  в режиме ожидани , в устройство введены восемь групп из N элементов И, три группы из Ы формирователей импульса, два элемента ИЛИ-НЕ, два элемента ИЛИ, группа N блоков элементов И, N дешифраторов отказов четыре группы по N элементов ИЛИ, треть  группа из N регистров, группа из N блоков задани  начального адреса микрокоманды, четыре группы N 1К-триггеров и группа из переключающих элементов, первый и второй триггеры управлени  выполнены в виде 1К-триггеров, выход узла пам ти подключен к D-входам регистров второй группы, выходы разр дов микроопераций каждого из которых- со- едикёны с инАормационными входами одноименного дешифратора отказов и пр мыми входами одноименного блока элементов И, выход разр да Начало диагностики - с первым пр мым входом одноименного элемента И третьей группы, выход разр да Диагностика С первым входом одноименного элемента И второй группы и первым входом одноименного элемецта ИЛИ третьей группы, выход разр да Конец команды - с первым и вторым пр мыми и с первым инверсным управл ющими входами одноименного коммутатора адреса и с вторым входом одноименного элемента ИЛИ третьей группы, а выходы разр дов Адрес и код логических условий - с первым информационным входо одноименного коммутатора адреса и информационным входом одноименного регистра третьей группы, выход генератора импульсов подключен к С-входу первого триггера управлени  и соединен с пр мыми входами Н элементов И первой группы, выход каждого из которых подключен к С-нходу одноименного регистра первой группы, соединенного выходами с входами одноименного элемента ИЛИ первой группы и вторым информационным входом одноименного коммутатора адреса, пыход элемента И-НЕ подключен к I- и R-входам первого триггера управлени , выход элемента И - к Т- и С-нхоллм второго

   10

   15

   20

   25

   762

   30

   35

   40

   5

   0

   5

   I10

   триггера управлени  и ин(1)ормл щонным входам N переключающих злементон группы, выход каждого элемента ИЛИ первой группы св зан с третьим пр мым управл ющим и вторым и третьим инверсными управл ю Г1ими вxoд,n одноименно г о коммутатора адресл, с вто- Р1.ГМ входом одноименного элемента И второй группы, с инверсным входом одноименного элемента И третьей группы , с инверсным входом одноименного элемента И первой группы, с первым входом одноименного элемента И четвертой группы и с первым инверсным входом одноименного элемента И шестой группы, выход каждого элемента И четвертой группы подключен через одноименный (Ьормирователь импульса группы к З-входу одноименного 1К-триг гера первой группы, пр мой выход каждого из которых соединен с первым пр мым входом одноименного элемента И п той группы и соответствующим входом первого элемента ИЛИ-НЕ, подсоединенного выходом к первому входу элемента И-НЕ и через формирователь импульса к R-входу второго триггера управлени , пр мой выход которого св зан с вторы(и пр мыми входами элементов И п той группы и первыми инверсными входами элементов И седьмой группы, выход разр дов каждого регистра третьей группы подключен к входам одноименного элемента ИЛИ четвертой rpynni i и третьему информационному входу одноименного коммутатора адреса, четвертьй информационный вход которого соединен с выходом одноименного блока задани  начального адреса микрокоманды, а чеч -ертые инверсный и пр мой управл ющие входы - с выходом одноименного элемента ИЛИ четвертой группы, выход каждого элемента п той группы св зан с S-входом одноименного 1К-триггера третьей группы, пр мым выходом подключенного к первому управл ющему входу одноименного переключающего элемента группы и соответств пощему входу первого элемента ИЛИ, выход которого соединен с одним инверсным )1ходом всех элементов И п той группы, выход каждого элемента И 1аестой группы через одноименный формирователь импульса третьей группы подключен к S-входу одноименного 1К-триггера второй группы, св занного пр мым РЫХОДОМ с пр мым входом одноименного )Л1;мента И седь11

   мой группы и с соответствующим входом второго элемента ИЛИ-НЕ, выход которого соединен с вторым входом элемента И-НЕ, пр мой выход каждого IK- триггера третьей группы подключен к первому входу одноименного элемента ИЛИ второй, группы, вьпсод каждого элемента И седьмой группы соединен с S-входом одноименного 1К-триггера четвертой группы, св занного пр мым выходом с вторым управл ющим входом одноименного переключающего элемента группы, с .вторым входом одноименного элемента ИЛИ второй группы и с соответствующим входом второго элемента ИЛИ, выходом подключенного к вторым инверсным входам всех элементов И седьмой группы, выход каждого переключающего элемента группы соединен с С- и К-входами одноименных 1К-триг- геров всех четвертых групп, с вторым пр мым входом одноименного элемента; И третьей группы и с С-входом одноименного регистра второй группы, выход разр да Диагностика каждого из ко- тор/ых подключен к пер вому входу, а выход разр да Конец команды - к второму входу выходом соединенного с. управл ющим входом одноименного де- щифратора отказов, инверснь1м входом одноименного блока элементов И и вторым инверсным входом одноименного элемента И шестой группы, выход разр да Конец команды каждого регистра второй группы подключен через одноименный формирователь импульса пер 762112

   вой группы к R-входу одноименного регистра первой группы, выход каждого элемента ИЛИ третьей группы соединен с п тым пр мым управл ющим входом одноименного коммутатора адреса, выход каждого элемента И второй группы - с п тым инверсным управл ющим входом одноименного коммутатора адре

   са, выход каждого элемента ИЛИ второй группы подключен к соответствующему управл ющему входу узла пам ти, пр мой выход каждого 1К-триггера первой группы соединен с другими инверсными входами всех последующих элементов И п той группы, пр мой выход каждого 1К-триггера второй группы св зан с третьими инверсными входами всех последующих элементов И седьмой группы информационный вход каждого регистра первой группы подключен к одноименному входу группы входов задани  кода операции, второй вход каждого элемента И четвертой групп - к пр мому входу одноименного элемента И шестой группы и одноименному входу группы входов готовности объектов, выход каждого дешифратора отказов соединен с одноименным выходом группы выходов отказов, выход каждого блока элементов И - с одноименным выходом группы выходов микроопераций, а выходы Конец команды и Диагностика регистров второй группы - с группой выходов Конец команды и Диагностика уст

   ройства.

   fflt